Protocols, OSI Layers

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Protocols, OSI Layers

• DJAFER BADDOU

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Introduction

• ?

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Qu'est-ce qu'un Réseau (Network) ?

• Ensemble des nuds ( ordinateurs et périphériques
  ) connectés les uns aux autres.
• Un réseau permet la communication entre
  processus.

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Topologie Des Réseau

• La façon de laquelle les nuds sont
  interconnectés physiquement est appelée topologie
  physique. Les topologies physiques de base sont
  (voir figure 1)
• Réseau en ligne cest réseau poste à poste (peer
  to peer )
• Réseau en anneau
• Réseau en maillage
• Réseau en étoile cest un réseau organisé autour
  de serveur (client/serveur))

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Figure 1 Configurations de Réseau
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Choix De Topologie Physique

• Le choix des topologies du réseau dépend des
  critères suivants
• Taille de lentreprise
• Niveau de sécurité nécessaire
• Type dactivité
• Niveau de compétence dadministration disponible
• Volume du trafic sur le réseau
• Besoins des utilisateurs du réseau
• Budget alloué achat, entretien et la maintenance

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Lien Réseau (LINK)

• La connexion physique entre deux nuds est
  souvent appelée un lien réseau'. Les principaux
  connexions utilisés dans les réseaux locaux sont
  les suivants
• La paire torsadée câble constitué de deux fils
  de cuivre isolés et enroulés l'un sur l'autre.
• Le câble coaxial câble constitué d'un cur ( fil
  de cuivre), une gaine isolante entourée par une
  tresse de cuivre, le tout est recouvert d'une
  gaine isolante.
• Radio, satellites.
• Le câble à fibre optique fin filament de verre
  continu reliant des continents. À une extrémité
  une diode électroluminescente (LED) ou une diode
  laser émet un signal lumineux et à l'autre une
  photodiode ou un phototransistor est capable de
  reconnaître ce signal.

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Réseaux De Communication

• Trois majeurs réseaux sont utilisés selon le
  périmètre
• LAN réseau local dans une bâtiment d'une
  entreprise,
• MAN réseau métropolitain qui couvre toute une
  grande ville.
• WAN réseau étendu a une très grande région du
  globe.

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Techniques De Propagation Des Messages

• Comment sont les messages propagés à lintérieur
  dun réseaux?
• Plusieurs techniques ont été développées

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1- Commutation De Circuits (CS)

• Un circuit fixe est réservé avant que la
  transmission commence.
• Il reste bloqué pendant toute la durée démission
  des données.

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2- Commutation de Paquets (PS)

• Le message original est envoyé nud par nud
  jusqu à sa destination.
• Chaque nud choisira le prochain nud par lequel
  le message sera transmis.
• A chaque nud le message est découpé en paquets.
  
• Les paquets sont transmis indépendamment vers le
  nud suivant ou ils sont collectés à nouveau.
• Le cycle se reproduit jusquà la destination.

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2- CS vs. PS

• CS taux de transfert garanti.
• PS taux de transfert non garanti et délais
  dattente est possibles.
• Il ny pas de réservation du circuit.
• Le réseau peut être utilisé simultanément par les
  paquets.
• Exemples
• CS réseau téléphonique.
• PS communication dun ordinateur à autre
  ordinateur.

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Interconnexion De Réseaux De Communication

• L'évolution du réseau local en réseau
  dentreprise (taille, architecture et performance
  ) oblige linterconnexion de réseaux (figure 2).
• Des technique dinterconnexion permettant
  d'assurer un partage optimisé de la bande
  passante entre les usagers, de mieux gérer les
  problèmes de sécurité et, de repousser les
  limites physiques des infrastructures existantes.

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Figure 2 Élément Dun Réseaux Communication
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Éléments Dinterconnexion De Réseaux De
Communication

• Les principaux éléments sont
• Les machines hôtes
• Les répéteurs, permettant de régénérer un signal
• Les concentrateurs (hubs), permettant de
  connecter entre eux plusieurs hôtes
• Les ponts (bridges), permettant de relier des
  réseaux locaux de même type
• Les commutateurs (switches) permettant de relier
  divers éléments tout en segmentant le réseau
• Les passerelles (gateways), permettant de relier
  des réseaux locaux de types différents
• Les routeurs, permettant de relier de nombreux
  réseaux locaux de telles façon à permettre la
  circulation de données d'un réseau à un autre de
  la façon optimale

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Qu'est-ce Qu'un Protocole?

• Quand deux nuds communiquent entre eux via un
  lien réseau', ils ont besoin de s'entendre sur
  la signification de chaque bit du message.
• Cette convention est appelée un protocole'.
• Les protocoles définissent le format des messages
  échangés entre nuds.

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Architecture En Couches

• Larchitecture dun réseau moderne est organisée
  en couches. Chaque couche
• Est indépendante des autres couches.
• A une interface bien définie.
• Adresse un problème de communication différent.
• Dépend sur la couche précédente (dessous) pour
  assurer un service a la couche suivante (dessus).

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Couches Et Protocoles

• Les applications et les matériels implémentent
  les protocoles de chaque couche.
• Chaque protocole appartient à une couche.
• Un protocole de la couche n nest pas distribué
  dans les entités du réseau.
• Protocoles de la couche n séchangent des
  messages appelées PDU ( Protocol data Units ),
• Si 4 couches, alors 4 types de PDUs.
• Le protocole de la couche n-1 offre des services
  au protocole de la couche n.
• Chaque protocole dun niveau donné ajoute des
  en-têtes (Headers ) pour gérer ses données.

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Couches Et Messages

• Émission dun message M
• Couche 4 message M.
• Couche 3 M3 divisé en H3,M H3,M.
• Couche 2 M2 divisé H2,H3,M H2,H3,M.
• Couche 1 M1 divisé H1,H2, H3,M
  H1,H2,H3,M.
• Réception dun message H1,H2,H3, M.
• Couche 1 enlève son en-tête H1 et transmet
  H2,H3, M à la couche 2.
• Couche 2 enlève son en-tête H2 et transmet H3,
  M à la couche 3.
• Couche 3 enlève son en-tête H3 et transmet M à
  la couche 4.

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Couches et Interfaces

• Les interfaces aident à laccès à linformation
  dans les couches.
• Les interfaces cachent la complexité des couches.
• On peut améliorer le fonctionnement des couches
  sans toucher à leurs interfaces.

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Fonctions Génériques Des Couches

• Dans les réseaux informatiques, plusieurs
  fonctions à remplir
• Contrôle derreur mécanismes de détection et de
  correction des erreurs qui se produit à la
  transmission.
• Contrôle de flux les techniques pour ne pas
  surcharger le destinataire.
• Location des Ressources réserver un location
  physique pour mémoriser le message ainsi que une
  location logique par création des structures ou
  matrices pour les données.
• Segmentation/Ré-assemblage division des messages
  en paquets et ré-assemblage.

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Fonctions Génériques Des Couches

• Multiplexage Partage de ligne et de session
  entre plusieurs usagers. Tech. FDM TDM.
• Connexion établir une connexion logique entre
  les couches correspondantes.
• Adressage assurance que seule la destination
  reçoit le message envoyé.
• Compression techniques pour réduire la quantité
  de message transmis.
• chiffrement technique dassurance et de sécurité
  de message.
• Minuterie de management (Timer management)
  minuterie système pour manager la synchronisation
  et reprise de transmission en cas derreur par ex.

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Avantages/ Inconvénients

• Une architecture en couches présente
• Inconvénients.
• redondance des traitements contrôles derreur
  par exemple.
• Avantage.
• Facile de changer chaque niveau tout en gardant
  ses services.

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Le Modèle De Référence ISO/OSI

• ISO International Standards Organization.
• OSI Open Systems Interconnection Figure 3.
• OSI adopté en 1984.
• OSI est la description des réseaux sous forme
  d'un ensemble de 7 couches superposées les unes
  aux autres, figure 3.
• les fonctions et services définis dans les
  couches du modèle OSI peuvent se retrouver dans
  d'autres couches dans les systèmes opérationnels
  disponibles sur le marché exemple TCP/IP, SS7.

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Fonctions de lOSI Système

• En général pour faire une communication on a
  besoin de 3 fonctions quon peut les appelées
• Fonctions réseau
• Fonctions transport
• Fonctions application

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Figure 3 Fonctions de lOSI Système
Gestion de lApplication
Fonction Transport
Fonctions Réseau

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Fonctions Réseau

• Fonction réseau pour assurer lenvoie fiable
  du message de bout en bout à travers le réseau
  (network).
• Fonction transport est remplie par les 3 couches
  basses
• Couche physique.
• Couche de liaison.
• Couche de réseau.

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La couche Physique

• La couche physique fournit linterface physique
  et les moyens physiques nécessaires à
  l'activation, au maintien et à la désactivation
  des connexion destinées à la transmission des
  bits. La couche physique a 4 caractéristiques
• Électrique transmission des bits de façon brute,
  cest à dire sous forme de signal électrique avec
  un taux déterminé.
• Mécanique les propriétés physique des interfaces
  de la couche physique définissent le type de
  signaux émis, la nature et les caractéristiques
  des supports et les sens de transmission.
• Procédurale liaison peut être simplex
  (unidirectionnelle, ex un banc de mesure et un
  ordinateur recueillant les données mesurées),
  half-duplex (bidirectionnelle à l'alternat, ex
  talkies-walkies) ou full-duplex (bidirectionnelle
  simultanée exle cas du téléphone).
• Fonctionnelle le circuit de transmission série
  ou en parallèle du signal de manière synchrone ou
  asynchrone.

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Couche De Liaison

• Fournit le processus nécessaire à
  l'établissement, au maintien et à la libération
  des connexions.
• Elle détecte et corrige, si possible, les erreurs
  dues au support physique et signale à la couche
  réseau les erreurs irrécupérables.
• Elle supervise le fonctionnement de la
  transmission des messages, la manière d'enchaîner
  les échanges selon un protocole normalisé ou non.
• Deux familles de protocoles de liaison de
  données BSC , HDLC.

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Couche De Réseau

• La couche réseau assure les fonctionnalités de
  relaie et d'amélioration de services
  l'adressage, le routage, le contrôle de flux et
  la détection et correction d'erreurs non réglées
  par la couche 2.
• Elle transite une information complète (un
  fichier par exemple).

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Fonction Transport

• Fonction transport pour assurer que le message
  soit transmis correctement et a sa propre
  destination. Offrire des niveaux de qualité de
  service (QoS).
• Fonction de transport consiste en général de la
  couche de transport mais peut partager la couche
  session.

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Couche De Transport

• La couche transport ajoute des caractéristiques
  supplémentaires pour les applications
• Indépendance Elle permet aux deux applications
  de chaque extrémité de dialoguer directement
  comme si le réseau n'existait pas.
• Multiplexage délivrer les données aux bons
  processus en simultanément en identifiant
  chaque processus par un numéro  de port.
• Qualité de Service (QoS)
• Sécurité cryptage des données.
• Fiabilité assure un transfert de données
  (intégrité et ordre des bits ) et optimise
  l'utilisation des services de réseau.Il existe
  deux modes de service selon le QoS demandé le
  mode avec connexion () et le mode sans
  connexion().

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Mode Avec Connexion

• Dans le mode avec connexion, toute communication
  entre deux équipements suit le processus suivant
• L'émetteur demande l'établissement d'une
  connexion par l'envoi d'un bloc de données
  spécial.
• Si connexion refusée, communication n'aura pas
  lieu.
• Si connexion acceptée, communication est établie,
  un circuit dans le réseau reliant l'émetteur au
  récepteur est réservé.
• Exemple téléphonique.

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Mode Sans Connexion

• Dans le mode sans connexion les blocs de données,
  appelés datagrammes, sont émis sans vérifier à
  l'avance si l'équipement à atteindre, ainsi que
  les nuds intermédiaires éventuels, sont bien
  actifs.
• C'est alors aux équipements gérant le réseau
  d'acheminer le message étape par étape et en
  assurant sa temporisation jusqu'à ce que le
  destinataire soit actif.

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Avec Connexion vs. Sans Connexion

• Les avantages du mode avec connexion sur le mode
  sans connexion sont
• Sécurisation du transport ou l'émetteur et le
  récepteur sont bien identifiés.
• Établissement à l'avance des paramètres de
  qualité de service.
• Les défauts sont
• La lourdeur de la mise en place de la connexion.
• La difficulté à établir des communications
  multipoint.

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Gestion De Lapplication

• Fonction Application pour avoir le moyen daccès
  et administration du message. Donc offre des
  services orientés vers les utilisateurs. Cette
  fonction est jouée par
• Couche Application.
• Couche Présentation.
• Couche Session.

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La couche session

• La couche session fournit les moyens d'organiser
  et synchroniser les dialogues et les échanges de
  données entre les machines
• Autoriser des sessions de dialogue
  uni/bi-directionnel ou à l'alternat.
• La synchronisation consiste à placer les entités
  de session dans un état connu, en cas d'erreur la
  couche session reprendra les transferts au niveau
  du dernier point de reprise correct. Le mécanisme
  nécessite que la session émetteur soit capable de
  mémoriser suffisamment longtemps les pages
  envoyées pour pouvoir en réexpédier certaines si
  nécessaires.

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La couche session

• Le transfert des données est régi par les trois
  phases établissement de la session, transfert
  des données et libération de la session. Établir
  une session et une connexion de transport sont
  très similaires mais pas identiques. Car il se
  peut que
• Correspondance il y a corres. Exacte entre une
  session et une connexion de transport.
• Récupération plusieurs sessions successives sont
  établies sur une seule et même connexion de
  transport (non multiplexage), ex récupérer
  message en cas erreurs de transmission.
• Groupage plusieurs connexions de transport
  successives sont nécessaires pour une seule et
  même session, ex inventaire fait par central
  office pour les commerçant détaillent.

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Couche Présentation

• Établissement du type de format pour léchange
  de message entre les applications.
• Offre le service de transformation du message a
  savoir
• Des techniques de compression et de chiffrement
  de données peuvent être implantées.

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Couche Présentation

• opérations nécessaires à la communication
  correcte entre machines de structures
  différentes. Pour ce on introduit une norme
  appelée syntaxe abstraite numéro 1 (Abstract
  Syntax Notation 1) permettant de définir une
  sorte de langage commun (une syntaxe de
  transfert) dans lequel toutes les applications
  représentent leurs données avant de les
  transmettre.

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Couche Application

• La couche application donne au processus
  d'application le moyen d'accéder à
  l'environnement OSI et fournit tous les services
  directement utilisables par l'application tels
  que
• Échange d'informations.
• L'allocation de ressources.
• L'intégrité et la cohérence des données accédées.
• La synchronisation des applications coopérantes.
• Exemple courrier électronique.
• Découpage des fonctions d'une application de
  courrier électronique qui se compose d'un contenu
  (en-tête et corps) et d'une enveloppe. Une
  fonctionnalité de l'application gère le contenu
  et une autre le transfert en interprétant
  l'enveloppe.

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Transmission du Message dans lOSI Model

• Émission dun message M la couche N tient PDU de
  la couche N1, ajoute son propre en-tête pour
  former son propre PDU et le passe a la couche
  N-1.
• Réception dun message M La couche N tient le
  PDU de la couche N 1 enlève son propre en-tête
  et transmet le reste du PDU a la couche N 1.
• Exemple en-tête
• T en-tête de transport erreur correction bits.
• N en-tête de réseau adresse de source et de
  destination.
• L en-tête de liaison reçus de transmission
  (acknowledgment).

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Figure 3 Transmission du Message dans le modèle
OSI

Émetteur A
Récepteur B