Les Topologies physiques et logiques

Les Types des Réseaux : LAN, MAN et WAN


LAN signifie Local Area Network (en français Réseau Local). Il s'agit d'un ensemble d'ordinateurs appartenant à une même organisation et reliés entre eux dans une petite aire géographique par un réseau, souvent à l'aide d'une même technologie (la plus répandue étant Ethernet)
Un réseau local est donc un réseau sous sa forme la plus simple. La vitesse de transfert de données? d'un réseau local peut s'échelonner entre 10 Mbps (pour un réseau ethernet par exemple) et 1 Gbps (en FDDI ou Gigabit Ethernet par exemple). La taille d'un réseau local peut atteindre jusqu'à 100 voire 1000 utilisateurs.

est possible de distinguer deux modes de fonctionnement :
• dans un environnement d'"égal à égal" (en anglais peer to peer), dans lequel il n'y a pas d'ordinateur central et chaque ordinateur a un rôle similaire
• dans un environnement "client/serveur", dans lequel un ordinateur central fournit des services réseau aux utilisateurs

MAN (Metropolitan Area Network) interconnectent plusieurs LAN géographiquement proches (au maximum quelques dizaines de km) à des débits importants. Ainsi un MAN permet à deux noeuds distants de communiquer comme si ils faisaient partie d'un même réseau local.
Un MAN est formé de commutateurs ou de routeurs interconnectés par des liens hauts débits (en général en fibre optique).

WAN Un WAN (Wide Area Network ou réseau étendu) interconnecte plusieurs LANs à travers de grandes distances géographiques.
Les débits disponibles sur un WAN résultent d'un arbitrage avec le coût des liaisons (qui augmente avec la distance) et peuvent être faibles.
Les WAN fonctionnent grâce à des routeurs qui permettent de "choisir" le trajet le plus approprié pour atteindre un noeud du réseau.
Le plus connu des WAN est Internet.


Les Topologies physiques

Un réseau informatique est constitué d'ordinateurs reliés entre eux grâce à des lignes de communication (câbles réseaux, etc.) et des éléments matériels (cartes réseau, ainsi que d'autres équipements permettant d'assurer la bonne circulation des données). L'arrangement physique, c'est-à-dire la configuration spatiale du réseau est appelé topologie physique. On distingue généralement les topologies suivantes :
  • Topologie en bus
  • Topologie en étoile
  • Topologie en anneau
  • Topologie en arbre (hiérarchique)
  • Topologie maillée
  • Topologie  hybride
La Topologie en bus

Une topologie en bus est l'organisation la plus simple d'un réseau. En effet, dans une topologie en bus tous les ordinateurs sont reliés à une même ligne de transmission par l'intermédiaire de câble, généralement coaxial. Le mot « bus » désigne la ligne physique qui relie les machines du réseau.









Cette topologie a pour avantage d'être facile à mettre en oeuvre et de posséder un fonctionnement simple. En revanche, elle est extrêmement vulnérable étant donné que si l'une des connexions est défectueuse, l'ensemble du réseau en est affecté
Les caractéristiques de cette topologie sont les suivantes :
  • Lorsqu'une station est défectueuse et ne transmet plus sur le réseau, elle ne perturbe pas le réseau.
  • Lorsque le support est en panne, c'est l'ensemble du réseau qui ne fonctionne plus.
  • Le signal émis par une station se propage dans un seul sens ou dans les deux sens.
  • Si la transmission est bidirectionnelle : toutes les stations connectées reçoivent les signaux émis sur le bus en même temps (au délai de propagation près).
  • Le bus est terminé à ses extrémités par des bouchons pour éliminer les réflexions possibles du signal.
Inconvénients     
                                                       
Topologie peu évolutive                                                                
Plus il y a d’utilisateur, moins il y a de performance
Les pannes sont difficiles à trouver
Si un câble est brisé, il fera planter le réseau

Avantages

Si une station plante, le réseau ne plantera pas
Nécessite peu de câblage
Facile d’installation
Coût faible

La Topologie en étoile

La topologie en étoile est de loin la plus  fréquente. Chaque unité est reliée à un nœud central (HUB ou  SWITCH) par l’intermédiaire  d’un câble à paires torsadées. Les connecteurs  sont de type  RJ45
Le  HUB est également appelé  concentrateur
Le  SWITCH est également appelé  commutateur







Cette topologie est très souple en matière de gestion et dépannage de réseau : la panne d'un nœud ne perturbe pas le fonctionnement global du réseau. En revanche, l'équipement central (hub ou switch) qui relie tous les nœuds constitue un point unique de défaillance : une panne à ce niveau rend le réseau totalement inutilisable. Le réseau Ethernet est un exemple de topologie en étoile. L'inconvénient principal de cette topologie réside dans la longueur des câbles utilisés
Inconvénients

Coût élevé
Si un unité  (switch-hub) de connectivité lâche, le réseau plantera
Plus il y a d’utilisateur, moins il y a de performance

Avantages

Facile d’installation
Si une station plante, le réseau ne plantera pas
Facile d’administrer le trafic par la centralisation des connections
Si un câble est brisé, le réseau ne plantera pas
Topologie peu évolutive
Les pannes sont faciles à trouver

La Topologie en anneau

Dans un réseau possédant une topologie en anneau, les ordinateurs sont situés sur une boucle et communiquent chacun à leur tour.







En réalité, dans une topologie anneau, les ordinateurs ne sont pas reliés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui va gérer la communication entre les ordinateurs qui lui sont reliés en impartissant à chacun d'entre eux un temps de parole.
En cas de collision de deux messages, les deux seraient perdus, mais les règles d'accès à l'anneau (par exemple: détention d'un jeton) sont censées éviter ce cas de figure.
Les deux principales topologies logiques utilisant cette topologie physique sont Token ring (anneau à jeton) et FDDI

utilisation de CSMA/CA  pour éviter les collision 


Inconvénients

Si un unité de connectivité lâche, le réseau plantera
Coût élevé
Si une station plante, le réseau plantera
Les pannes sont difficiles à trouver
Si un câble est brisé, il fera planter le réseau

Avantages

Facile d’installation
Topologie évolutive
Facile d’administrer le trafic

La Topologie en arbre (hiérarchique)

Aussi connu sous le nom de topologie hiérarchique, le réseau est divisé en niveaux. Le sommet, le haut niveau, est connecté à plusieurs nœuds de niveau inférieur, dans la hiérarchie. Ces nœuds peuvent être eux-mêmes connectés à plusieurs nœuds de niveau inférieur. Le tout dessine alors un arbre, ou une arborescence.


Le point faible de ce type de topologie réside dans l'ordinateur "père" de la hiérarchie qui, s'il tombe en panne, paralyse alors la moitié du réseau.







la topologie maillée

Le principe de la topologie maillée est de relier tous les ordinateurs entre eux (ou du moins, un maximum). Comme ça, aucun risque de panne générale si une machine tombe en rade, mais si vous vous prenez les pieds dans des câbles, étant donné qu'il y en a partout,La formule pour connaitre le nombre de câbles est n(n-1)/ 2, avec n le nombre d'ordinateurs. Donc rien qu'avec 8 ordinateurs par exemple, ça nous donnera 8(8-1)/ 2, soit 28 câbles !

Histoire de vous faire halluciner, imaginez une école, où il y a 500 ordinateurs, si on voulait les relier tous entre eux. Ça ferait... 500*(500-1)/2 = ... Faîtes le calcul vous-même si vous ne me croyez pas, mais ça fait bien 124.750 câbles

 Il ne vaut mieux même pas penser au prix que peut coûter une centaine de milliers de câbles. En plus, chaque câble doit être relié à 2 cartes réseau, ça ferait 499 cartes réseau par machine, soit 249.500 cartes réseau en tout... Donc oui, ce n'est pas facile à mettre en place, et c'est utilisé sur de petits réseaux dans des cas bien précis. 


Une topologie hybride

Une topologie hybride, c'est très simple (enfin, dans le principe) : c'est juste le regroupement de plusieurs topologies différentes. Par exemple, Internet est une parfaite illustration d'un réseau hybride car il joint des réseaux en anneau avec des réseaux en bus, avec des réseaux en étoile, ...



Internet peut aussi être vu comme un réseau maillé, dans son sens logique. Rappelez-vous, dans un réseau maillé, la multiplication de nombre de câbles permet plusieurs chemins de communication (dans le réseau Internet, toutes les machines ne sont pas toutes reliées entre elles, c'est un mélange de regroupements de nœuds et autres joyeusetés).  Comme il y a tout plein de câbles, il y a donc plusieurs chemins possibles pour parler à son destinataire. On peut donc décrire Internet comme un réseau maillé (dans le sens logique), car on peut transmettre des données par plusieurs chemins.

Autre topologie : la topologie linéaire

Il a pour avantage son faible coût de déploiement, mais la défaillance d'un nœud (ordinateur) peut scinder le réseau en deux sous-réseaux.


Les Topologies logiques


La topologie logique, par opposition à la topologie physique, représente la façon dont les données transitent dans les lignes de communication. Les topologies logiques les plus courantes sont :


·        Ethernet
·        Token Ring
·        FDDI

Ethernet

Ethernet est un protocole de réseau local à commutation de paquets
Depuis les années 1990, on utilise très fréquemment Ethernet sur paires torsadées pour la connexion des postes clients, et des versions sur fibre optique pour le cœur du réseau.

Principe de transmission :

ous les ordinateurs d'un réseau Ethernet sont reliés à une même ligne de transmission, et la communication se fait à l'aide d'un protocole appelé CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect ce qui signifie qu'il s'agit d'un protocole d'accès multiple avec surveillance de porteuse (Carrier Sense) et détection de collision).
Avec ce protocole toute machine est autorisée à émettre sur la ligne à n'importe quel moment et sans notion de priorité entre les machines. Cette communication se fait de façon simple :
- Chaque machine vérifie qu'il n'y a aucune communication sur la ligne avant d'émettre
- Si deux machines émettent simultanément, alors il y a collision (c'est-à-dire que plusieurs trames de données se trouvent sur la ligne au même moment)
- Les deux machines interrompent leur communication et attendent un délai aléatoire (9,6 μs pour l'Ethernet 10 Mbps), puis la première ayant passé ce délai peut alors réémettre
Ce principe est basé sur plusieurs contraintes :
Les paquets de données doivent avoir une taille maximale  (64 octects) et il doit y avoir un temps d'attente entre deux transmissions

Ethernet commuté

Jusque là, la topologie Ethernet décrite était celle de l'Ethernet partagé (tout message émis est entendu par l'ensemble des machines raccordées, la bande passante disponible est partagée par l'ensemble des machines).
Depuis quelques années une évolution importante s'est produite: celle de l'Ethernet commuté.
La topologie physique reste une étoile, organisée autour d'un commutateur (switch). Le commutateur utilise un mécanisme de filtrage et de commutation très similaire à celui utilisé par les passerelles (gateways) où ces techniques sont utilisées depuis fort longtemps.
Il inspecte les adresses de source et de destination des messages, dresse une table qui lui permet alors de savoir quelle machine est connectée sur quel port du switch (en général ce processus se fait par auto-apprentissage, c'est-à-dire automatiquement, mais le gestionnaire du switch peut procéder à des réglages complémentaires).
Connaissant le port du destinataire, le commutateur ne transmettra le message que sur le port adéquat, les autres ports restants dès lors libres pour d'autres transmissions pouvant se produire simultanément.
Il en résulte que chaque échange peut s'effectuer à débit nominal (plus de partage de la bande passante), sans collisions, avec pour conséquence une augmentation très sensible de la bande passante du réseau (à vitesse nominale égale).

Puisque la commutation permet d'éviter les collisions et que les techniques 10/100/1000 base T(X) disposent de circuits séparés pour la transmission et la réception (une paire torsadée par sens de transmission), la plupart des commutateurs modernes permet de désactiver la détection de collision et de passer en mode full-duplex sur les ports. De la sorte, les machines peuvent émettre et recevoir en même temps (ce qui contribue à nouveau à la performance du réseau).
Le mode full-duplex est particulièrement intéressant pour les serveurs qui doivent desservir plusieurs clients.

Comme le trafic émis et reçu n'est plus transmis sur tous les ports, il devient beaucoup plus difficile d'espionner (sniffer) ce qui se passe. Voilà qui contribue à la sécurité générale du réseau, ce qui est un thème fort sensible aujourd'hui.


On distingue différentes variantes de technologies Ethernet suivant le type et le diamètre des câbles utilisés :





Token ring

L'Anneau à jeton, plus connu internationalement sous le terme de Token Ring, est un protocole de réseau local qui fonctionne sur la couche Liaison du modèle OSI. Il utilise une trame spéciale de trois octets, appelée jeton, qui circule dans une seule direction autour d'un anneau. Les trames Token Ring parcourent l'anneau dans un sens qui est toujours le même.


FDDI

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) est un type de réseau informatique LAN ou MAN permettant d'interconnecter plusieurs LAN à une vitesse de 100 Mbit/s sur de la fibre optique (ce qui lui permet d'atteindre une distance maximale de 200 km).
La technologie LAN FDDI est une technologie d'accès au réseau sur des lignes de type fibre optique. Il s'agit en fait d'une paire d'anneaux (l'un est dit primaire, l'autre, permettant de rattraper les erreurs du premier, est dit secondaire). FDDI est un protocole utilisant un anneau à jeton à détection et correction d'erreurs (c'est là que l'anneau secondaire prend son importance).
Le jeton circule entre les machines à une vitesse très élevée. Si celui-ci n'arrive pas au bout d'un certain délai, la machine considère qu'il y a eu une erreur sur le réseau.
La topologie FDDI ressemble de près à celle de token ring à la différence près qu'un ordinateur faisant partie d'un réseau FDDI peut aussi être relié à un concentrateur MAU (Media Access Unit) d'un second réseau.






Commutation de circuits :

un réseau de cette commutation etablit un circuit ou (canal) entre deux noeuds et des terminaux avant que les utilisateurs communiquent (RNIS / RTPC)
par l’ utilisation de TDM ( le multiplexage temporel )

le multiplexage (divise la boucle local d'une liaison unique en canaux séparés de
temps)

La boucle locale est ce qui relie un utilisateur d'un réseau au premier niveau d'équipement du réseau auquel il est abonné











commutation des paquets :

fractione les données de trafic en paquets acheminés sur un reseau partagé
pemettre aux plusieurs utilisateus de comuniquer sur le meme canal

il existe deux liaison pour l'envoie des paquetss :  sans conexion ou avec conexion
  
sans conexion : comme internet transpotent les données d'adresses complétes dans chaque paquets et chaque switch doit avoir ou envoie le paquets

avec conx : prédeterminent la route de chaque paquet en utilisant un identificateur comme (dlci) de frame relay puis le switch determine  la route a suivre si le circuit n'existe pas le paquet prend le nom de cv ( circuit virtuel ) ( circuit logique etablit dans un reseau entre 2 periphéiques )

ya 2 type de circuit :

pvc > cv permanent > transmission des données constant  entre les periphéiques
svc > cv commuté > 3 phases dynamiquement > etablissement de circuit / transfert des données / fermeture de circuit ( pour se connecter a un réseau
de commutation pq il nécessite une boucle local (pop) ( point de presence du sevice )


Bonne Chance


mohameddouhaji7@gmail.com