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Les réseaux informatiques

Définition

Ensemble interconnecté d'ordinateurs autonome, utilisant un réseau à commutation pour l'interconnexion.

Types de réseaux

Selon leur taille, l'étendue géographique détermine la technologie appropriée.

Acronyme Nom Distance  Exemples Technologies
PAN Personal Area Network 1 – 10m Périphériques
Gadgets personnels interconnectés
Home cinéma
Paiement électronique avec mobile
Ticket électronique
Echange de données entre mobiles		 Bluetooth
Infrarouge
USB
ZigBee
NFC
RFID
LAN Local Area Network 1m – 1km Réseau d'une entreprise dans un bâtiment ou un campus
Réseau wifi (domicile ou public)		 Ethernet
Wifi
MAN Metropolitan Area Network 1 - 10km Réseau d'un opérateur dans une ville
Réseau privé d'une entreprise dans un grand campus		 Fibres optiques
Metro-Ethernet
WiMax
WAN Wide Area Network 10 - 1000km Réseau national d'un opérateur
Réseau international d'un opérateur spécialisé		 Fibres optiques
Faisceaux hertziens
Satellites
Internet Réseau des réseaux Toute la planète Interconnexion des réseaux d'entreprises, réseaux académiques, réseaux des opérateurs, réseaux privés Toutes les technologies, selon le réseau particulier

Topologie des réseaux

Représente l'architecture du réseau, la disposition des nœuds et la structure des connexions entre les nœuds.

Bus

  • Tous les nœuds sont connectés au même médium (câble coax, canal radio)
  • Une seule transmission est possible à chaque instant
  • Utilisé dans les réseaux sans fil, les premiers LAN, les bus dans les ordinateurs (USB, PCI, SCSI...)

Anneau

  • Un segment de câble connecte deux stations
  • Propagation active du signal autour de l'anneau
  • Résilience contre les pannes d'un lien
  • Utilisé dans les réseaux optiques, les premiers LAN

Etoile

  • Chaque station est connectée à un noœud central
  • Le nœud central transmet les données reçues
    • à toutes les stations (similaire à un bus)
    • ou aux stations concernées
  • Utilisée dans les LAN modernes

Maillée

  • Complètement maillée : interconnexion entre tous les nœuds
  • Maillage partiel dans les réseaux réalistes
  • Bonne tolérance aux pannes
  • Utilisée dans les WAN sur fibre optique

Commutation

C'est le processus d'acheminement des données à travers un réseau.

Commutation de circuits

  • Etablissement d'un cicruit par des commutateurs avant la transmission des données
  • Transmission d'un signal analogique ou d'un flux continu de bits
  • Utilisé dans les réseaux téléphoniques
    • Etablissement du circuit est rapide par rapport à la conversation
    • Qualité et délai de transmission constants
  • Mal adapté aux réseaux informatiques
    • Courts échanges de données avec pauses longues

Commutation de paquets

  • La source segmente le message à transmettre en paquets
  • Les éléments du réseau transmettent les paquets l'un après l'autre de manière indépendante
  • Le destinataire recombine les paquets reçus pour obtenir le message

Avantages

  • Utilisation économique de la ligne (mutualisation des ressources)
  • Reroutage facile encas de panne d'un lien
  • Conversion des formats possible

Inconvénients

  • Délai de transfert variable et plus long
  • Pertes de paquets possibles
  • Nœuds intermédiaires doivent effectuer des opérations complexes

Paramètres de performances

Paramètre Symbole Exemple Unités
Délai t Délai aller-retour
Délai de transmission		 1 s
1 ms = 1/1000 s = 10⁻³ s
Vitesse v Vitesse de propagation 1 m/s
1 km/s = 1000 m/s = 10³ m/s
Longueur de données l Taille d'un paquet
Taille d'un fichier		 1 B
1 KiB = 1024 B = 2¹⁰ B
1 MiB = 1024 KiB = 2²⁰ B
1 GiB = 1024 MiB = 2³⁰ B
1 TiB = 1024 GiB = 2⁴⁰ B
Débit binaire r Débit de transmission 1 b/s
1 kb/s = 1000 b/s = 10³ b/s
1 Mb/s = 1000 kb/s = 10⁶ b/s
1 Gb/s = 1000 Mb/s = 10⁹ b/s
Taux de perte p Taux de perte de paquets Pas d'unité
1% = 0.01 = 1/100 = 10⁻²

Délai de transmission

Définition

Délai pour mettre les bits sur le médium.

Calcul

tₜᵣₐₙₛₘᵢₛₛᵢₒₙ = n / r

n : longueur du paquet [b] r : débit binaire du lien [b/s]

Exemple (Wi-Fi) :

n = 500 B
r = 54 Mb/s = 54 * 10⁶ b/s
tₜᵣₐₙₛₘᵢₛₛᵢₒₙ = 500B * 8b/B / 54 * 10⁶ b/s
  = 74 * 10⁻⁶ s
  = 74 µs

Délai de propagation

Définition

Délai du signal physique entre émetteur et récepteur.

Calcul

tₚᵣₒₚ = L / vₚᵣₒₚ

L : longueur du lien (ou distance) vₚᵣₒₚ : Vitesse de propagation

Exemple (Wi-Fi) :

L = 10 m
vₚᵣₒₚ = 300'000 km/s = 3 * 10⁸ m/s
tₚᵣₒₚ = 10 m / 3 * 10⁸ m/s
  = 3.33 * 10⁻⁸ s = 33.3 * 10⁻⁹ s
  = 33.3 ns

Délai de traitement

Définition

Délai de calcul nécessaire à un nœud.

  • Vérification de la somme de contrôle
  • Recherche dans la table de routage
  • ...

Calcul

  • Dépend du nœud et des opérations à effectuer.
  • Généralement très faible par rapport aux autres délais.

Délai d'attente

Définition

Délai d'attente dans la file d'attente de l'interface de sortie

Calcul

tₐₜₜₑₙₜₑ = Σᵢ nᵢ / r

Σᵢ nᵢ : Somme des longueurs de tous les paquets devant le paquent considéré r : Débit binaire du lien

Exemple

tₐₜₜₑₙₜₑ = 10 * 500B * 8 b/B / 10 Mb/s
         = 4'000 * 10⁻⁶ s
         = 4 ms

Délai de transit

Définition

Temps total entre l'émission du premier bit par la source et la réception du dernier bit par le récepteur final

Calcul

Somme de tous les délais sur tous les liens