Fiche de révision : Pilotage d’instruments et réseaux

📋 Plan du Cours

1. Objectifs et organisation du cours
2. Réseaux locaux et topologies
3. Supports et équipements Ethernet
4. Commutation et interconnexion des réseaux
5. Adressage IP et classes
6. Masques et réseaux privés
7. Services et protocoles réseau
8. Ports et transfert de fichiers
9. Wi-Fi et normes sans fil
10. Interfaces et bus GPIB
11. Commandes d’instruments SCPI
12. Réseaux de capteurs et applications
13. Architecture et contraintes des capteurs

📖 1. Objectifs et organisation du cours

★ À maîtriser

• Le cours vise à : apprendre à piloter un appareil de mesure, traiter des données expérimentales lors d’un essai, automatiser un essai

Compléments

• En première année, les étudiants abordent l’algorithmique de base, le codage en VB et LabVIEW ainsi que les cartes d’acquisition ; en deuxième année, ils étudient les réseaux informatiques et les réseaux de capteurs.

• Le programme prévoit 3 heures de cours, 3 TD de 1 h 30 et 7 TP consacrés au pilotage d’instruments.

📖 2. Réseaux locaux et topologies

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau informatique : Ensemble de machines reliées entre elles, notamment des ordinateurs, des imprimantes, des appareils de mesure ou des automates.
• Ethernet : Protocole de réseau local fondé sur la commutation de paquets et permettant de relier plusieurs machines, notamment par des câbles à paires torsadées.

★ À maîtriser

📌 Un LAN (Local Area Network) est un réseau local, tandis qu’un WAN (Wide Area Network) est un réseau étendu.

Compléments

• Le débit standard indiqué pour Ethernet est de 100 Mbit/s à 1 Gbit/s.

• Internet est un réseau fédérateur qui relie des réseaux locaux (LAN).

💡 Astuce mémo

LAN local, WAN étendu : l’échelle distingue les deux.

📖 3. Supports et équipements Ethernet

★ À maîtriser

• Le câble coaxial d’une topologie en bus relie les machines les unes après les autres et porte une terminaison à chaque extrémité pour éviter les réflexions parasites.

Compléments

• La topologie en bus est limitée à 10 Mbit/s et peut subir des collisions de paquets.

• Les topologies présentées comprennent :

  • le bus
  • l’étoile
  • l’anneau
  • l’arbre
  • le maillage
  • la topologie hybride

📖 4. Commutation et interconnexion des réseaux

★ À maîtriser

• La fibre optique est utilisée sur de longues distances, résiste aux parasites électromagnétiques et radioélectriques, et le cours lui attribue un débit de 1 Go/s.

Compléments

• Les lignes à paires torsadées maintiennent une distance précise entre les fils afin de réduire les réflexions aux raccords et en bout de ligne, ainsi que la diaphonie due aux interférences.

📌 Le cours associe le câble droit à la connexion entre un ordinateur et un switch, et le câble croisé à la connexion entre deux ordinateurs ou entre deux switches.

💡 Astuce mémo

Le switch cible le destinataire ; le hub diffuse à toutes les machines.

📖 5. Adressage IP et classes

🔑 Notions clés & Définitions

• Switch : Dispositif qui crée un réseau local Ethernet et dirige les données vers la machine destinataire, contrairement à un hub qui les fait transiter par toutes les machines.
• Passerelle : Dispositif qui relie deux réseaux informatiques de types différents, par exemple un réseau local et Internet.
• Routeur : Équipement qui fait transiter des paquets d’une interface réseau à une autre en assurant leur routage.
• Pont : Équipement qui interconnecte deux segments de réseaux distincts, de technologies identiques ou différentes, qui peuvent être physiquement séparés.

📝 Points essentiels

• Un répéteur Ethernet étend la limite de distance du réseau, indiquée à 100 m entre deux interfaces ; le signal est amplifié mais perd en qualité.

📖 6. Masques et réseaux privés

🔑 Notions clés & Définitions

• Adresse IP : Numéro d’identification attribué de façon permanente ou provisoire à chaque appareil connecté à un réseau.

★ À maîtriser

• IPv4 utilise des adresses de 32 bits, soit 4 octets, tandis qu’IPv6 utilise des adresses de 128 bits, soit 16 octets.

Compléments

• Les plages du premier octet des classes IPv4 sont :

  • classe A : 1 à 126
  • classe B : 128 à 191
  • classe C : 192 à 223
  • classe D : 224 à 239
  • classe E : 240 à 255

• L’adresse 127.0.0.0 est réservée aux communications en boucle locale.

💡 Astuce mémo

ET logique avec le masque → adresse du réseau.

📖 7. Services et protocoles réseau

🔑 Notions clés & Définitions

• Masque de réseau : Valeur qui sépare les parties réseau et hôte d’une adresse IP ; un ET logique bit à bit entre l’adresse et le masque donne l’adresse du réseau.

📝 Points essentiels

• Les masques par défaut présentés sont :

  • 255.0.0.0 pour la classe A
  • 255.255.0.0 pour la classe B
  • 255.255.255.0 pour la classe C

• Avec l’adresse 192.168.212.134 et le masque 255.255.255.0, l’adresse du réseau obtenue par ET logique est 192.168.212.0.

• Avec l’adresse 192.168.212.134 et le masque 255.255.255.192, l’ET logique donne l’adresse de réseau 192.168.212.128, et le cours note l’adresse avec le préfixe /26.

• Pour le réseau 192.168.212.0 présenté, l’adresse réseau est 192.168.212.0, les adresses d’hôtes vont de 192.168.212.1 à 192.168.212.254 et l’adresse de broadcast est 192.168.212.255.

📖 8. Ports et transfert de fichiers

🔑 Notions clés & Définitions

• NAT : Mécanisme qui permet à plusieurs ordinateurs d’un réseau privé de partager une adresse publique.
• DNS : Service qui traduit un nom de domaine en informations associées, notamment en adresses IP.

★ À maîtriser

• Les plages privées indiquées sont :
  • 10.0.0.0/255.0.0.0
  • 192.168.0.0/255.255.0.0
  • 172.16.0.0/255.240.0.0

📌 Un réseau privé jamais interconnecté à d’autres réseaux peut utiliser n’importe quelle adresse ; s’il peut être interconnecté, notamment à Internet via un routeur, il doit utiliser les plages réservées à cet usage dans le RFC1918.

Compléments

• Le DHCP attribue automatiquement une adresse IP à un appareil qui se connecte au réseau ; les adresses peuvent donc changer, et le cours cite la sécurité comme inconvénient.

📖 9. Wi-Fi et normes sans fil

🔑 Notions clés & Définitions

• Protocole réseau : Méthode standard constituée de règles et de procédures que des processus respectent pour émettre et recevoir des données sur un réseau.

★ À maîtriser

📌 IP transporte et adresse les paquets sans assurer leur livraison, tandis que TCP gère notamment leur remise en ordre, le contrôle du flot et l’initialisation et la finalisation de la communication.

Compléments

• HTTP permet le transfert de fichiers, généralement HTML ou PHP, entre un navigateur client et un serveur Web à l’aide d’une URL.

• FTP permet le partage et le transfert de fichiers entre machines distantes et utilise le port 21 pour la connexion de contrôle dans le modèle présenté.

• SMTP transfère le courrier d’un client vers un serveur de messagerie, tandis que POP permet de relever le courrier depuis un hôte distant.

• Les rôles protocolaires cités comprennent :

  • DHCP : fournir automatiquement une configuration réseau
  • LDAP : accéder à des annuaires
  • SNMP : gérer les équipements et diagnostiquer les problèmes
  • Telnet : relier un client à un interpréteur de commandes avec des données en clair
  • ARP : associer une adresse IP à une adresse MAC de 48 bits

📖 10. Interfaces et bus GPIB

★ À maîtriser

• Un port de communication est présenté comme une porte permettant d’entrer sur une machine, et le codage sur 16 bits offre 65 536 possibilités.

• Les plages de ports sont :

  • 0 à 1023 : ports reconnus ou réservés
  • 1024 à 49151 : ports enregistrés
  • 49152 à 65535 : ports dynamiques ou privés

Compléments

• Les ports courants présentés sont 21 pour FTP, 22 pour SSH, 23 pour Telnet, 25 pour SMTP, 53 pour DNS, 80 pour HTTP et 110 pour POP3.

• Dans l’exemple FTP, le client contacte le serveur sur le port 21 en TCP et deux connexions sont ouvertes : une connexion de contrôle et une connexion de données, indiquée sur le port 20.

💡 Astuce mémo

HP-IB → IEEE 488 → IEEE 488.2 → SCPI.

📖 11. Commandes d’instruments SCPI

🔑 Notions clés & Définitions

• Wi-Fi : Norme de réseau sans fil qui utilise des ondes radioélectriques et nécessite des émetteurs-récepteurs Wi-Fi sur les ordinateurs, modems et périphériques.

★ À maîtriser

• Le Wi-Fi supprime les câbles et permet la mobilité ; le cours souligne que les transmissions sans fil peuvent être écoutées, contrairement à un réseau filaire présenté comme difficilement piratable.

Compléments

• Le cours cite le refus du DHCP, le chiffrement WEP et le filtrage des adresses MAC parmi les paramétrages proposés pour renforcer la sécurité Wi-Fi.

• La norme 802.11a utilise 5 GHz et permet jusqu’à 54 Mbit/s ; 802.11b utilise 2,4 GHz et jusqu’à 11 Mbit/s ; 802.11g utilise 2,4 GHz et jusqu’à 54 Mbit/s.

• Le cours attribue à 802.11n une portée de 100 m et un débit théorique maximal de 300 Mb/s ; 802.11ac utilise une bande de fréquence comprise entre 5 et 6 GHz.

💡 Astuce mémo

Commande sans « ? » : agir ; commande avec « ? » : interroger.

📖 12. Réseaux de capteurs et applications

🔑 Notions clés & Définitions

• SCPI : Langage normalisé de communication avec les instruments, fondé sur un système de messages et indépendant du constructeur ainsi que de l’interface de communication.

★ À maîtriser

📌 Une transmission série envoie les bits d’un octet les uns après les autres, tandis qu’une transmission parallèle les envoie simultanément et convient aux courtes distances car les canaux peuvent se perturber.

• Le réseau GPIB accepte au plus 15 appareils simultanément, avec une longueur maximale de câble de 4 m entre deux appareils et une longueur totale maximale de 20 m.

Compléments

• La liaison série nécessite généralement trois fils : émission, réception et masse.

• En 1965, Hewlett Packard conçoit HP-IB, qui devient IEEE 488 en 1975 ; IEEE 488.2 est adopté en 1987, IEEE 488 devient IEEE 488.1 en 1990, SCPI est ajouté à IEEE 488.2 en 1992, IEEE 488.2 est révisé et HS488 proposé en 1993, puis HS488 est approuvé en 1999.

• L’adresse GPIB est codée sur 5 bits, ce qui donne 32 valeurs théoriques, mais le bus accepte 31 adresses allant de 0 à 30, la dernière étant réservée.

📖 13. Architecture et contraintes des capteurs

★ À maîtriser

📌 Une commande SCPI simple agit sans marqueur de questionnement, tandis qu’une requête SCPI se termine obligatoirement par le symbole « ? ».

Compléments

• Les exemples de commandes de mesure sont :

  • MEAS:VOLT:DC? : mesure d’une tension continue
  • MEAS:RES? : mesure d’une résistance
  • MEAS:FREQ? : mesure d’une fréquence

• Les commandes système SCPI commencent par « * » ; *IDN? demande l’identificateur de l’appareil, *RST réinitialise l’appareil et *CLS efface ses mémoires.

• Une commande GPIB est une chaîne ASCII transmise octet par octet ; un marqueur indique la fin de la commande afin que l’appareil puisse la valider.

• Après une erreur de commande, l’appareil peut signaler l’erreur visuellement et par un bip, stocker son origine avec un code et transmettre l’erreur à distance avec SYST:ERR?.

📊 Tableaux de synthèse

Technologies Wi-Fi présentées