Base réseau : Dans ce cours, nous allons commencer par un rappel sur la base réseau !

Base réseau

Une compréhension approfondie de la base réseau est essentielle pour saisir la complexité des réseaux informatiques. Un réseau est une collection de dispositifs et de systèmes, interconnectés les uns aux autres et capables de communiquer entre eux. Ainsi, la base réseau fournit le fondement nécessaire à la conception, à la configuration et à la maintenance de ces infrastructures critiques.

Ça peut être :

• Des ordinateurs,
• Des serveurs,
• Des smartphones,
• Des routeurs, etc.

Un réseau peut très bien être grand comme Internet ou bien petit, comme juste deux PC qui partagent une même imprimante.

Les différents composants de la base réseau

Parmi les composants qu’on peut y trouver, il y a :

• Des PC : il s’agit d’un équipement de terminaison, qu’on trouve aux extrémités d’un réseau. Il est capable d’envoyer et de recevoir des données.
• Des Interconnexions : ce sont les composants qui garantissent que les données peuvent voyager d’un appareil à un autre. Parmi ces interconnexions, on y trouve :
• Des cartes réseau : C’est elles qui traduisent les données de votre ordinateur dans un format lisible pour le réseau.
• Des Médias : Ce sont des câbles réseau, ou bien des appareils sans fil comme le Wifi.
• Des Connecteurs : Il s’agit de la fiche qui se branche sur la carte réseau.

Pour revenir aux composants de la base réseau :

Il y a des commutateurs : ce sont des périphériques qui fournissent une connexion réseau aux équipements de terminaisons comme les PC.

Et il y a des Routeurs : ce sont eux qui jouent le rôle d’interconnecter les réseaux et de choisir le meilleur chemin pour chaque réseau de destination.

Sur ce schéma réseau, vous pouvez observer un ordinateur connecté à un commutateur, généralement désigné sous le nom de « Switch ». Du côté du commutateur, vous apercevez la notation « Fa0/1 », qui précise que l’ordinateur est relié à l’interface Fast Ethernet 0/1 du commutateur. Le « 0 » indique le numéro du contrôleur, tandis que le « 1 » représente le numéro de port. Notre commutateur établit également une connexion avec un routeur par le biais de son interface Fast Ethernet 0/24. Pour finir, le routeur situé en bas s’interconnecte avec Internet au moyen d’une interface série.

Les réseaux au quotidien

Nous utilisons les réseaux au quotidien, par exemple :

• Pour les applications : Comme l’envoi de données entre ordinateurs ou bien le partage de fichiers.
• Pour des ressources : Comme des imprimantes réseau ou bien des caméras réseau.
• Pour du stockage : Par exemple, avec l’utilisation d’un NAS, qui est un serveur de stockage en réseau, qui permet de rendre disponible un disque dur sur son réseau ou bien à travers internet. Aujourd’hui, beaucoup de gens, en utilisent à la maison pour partager des fichiers, des vidéos et des images entre ordinateurs.
• Pour de la sauvegarde : En utilisant un serveur central de sauvegarde sur lequel tous les ordinateurs envoient leurs données importantes à sauvegarder
• Pour de la VoIP : Qui signifie « voix sur IP ». La VOIP est utilisée de plus en plus dans le réseau, c’est ce qui remplacera à terme, la téléphonie analogique.

Les différentes catégories de la base réseau

Nous utilisons tous des applications au quotidien, que nous pouvons répartir en 3 catégories :

La première catégorie est pour : Les applications par lots (Batch applications)

Cela peut être du transfert de fichiers avec FTP ou TFTP. Mais aussi un téléchargement HTTP, ou bien une sauvegarde la nuit.

Il n’y a aucune interaction humaine.

Et une bande passante élevée est importante, mais pas critique.

Une application par lots est quelque chose que vous laissez tourner et qui s’oublie très facilement puisque personne n’attend de réponses. Comme une sauvegarde de nuit.

Que cela prenne 1 heure ou plusieurs heures, cela n’a pas d’importance.

Le TFTP, abréviation de « protocole simplifié de transfert de fichiers », ressemble à une version allégée de FTP et parfois les administrateurs l’utilisent pour copier des fichiers entre routeurs ou commutateurs Cisco.

La seconde catégorie est pour : Les applications interactives

Il s’agit d’application ayant une interaction d’homme à homme.

Ici quelqu’un attend une réponse. Le temps de réponse, le délai, est donc important.

Comme exemple pour les applications interactives, on peut prendre deux utilisateurs utilisant une application de chat. Si les utilisateurs doivent attendre 1 minute entre chaque message, cela peut être assez pénible… C’est pourquoi le délai est important !

Et la troisième catégorie est : Les applications en temps réel

Il s’agit aussi d’une application ayant une interaction d’homme à homme.

Par exemple de la VoIP ou bien de la vidéoconférence en direct.

Ici, le temps de réponse de bout en bout est encore plus important !

Par ailleurs, imaginez que vous parlez à quelqu’un au téléphone en utilisant de la Voix sur IP, et que vous devez attendre 2 secondes avant d’entendre la réponse de votre correspondant… Cela peut vite devenir très ennuyeux de continuer la communication.

Tout ce qui est au-dessus de 300ms de retard, environs 1/3 de secondes, ressemble plus à une conversation de « Talkie-Walkie » qu’autre chose !

La latence est donc très critique lors de l’utilisation de la Voix sur IP ou de la vidéoconférence en direct.

Un retard supérieur à 150ms est perceptible. Ce qui correspond à 1/8 de seconde.

Les différentes topologies réseau (base réseau)

Dans le domaine des réseaux, la base réseau présente différents types de « topologies » que l’on peut classer en 2 catégories distinctes :

• Les topologies physiques
• Les topologies logiques

Il est essentiel de comprendre la différence entre ces deux types de topologies. La topologie physique expose l’apparence du réseau, détaillant la manière dont les câbles et les périphériques sont interconnectés. En revanche, la topologie logique révèle le chemin suivi par les signaux de données à travers cette topologie physique. Cette distinction est cruciale pour une appréhension approfondie de la base réseau.

Topologies en bus

• La topologie en bus est basée sur des câbles coaxiaux, où un seul câble long relie chaque appareil. À la fin du câble, vous deviez placer un terminateur. Si le câble se brisait, le réseau était en panne.

Topologie en anneau (ring)

• Dans cette configuration en anneau, tous les ordinateurs et périphériques se connectent à un seul câble, les deux derniers périphériques sont interconnectés pour créer un « anneau ». En cas de rupture du câble, l’ensemble du réseau tombera en panne. Il existe également une configuration en double anneau, utilisée pour assurer la redondance. En d’autres termes, si le câble principal se détériore, le réseau reste opérationnel en basculant sur le câble de secours.

Topologie en étoile (Star)

• Ici, tous les terminaux se connectent à un appareil central, créant ainsi une forme d’étoile. C’est la configuration la plus courante dans les réseaux LAN, tous les ordinateurs sont connectés à un commutateur.

Les connexions physiques utilisées sont des câbles UTP, plus connus sous le nom de RJ45.

Dans cette topologie, si le commutateur au milieu tombe en panne, alors, il n’y aura plus de connectivité entre les équipements qui lui sont raccordés.

Maintenant, examinons un autre exemple de topologie où une entreprise exploite plusieurs sites dans différentes villes de France.

Topologie en maillage complet (Full Mesh)

Ici, chaque routeur se connecte à tous les autres routeurs, créant ainsi une topologie extrêmement résistante en cas de panne. En cas de dysfonctionnement d’un site, cela n’aura aucun impact sur les autres sites.

Le seul inconvénient à cette configuration, c’est que ça revient très cher à mettre en place, car on a besoin de plusieurs liens entre les sites et donc de plusieurs interfaces physiques sur chaque routeur.

C’est ce que nous appelons une topologie Full-Mesh.

Une autre option consiste à s’assurer que les sites importants ont des connexions avec tous les autres sites, comme dans cet exemple :

Topologie en maillage partiel (Partial-Mesh)

Ici, vous pouvez observer que le routeur de Paris établit une connexion directe avec les autres routeurs. Lille est simplement reliée à Paris, tandis que Lyon possède des connexions avec Paris et Marseille.

Cette topologie est un compromis entre la tolérance de pannes et le coût.

Modèle OSI

Au début, le développement des réseaux était chaotique. Chaque fournisseur avait sa propre solution propriétaire. Le souci avec ça, c’était que la solution d’un fournisseur n’était pas compatible avec celle d’un autre fournisseur !

C’est là que l’idée du modèle OSI est née, composé en plusieurs couches, un fournisseur de matériel peut concevoir la couche réseau et d’autres fournisseurs peuvent développer, à partir de celle-ci, la couche applicative.

L’utilisation d’un modèle ouvert permet de construire des réseaux compatibles les uns avec les autres.

L’Organisation internationale de normalisation, qui se nomme ISO, a fait des recherches sur différents modèles de réseau et a publié en 1984 le modèle OSI.

De nos jours, la plupart des fournisseurs construisent des réseaux basés sur le modèle OSI et comme cela, leurs matériels sont compatibles entre eux !

Mais, le modèle OSI n’est pas simplement un modèle pour rendre les réseaux compatibles… C’est aussi l’un des meilleurs moyens d’enseigner aux gens le fonctionnement du réseau.

Les 7 couches du modèle OSI

Nous allons les voir en détail en commençant du bas vers le haut.

La couche Physique

• C’est elle qui contient des éléments comme les niveaux de tension, la synchronisation, les débits, connecteurs physiques, etc. Il s’agit de tout ce que vous pouvez « toucher » puisque c’est physique.

La couche de Liaison de données

• S’assure que les données sont correctement formatées. De plus, elle gère la détection d’erreurs et assure la fiabilité de la livraison des données. C’est à ce niveau qu'« Ethernet » vit. Les adresses MAC et les trames Ethernet se trouvent sur la couche Liaison de données.

Couche Réseau

• Prends en charge la connectivité et la sélection du chemin, c’est-à-dire le routage. C’est là ou vivent IPv4 et IPv6. Chaque périphérique réseau a besoin d’une adresse unique sur le réseau.

La couche Transport

• Elle assure le transport, par exemple, lorsque vous téléchargez n’importe quel type de fichier sur Internet, qu’il s’agisse d’un PDF ou d’une vidéo. Le fichier est envoyé par segments et transporté vers votre ordinateur. C’est ici que vivent les protocoles TCP et UDP. Pour rappel, TCP est un protocole de transport de données fiable, tandis que UDP ne l’est pas.

Ces 4 couches que nous venons de voir sont importantes pour la mise en réseau et les trois couches supérieures, que nous allons voir, concernent les applications.

La couche Session

• Prends en charge l’établissement, la gestion et la terminaison des sessions entre deux hôtes. Lorsque vous naviguez sur un site Web, vous n’êtes pas le seul utilisateur du serveur Web qui héberge ce site. Il doit pouvoir tracer toutes les différentes « sessions ».

Couche Présentation

• Veille à ce que les informations soient lisibles pour la couche application en formatant et en structurant les données.

Et la couche Application

• Concerne les applications que vous utilisez, par exemple l’Email, le navigateur web, FTP, et beaucoup d’autres…

Il existe de nombreuses phrases mnémotechniques pour se souvenir de l’ordre des couches OSI.

Par exemple de bas en haut : Pour Le Réseau Tout Ce Passe Automatiquement.

Ou bien de haut en bas : Après Plusieurs Semaines, Tout Respire La Paix.

En faisant quelques recherches sur internet, vous pouvez trouver d’autres phrases mnémotechniques assez drôles !

Il est essentiel de se rappeler qu’il n’est pas possible de passer directement de la couche Application à la couche Réseau. Vous devez toujours traverser toutes les couches pour envoyer des données sur le réseau.

Un exemple réel sur la transmission de données

À la couche 7, vous, en tant qu’utilisateur derrière votre ordinateur, souhaitez télécharger des fichiers depuis un serveur Web. Vous démarrez votre navigateur et saisissez l’URL de votre site préféré. Votre ordinateur envoie alors un message au serveur Web demandant la page que vous souhaitez. Dans ce processus, vous utilisez le protocole HTTP, qui réside au niveau de la couche d’application.

La couche de présentation va structurer cette information dans un certain format. La couche session va s’assurer de bien séparer toutes les différentes sessions.

Le choix entre TCP, pour un transport fiable, ou UDP, pour un transport moins fiable, dépend de l’application. Dans ce cas particulier, lorsque vous voulez garantir que la page Web arrive correctement sur votre ordinateur, TCP est utilisé.

À la couche 3, votre ordinateur construit un paquet IP contenant l’ensemble des données des couches précédentes, c’est-à-dire l’application, la présentation et la session. Il précise également le protocole de transport à utiliser.

Dans ce cas, il s’agit de TCP !

Il va aussi renseigner l’adresse IP source et de destination. L’adresse IP Source sera celle de votre ordinateur, et l’adresse IP de destination sera celle du serveur Web.

À la couche 2, le paquet IP sera placé dans une trame Ethernet, dans laquelle figureront l’adresse MAC source de votre ordinateur et l’adresse MAC de destination du serveur WEB.

Et enfin, à la couche1, tout est converti en bits et envoyé sur le câble en utilisant des signaux électriques.

Il faut bien connaître l’utilité de l’ensemble des couches du modèle OSI.

Prenons un autre exemple, celui d’un service postal :

• D’abord vous écrivez une lettre.
• Vous mettez la lettre dans une enveloppe.
• Vous écrivez votre nom et le nom du destinataire sur l’enveloppe.
• Vous mettez ensuite l’enveloppe dans la boîte aux lettres.
• Le contenu de la boîte aux lettres sera envoyé au bureau de poste.
• Ensuite, votre enveloppe sera livrée au destinataire.
• Enfin, le destinataire ouvre l’enveloppe et lit son contenu.

Si vous déposez votre lettre directement dans la boîte aux lettres sans indiquer le destinataire, elle ne sera pas livrée. C’est similaire au fonctionnement d’un réseau.

Le passage de la couche application à la couche physique s’appelle l’encapsulation. Inversement, le passage de la couche physique à la couche application est appelé la désencapsulation.

Communication peer-to-peer

Au cours d’une communication peer-to-peer, qu’on peut traduire en français par communication d’égal à égal, chaque couche encapsule les données dans des paquets d’informations.

Nous appelons cela une| PDU, qui signifie unité de données de protocole. Chaque PDU a un nom différent sur les différentes couches :

• À la couche de transport, les PDU se nomment « segments ». Dans ce cas, nous parlerons de Segments TCP.
• À la couche réseau, les PDU se nomment « paquets ». Nous parlerons donc de paquets IP.
• Et à la couche liaison de données, les PDU sont appelés « Trames » ou Frames en Anglais. Nous parlerons donc de Trames Ethernet.

En dehors du modèle OSI, une autre organisation a créé un modèle similaire qui n’a jamais été aussi populaire.

Modèle TCP/IP

Mais pour votre CCNA, vous aurez besoin de savoir à quoi il ressemble. C’est ce qu’on appelle la pile TCP / IP, qui est très similaire, sauf que certaines couches sont combinées et ont des noms différents.

Comme vous pouvez le voir, les trois couches supérieures sont maintenant combinées à la « couche d’application ». La couche réseau est appelée couche « Internet » et les deux couches inférieures sont combinées dans la couche « Accès réseau ».

En conclusion, une compréhension approfondie de la base réseau est essentielle pour naviguer efficacement à travers les différents composants et concepts. Que ce soit dans la configuration des périphériques comme les commutateurs et routeurs, ou dans la compréhension des différentes topologies réseau telles que l'étoile ou le maillage complet, une base réseau solide est nécessaire. De plus, la maîtrise du modèle OSI et du modèle TCP/IP permet une compréhension approfondie du fonctionnement des réseaux modernes, de la couche physique à la couche d'application. En définitive, une base réseau solide est indispensable pour maintenir des réseaux fonctionnels et efficaces dans divers contextes, que ce soit pour des applications quotidiennes, des communications peer-to-peer, ou pour des déploiements à grande échelle.

Retrouvez tous nos cours pour réussir votre CCNA sur la chaîne YouTube de Formip.