Fiche de révision : Architecture en couches des réseaux

📋 Plan du Cours

1. Couche physique et transmissions
2. Liaison de données et Ethernet
3. Équipements des réseaux locaux
4. Couche réseau et adressage IP
5. Transport et protocoles TCP UDP
6. Couches hautes du modèle OSI
7. Encapsulation et livraison

📅 Repères chronologiques

1. Années 1950-1970Les premiers ordinateurs et infrastructures de communication favorisent le développement de réseaux indépendants et la conception de la commutation de paquets.
2. 1974La première publication du protocole TCP est réalisée.
3. 1977Une première démonstration utilise TCP sur trois réseaux interconnectés.
4. 1989Le développement du World Wide Web commence.

📖 1. Couche physique et transmissions

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche physique : assure la connexion physique et transporte des bits ou des symboles au moyen de supports matériels, de types de connexion, de types de signal et de topologies.

★ À maîtriser

• Les supports matériels sont:
  • la paire torsadée
  • le câble coaxial
  • la fibre optique
  • le sans-fil

Compléments

• Les types de connexion sont:

  • la connexion série simplex
  • la connexion parallèle simplex
  • la connexion série half-duplex
  • la connexion parallèle half-duplex
  • la connexion série full-duplex
  • la connexion parallèle full-duplex

• Les topologies sont:

  • le bus
  • l’étoile
  • le maillage complet
  • l’anneau simple ou double
  • le maillage partiel

📖 2. Liaison de données et Ethernet

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche liaison de données : assure la détection et la correction d’erreurs, la gestion des collisions, la commutation de paquets sous forme de trames et l’adressage physique.
• Bit de parité : Le bit de parité est une méthode de détection d’erreur qui ajoute un bit aux données selon une convention de parité paire ou impaire.

★ À maîtriser

• La distance de Hamming entre deux mots est le nombre de bits différents, selon $d_H(mot_1,mot_2)$.

📌 Un code de distance minimale $d_{Hmin}$ est t-détecteur si $d_{Hmin}>t$ et t-correcteur si $d_{Hmin}\geq 2t+1$.

• Une trame Ethernet contient:
  • un préambule de 7 + 1 octets
  • une adresse destination de 6 octets
  • une adresse source de 6 octets
  • un champ type de 2 octets
  • des données de 0 à 1500 octets
  • un padding de 0 à 46 octets
  • un contrôle CRC32 de 4 octets

Compléments

• Les valeurs du champ type indiquent:
  • 0x0800 = IPv4
  • 0x86DD = IPv6
  • 0x0806 = ARP

💡 Astuce mémo

Erreur ou collision → détection, correction et contrôle de transmission

📖 3. Équipements des réseaux locaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Routeur : un relais entre réseaux différents qui réexpédie les paquets selon l’adresse réseau à l’aide d’une table de routage.

📝 Points essentiels

📌 Le concentrateur, ou hub, répète le signal et possède une topologie physique en étoile mais une topologie logique en bus.

📌 Le commutateur, ou switch, relie plusieurs domaines de collision et réexpédie les trames selon une table d’adresses MAC, généralement dans une topologie en étoile.

• 🔄 La livraison d’une information IP suit ces étapes: transmission du paquet IP dans une trame au réseau local par la carte réseau, diffusion de la trame dans le domaine de collision, transmission de la trame au destinataire par commutation dans le domaine de broadcast, transmission par le routeur vers le réseau adjacent si la destination est extérieure

💡 Astuce mémo

Hub diffuse, switch commute, routeur relie les réseaux

📖 4. Couche réseau et adressage IP

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche réseau : assure l’adressage global, le routage entre sous-réseaux, la prévention et la gestion de la congestion, le contrôle de flux et la fragmentation.

★ À maîtriser

📌 Une adresse IPv4 s’écrit en décimal sur 32 bits et offre environ 4 milliards d’adresses, tandis qu’une adresse IPv6 s’écrit en hexadécimal sur 128 bits et offre environ 3,4 × 10³⁸ adresses.

Compléments

• Un paquet IP contient notamment:

  • la version
  • le TTL
  • le protocole
  • l’adresse IP source
  • l’adresse IP destination
  • les données

• Les valeurs du champ protocole indiquent:

  • 0x01 = ICMP
  • 0x06 = TCP
  • 0x11 = UDP

💡 Astuce mémo

Adresse globale → routage → paquet IP → réseau destinataire

📖 5. Transport et protocoles TCP UDP

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche transport : livre l’information à une application ou à un processus et identifie la communication dans les réseaux IP par un port.
• Socket : Un canal de communication est défini par un couple d’endpoints composé d’un socket local et d’un socket distant, chacun associant une adresse IP et un port.

📝 Points essentiels

📌 UDP utilise des datagrammes sans contrôle de séquence, de flux ou de congestion, tandis que TCP utilise un flux de segments avec rétablissement de séquence, contrôle de flux et contrôle de congestion.

💡 Astuce mémo

UDP privilégie le datagramme simple, TCP le contrôle du flux

📖 6. Couches hautes du modèle OSI

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche application : La couche application regroupe les protocoles applicatifs, notamment HTTP et SSH.
• Couche session : assure la gestion du dialogue entre les applications.
• Couche présentation : assure le format des données sur le réseau.

💡 Astuce mémo

Session → présentation → application

📖 7. Encapsulation et livraison

📝 Points essentiels

• L’encapsulation ajoute successivement les en-têtes des couches au contenu applicatif, puis transforme les données en segments, paquets, trames et finalement en bits transmis physiquement.

• Les unités de données par couche sont: les bits à la couche physique, les trames à la couche liaison, les paquets à la couche réseau, les segments ou datagrammes à la couche transport, les données aux couches hautes

💡 Astuce mémo

Données → segments → paquets → trames → bits

📊 Tableaux de synthèse

Rôles des équipements réseau