Fiche de révision : Réseaux informatiques et modèle OSI

📋 Plan du Cours

1. Définition et apports des réseaux
2. Évolution et classification des réseaux
3. Topologies physiques et étendues réseau
4. Techniques de commutation
5. Normalisation et modèles en couches
6. Services et échanges dans le modèle OSI
7. Encapsulation et unités de données
8. Fonctions des sept couches OSI
9. Nœuds et équipements d’interconnexion
10. Adressage des réseaux et services

📖 1. Définition et apports des réseaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau informatique : Ensemble de machines reliées par un support de transmission afin de partager des ressources.

★ À maîtriser

📌 Les ressources partagées par un réseau peuvent être matérielles, comme une imprimante, un scanner ou une unité de stockage, ou logicielles, comme un fichier de données, une application ou une information.

• Les réseaux permettent le partage de fichiers et d’applications, le transfert de parole, de données informatiques, d’images et de vidéos, ainsi que la communication et la collaboration entre utilisateurs.

Compléments

• Les réseaux prennent aussi en charge la lecture de vidéos, la gestion des transactions et les réseaux sociaux.

📖 2. Évolution et classification des réseaux

★ À maîtriser

• Les principales étapes historiques mentionnées sont le télégraphe en 1865, le téléphone en 1876, la radio en 1920, la télévision en 1930, le Télex et les lignes spécialisées en 1963, la transmission de données sur RTC en 1964, Arpanet en 1969, les réseaux locaux en 1970, le réseau public X.25 en 1978, le RNIS en 1984 et les réseaux convergents en 2010.

• Les réseaux peuvent être classés selon le flux transporté, l’homogénéité ou l’hétérogénéité des constructeurs, leur étendue, leur support de transmission, leur topologie et leur technique de commutation.

Compléments

• Les flux transportés peuvent être :
  • la voix
  • les images
  • les données informatiques

📌 Un réseau peut utiliser un support filaire ou sans fil, par exemple Ethernet, Wi-Fi ou Bluetooth.

📖 3. Topologies physiques et étendues réseau

🔑 Notions clés & Définitions

• Topologie en bus : Relie les éléments du réseau en série et utilise des bouchons de terminaison qui absorbent le signal pour empêcher son rebond.

• Topologie en anneau : Relie les éléments en série sur une bande fermée.
• Topologie en étoile : Dans une topologie en étoile, les câbles de connexion relient un nœud aux stations.

★ À maîtriser

📌 Un LAN couvre une zone limitée comme une maison, un bâtiment ou un campus, tandis qu’un MAN couvre une ville et un WAN une zone géographique large.

Compléments

• Les topologies citées comprennent les formes :

  • maillée
  • en bus
  • en étoile
  • en anneau

• Un LAN est généralement privé, permet l’accès multiple au média et l’accès complet aux ressources locales, et relie des équipements physiquement proches.

• Un MAN interconnecte des LAN, offre un accès multiple au média et peut être privé ou public; FDDI, normalisé par l’ANSI, en est un exemple.

• Un WAN utilise des liaisons série à faible vitesse, est généralement contrôlé par un opérateur télécom et donne un accès complet ou limité aux ressources distantes.

📖 4. Techniques de commutation

🔑 Notions clés & Définitions

• Commutation de circuits : Établit à l’initialisation une continuité physique entre l’émetteur et le récepteur, maintenue pendant toute la communication, comme pour le téléphone.

• Commutation de paquets : Segmente un message en paquets transmis de commutateur en commutateur, chaque paquet étant mémorisé dans les tampons des commutateurs; l’acheminement peut être connecté ou sans connexion.
• Commutation de messages : Transmet de nœud en nœud un message formant un tout logique, comme dans le télégraphe.

📝 Points essentiels

• La commutation de circuits offre un temps d’établissement constant et court, un format d’information libre, aucun stockage des informations communiquées et de faibles taux de connexions et d’activité.

• IP et X.25 sont des exemples associés à la commutation de paquets.

💡 Astuce mémo

Circuit : voie réservée comme au téléphone ; paquets : unités mémorisées et acheminées.

📖 5. Normalisation et modèles en couches

★ À maîtriser

• La normalisation répond à la complexité et à l’évolution des technologies de communication en permettant d’établir des spécifications et des tests, de comparer des solutions équivalentes et de simplifier la description des systèmes complexes.

📌 Les standards propriétaires sont parfois non publics et réservés à un constructeur, les normes de jure sont définies par des organismes tels que l’ISO ou l’UIT-T, et les standards ouverts comprennent TCP/IP et Ethernet.

Compléments

• La normalisation fixe une terminologie unifiée, définit les concepts de base, garantit la qualité, détache les solutions des constructeurs et facilite la gestion du réseau.

• Les exemples de standards propriétaires sont :

  • SNA d’IBM
  • NetWare de Novell
  • DNA de Compaq
  • XNS de Xerox

• Les exemples de normes de jure sont :

  • OSI de l’ISO
  • IEEE 802.x
  • X.25 de l’UIT-T

• Le modèle OSI :

  • réduit la complexité
  • standardise les interfaces
  • facilite la conception
  • assure l’interopérabilité
  • accélère l’évolution
  • simplifie l’apprentissage

📖 6. Services et échanges dans le modèle OSI

🔑 Notions clés & Définitions

• Protocole OSI : Ensemble de règles syntaxiques et sémantiques qui régit la communication entre entités de même niveau appartenant à des systèmes différents.
• Couche OSI : Ensemble d’entités qui assurent les fonctions de communication entre systèmes ouverts.
• Entité OSI : Élément matériel ou logiciel qui met en œuvre les fonctions d’une couche.
• Interface OSI : Décrit comment une couche accède aux services offerts par une couche adjacente et repose sur des primitives de service.

★ À maîtriser

• Le modèle OSI de l’ISO comporte sept couches réparties entre couches hautes, qui organisent le dialogue entre applications, et couches basses, qui organisent le transfert de l’information.

• Chaque couche fournit des services à la couche supérieure, utilise les services de la couche inférieure et échange selon un protocole avec les entités distantes de même niveau.

📌 Une SDU désigne les données transférées par les services entre couches, tandis qu’une PDU désigne les données transférées par le protocole entre entités homologues.

• Les quatre primitives de service sont :

  • Request, qui demande l’activation d’un service
  • Indication, qui signale qu’un service est demandé
  • Response, qui répond à un service demandé
  • Confirm, qui signale que le service demandé a été réalisé

• 🔄 En mode connecté, la communication comporte trois phases :

  1. établissement de la connexion
  2. transfert des données
  3. fermeture de la connexion

Compléments

• Les points d’accès aux services, ou SAP, permettent l’accès aux services d’une couche et sont désignés par un identificateur.

• Une primitive suit la forme couche.service.primitive() et peut comporter des paramètres, par exemple les adresses source et destination ou la qualité de service.

📌 Un service confirmé enchaîne les quatre primitives Request, Indication, Response et Confirm, tandis qu’un service non confirmé enchaîne seulement Request et Indication.

• Un protocole précise le format des données échangées et la manière dont les primitives de service s’enchaînent; la communication entre couches homologues est virtuelle, sauf à la couche la plus basse reliée au support.

• IP est cité comme protocole de niveau 3 et TCP comme protocole de niveau 4.

• En mode non connecté, la communication entre entités homologues se déroule en une seule phase sans mémoire.

📖 7. Encapsulation et unités de données

🔑 Notions clés & Définitions

• PCI : Information de contrôle ajoutée pour les besoins d’une couche.

★ À maîtriser

📐 Formule - La relation entre les unités de données est $\mathrm{PDU}(N)=\mathrm{SDU}(N)+\mathrm{PCI}(N)$ ou $\mathrm{SDU}(N)=\mathrm{PDU}(N+1)$.

📌 L’encapsulation transporte une SDU(N) dans une PDU(N) selon une relation 1-1.

Compléments

📌 La fragmentation ou segmentation divise une SDU(N) de grande taille en i SDU(N), transportées par i PDU(N), selon une relation 1-i.

📌 La concaténation rassemble plusieurs SDU(N) de petite taille dans une seule PDU(N), selon une relation i-1.

📖 8. Fonctions des sept couches OSI

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche transport : Fait l’interface entre les couches basses chargées de transmettre l’information et les couches hautes chargées de la traiter, et effectue des contrôles de bout en bout.

★ À maîtriser

• La couche physique transmet les bits sur un circuit de communication et définit les moyens mécaniques, électriques et fonctionnels nécessaires aux connexions physiques, notamment les supports, les câbles, les connecteurs et les modes de transmission.

• La couche liaison transmet fiablement les données entre deux entités directement connectées, assemble les données en trames et détecte les frontières des trames à la réception.

• La couche réseau permet l’interconnexion de réseaux hétérogènes et la communication entre machines non directement connectées, en assemblant les données en paquets.

• La couche présentation traite la sémantique des données et offre leur codage et décodage, leur compression si elles sont volumineuses et leur cryptage si elles sont confidentielles.

• La couche application fournit l’accès à l’environnement OSI et définit l’interface utilisateur aux fonctions réseau; les exemples cités sont la messagerie, HTTP et Telnet.

Compléments

• Les sept fonctions associées aux couches OSI sont :

  • la transmission en binaire
  • l’accès des utilisateurs
  • la représentation des données
  • la communication inter-hôte
  • le transport de bout en bout
  • l’adressage et le routage
  • l’accès au support de transmission

• La couche liaison assure le contrôle des erreurs, le contrôle de flux et le contrôle d’accès au support partagé.

• La couche réseau assure l’adressage et l’acheminement des paquets entre équipements ou sous-réseaux.

📌 La couche réseau peut offrir des services orientés connexion selon X.25 ou des services sans connexion selon les normes Internet.

• Les classes de protocoles de transport sont adaptées à des services réseau de qualité donnée et certaines optimisent les ressources par multiplexage de connexions transport ou concaténation de connexions réseau.

• La couche session offre :

  • la libération ordonnée de la session
  • la gestion du dialogue
  • la synchronisation des échanges
  • la gestion des activités

• La couche présentation permet les échanges entre machines utilisant des représentations différentes, comme les codes ASCII et EBCDIC, à partir d’une syntaxe abstraite.

💡 Astuce mémo

Du support vers l’utilisateur : physique, liaison, réseau, transport, session, présentation, application.

📖 9. Nœuds et équipements d’interconnexion

🔑 Notions clés & Définitions

• Nœud terminal : Équipement hôte impliqué dans la communication qui implémente toutes les couches du modèle pour traiter les données et communiquer, comme un PC, un terminal, un supercalculateur ou une imprimante.
• Nœud intermédiaire : Équipement réseau qui assure les fonctions de communication en implémentant les couches 1 à 3, comme un routeur, un modem ou un commutateur.
• Commutateur réseau : Détermine si les données doivent rester sur un réseau local et ne les transmet que vers la connexion qui en a besoin.
• Routeur : Peut régénérer les signaux, concentrer plusieurs connexions, convertir les formats de transmission et gérer les transferts de données; il peut aussi interconnecter des LAN séparés par de grandes distances via un réseau étendu.
• Répéteur : Régénère les signaux analogiques ou numériques déformés par l’atténuation due à la transmission.
• Concentrateur : Rassemble les connexions d’un groupe d’hôtes pour que le réseau les voie comme une seule unité; un concentrateur actif régénère aussi les signaux.
• Pont réseau : Connecte différents réseaux locaux et contrôle les données pour déterminer si elles peuvent traverser, ce qui améliore l’efficacité de chaque partie du réseau.

📖 10. Adressage des réseaux et services

★ À maîtriser

• Une entité du réseau et ses services sont identifiés par une adresse au sens large.

• Une carte réseau (NIC) est identifiée par une adresse physique MAC.

• Une station sur le réseau est identifiée par une adresse logique IPv4 ou IPv6.

Compléments

• Une application en environnement TCP/IP est identifiée par un numéro de port TCP ou UDP.

• Une page HTML sur le Web est identifiée par une URL ou un nom de domaine, et une adresse électronique peut identifier un service.

💡 Astuce mémo

NIC → MAC, station → IP, application → port, ressource Web → URL.