Transcript Part I: Introduction

Sommaire
Objectifs :
 Avoir une vue
d’ensemble du réseau
 Les détails viendront
plus tard !
Survol du cours :
 Internet ?
 Protocole ?
 Bordure du réseau
 Cœur du réseau
 Réseaux d’accès, médiums
physiques
 Performances : pertes, délais
 Approche :
descriptive
 introduit Internet
comme un exemple
de réseau

 Couches protocolaires, modèles de
service
 Dorsale, ISP
 Réseaux ATM
1: Introduction
1
Qu’est ce qu’Internet ?
Les composants
 Des millions de machines
interconnectées…
Hôtes


PCs, stations de travail, serveurs
PDAs, téléphones, grille-pain (!)
…exécutant des applications
réseaux
routeur
Station
serveur
mobile
ISP local
ISP régional
 Protocoles : contrôle de l'émission
et de la réception des infos

TCP, IP, HTTP, FTP…
 Liens de communication :
fibre optique, cuivre, radio,
satellite…
 Routeurs : transfèrent des
paquets de données dans le réseau
Réseau
D’entreprise
1: Introduction
2
Qu’est ce qu’Internet ?
Les composants
routeur
 Commutation de paquets
 Partage des ressources
serveur

mobile
ISP local
 Internet = réseau de réseaux
 Contraintes : IP + conventions de
nommage et d'adressage

Station
ISP régional
Topologie : hiérarchique (ISPs…)
Contraste entre Internet et
intranets privés
Réseau
D’entreprise
1: Introduction
3
Qu’est ce qu’Internet ?
Les composants
 Standards Internet
 Développés par l'IETF : Internet
Engineering Task Force

routeur
serveur
mobile
ISP local
Documents = RFC : Request For
Comments
• Au départ pour résoudre les
problèmes d'architecture du
précurseur d'Internet
• Aujourd'hui : considérées comme
des standards
• Documents techniques et détaillés
définissant les protocoles tels que
HTTP, TCP, IP…
• + de 2000 RFCs
Station
ISP régional
Réseau
D’entreprise
1: Introduction
4
Qu’est ce qu’Internet ?
Les services
 L’infrastructure de
communication rend possibles
les applications distribuées :


Login distant, transfert de
fichiers, streaming audio et vidéo,
visioconférences, WWW, e-mail,
jeux en réseau, e-commerce,
bases de données, vote, …
Pourquoi le Web fonctionne-t-il
sur ce réseau ?
• Seul réseau à commutation de
paquets permettant
d'interconnecter autant de
machines
• Nombre de machines connectées ?
1: Introduction
5
Qu’est ce qu’Internet ?
Les services
 Services de communication
offerts :



Sans connexion
Orientés connexion
Chaque application utilise l'un de
ces services
 Pas de garantie en terme de délais

… même en payant !
 Internet = infrastructure sur
laquelle de nouvelles applications
sont constamment inventées et
déployées
 Cyberspace [Gibson]:
“a consensual hallucination experienced daily by
billions of operators, in every nation, ...."
1: Introduction
6
Voilà !
 Description d'Internet
Composants (hardware / software)
 Services fournis aux applications distribuées

 Des questions ?
1: Introduction
7
Liens utiles
 http://www.ietf.org
 IETF
 http://www.isoc.org
 Internet Society
 http://www.w3.org
 World Wide Web Consortium
 http://www.ieee.org
 IEEE (Institute of Electrical and Electronics
Engineers)
 http://www.acm.org
 ACM (Association for Computing Machinery)
1: Introduction
8
Qu’est ce qu’un protocole ?
Les humains utilisent des protocoles sans arrêt…
Protocoles humains :
 “Quelle heure est-il ?”
 “J’ai une question”
… Messages spécifiques émis
Bonjour
Bonjour
Quelle heure
est-il ?
2:00
… Actions spécifiques accomplies après réception
de messages ou d'événements particuliers
1: Introduction
9
Qu’est ce qu’un protocole ?
Protocoles réseau :
 Relient des machines
Connexion TCP
req.
Connection TCP
réponse.
<file>
 Toutes les
communications sur
Internet sont gouvernées
par des protocoles
 Les machines qui
communiquent doivent
utiliser le même protocole
1: Introduction
10
Qu’est ce qu’un protocole ?
Protocoles de réseau :
 Dans les routeurs : déterminent le chemin d'un paquet de la




source à la destination
Au niveau physique : contrôlent le flot de bits sur le support
entre 2 machines
Protocoles de contrôle de congestion : contrôlent le débit
d'émission des paquets transmis
Protocole HTTP
…
Les protocoles définissent le format, l’ordre des
messages émis et reçus entre les entités
réseaux, ainsi que les réactions à ces messages
et aux événements
1: Introduction
11
Qu’est ce qu’un protocole?
Un protocole humain et un protocole réseau:
Bonjour
Connexion TCP
req.
Bonjour
Connection TCP
réponse.
Quelle heure
Est-il ?
Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm
2:00
<file>
temps
1: Introduction
12
Précisions sur l’architecture du réseau :
 Description de "haut niveau"
 Bordure du réseau:
 Applications et hôtes
 Cœur du réseau:
 Routeurs
 Réseau de réseaux
 Réseaux d’accès, liens physiques :
 Liens de communication
 ISP (Internet Service Provider)
• Réseau permettant aux terminaux de ce
connecter à Internet
1: Introduction
13
Bordure du réseau :
 Terminaux (hôtes):




"hébergent" et exécutent des
applications
Ex : WWW, email, remote login,
FTP…
au “bord du réseau”
PC, station, appareil photo, PDA,
Web TV…
 Modèle peer-peer :


Interaction symétrique entre
les hôtes
Ex : visioconférence
 Modèle client/serveur


Le client demande (requiert), le
serveur fournit un service
Ex : WWW client (browser)/
serveur email client/serveur
1: Introduction
14
Bordure du réseau :
 Modèle client/serveur



La plupart des applications
fonctionnent selon ce modèle
Applications C/S distribuées
(par définition !)
Interaction entre le client et
le serveur par l'échange de
messages
1: Introduction
15
Bordure du réseau :
 Du point de vue des hôtes :
routeurs
liens
….
Boîtes noires
… qui permettent de transporter
les messages
entre les deux applications
communicantes
 Quelles sont les caractéristiques des
services de transport proposés ?
1: Introduction
16
Bordure du réseau : services
 2 types de services de transport fournis par
Internet (et, plus généralement, les réseaux
TCP/IP) :

Service orienté connexion

Service sans connexion
 Lors de la création d'une application Internet,
le développeur doit choisir l'un de ces services.
1: Introduction
17
Bordure du réseau :
service en mode connecté
Objectif : Transfert de données entre terminaux
 Handshake : établissement de la connexion avant le transfert
de données

Échange de messages de contrôle
• Comme dans les protocoles humains

Pourquoi orienté connection ?
• Seuls les hôtes connaissent cette connexion,
les routeurs l'ignorent
• Allocation des ressources et définition d’états
dans les deux hôtes
 TCP - Transmission Control Protocol

Service en mode connecté sur Internet
1: Introduction
18
Flashback
Protocoles réseau :
 Relient des machines
Connexion TCP
req.
Connection TCP
réponse.
<file>
 Toutes les
communications sur
Internet sont gouvernées
par des protocoles
 Les machines qui
communiquent doivent
utiliser le même protocole
1: Introduction
19
Bordure du réseau :
service en mode connecté
Service TCP [RFC 793]

3-way handshake

Transfert de données fiable



Contrôle de flot:


transmission de tous les flots d'octets sans erreur et dans
l’ordre
acquittements et retransmissions
L’émetteur ne submerge pas le récepteur : adaptation du débit
d'émission
Contrôle de congestion :



Pour éviter de saturer les buffers des routeurs
L’émetteur réduit son débit d’émission quand le réseau est
congestionné
Alerte pour les hôtes : plus d'acquittement des données
1: Introduction
20
Bordure du réseau :
service en mode connecté
 Transport fiable, contrôle de flux et de congestion
non obligatoires dans un service orienté connexion


Service orienté connexion : handshake
TCP = service de transport en mode connecté d'Internet
• fournit des fonctionnalités supplémentaires
 Au niveau de l'application :

Connaissance des services fournis

Aucune idée de la façon dont ce service est fourni
• Architecture en couches
1: Introduction
21
Bordure du réseau :
service en mode non connecté
Objectif : Transfert de données entre terminaux

L’objectif ne change pas
 Service en mode non connecté sur Internet
= UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]

Pas d'établissement de connexion
• Données émises immédiatement

Transfert de données non fiable
• Pas d'acquittement : on ignore si les paquets sont arrivés ou non

Pas de contrôle de flux
• Pas de limitation du débit d'émission

Pas de contrôle de congestion
• Pas de limitation du débit d'émission
1: Introduction
22
Bordure de réseau :
service en mode non connecté
Applications utilisant TCP :
 HTTP (WWW)
 FTP (transfert de fichiers)
 Telnet (login distant)
 SMTP (email)
Applications utilisant UDP :
 Streaming d'audio et de vidéo
 Visioconférence
 Téléphonie sur Internet
1: Introduction
23
Précisions sur l’architecture du réseau :
 Description de "haut niveau"
 Bordure du réseau:
 Applications et hôtes
 Cœur du réseau:
 Routeurs
 Réseau de réseaux
 Réseaux d’accès, liens physiques :
 Liens de communication
 ISP (Internet Service Provider)
• Réseau permettant aux terminaux de ce
connecter à Internet
1: Introduction
24
Cœur du réseau
 Ensemble de routeurs interconnectés
 Question fondamentale :
Comment les données sont-elles transmises sur le réseau ?

Commutation de circuits :
• Réservation des ressources :
circuit dédié pour chaque appel
• Ex : réseau téléphonique

Commutation de paquets :
• Les données sont transmises
dans le réseau en paquets
• Pas de réservation des ressources
• Pas de garanties
– Internet : Best-effort

Certains réseaux de télécommunications
sont difficiles à classer : réseaux ATM
1: Introduction
25
Cœur du réseau : Commutation de Circuits
 Réservation de ressources de
bout-en-bout pour chaque
«appel»




Bande passante du lien, capacité du
lien
Ressources dédiées :
sans partage
Performances garanties (débit)
Nécessite l’établissement de la
connexion
• 1 connexion = 1 circuit


Les routeurs maintiennent un état
de la connexion
Temps de transmission indépendant
du nombre de liens
(pas le temps de propagation !)
1: Introduction
26
Cœur du réseau : Commutation de Circuits
Ressources réseau (bande
passante ) partitionnées
 Parties allouées aux appels
 Ressources
inutiles si elles ne
sont pas utilisées par l’appel
(pas de partage)
 Division de la bande passante
Division fréquentielle
 Division temporelle
= multiplexage

1: Introduction
27
Cœur du réseau : Commutation de Circuits
 Multiplexage

Division fréquentielle de la BP :

Division temporelle de la BP :
FDMA
(Frequency-division Multiplexing)
TDMA
(Time-Division Multiplexing)
1: Introduction
28
Exemple : Le réseau téléphonique
commuté (RTC)
CTP
 CTP : Centre de Transit Principal
~10
 CTS : Centre de Transit Secondaire
 CAA Commutateur à Autonomie
CTS
d’Acheminement
 CL : Commutateur Local
CAA
Numérotation
0Z ABPQ MCDU
104 abonnés/CL
CTS
CAA
CAA
numérique
CL
~50
~1500
CL
~6000
analogique
RNIS => numérique de
bout en bout
Abonné Abonné Abonné
~30 M
1: Introduction
29
La voix
 Numérisation de la voix : codage MIC
 Voix = signal analogique
 Numérisation = échantillonnage + quantification + codage
• Intérêt de la numérisation : faible taux d’erreur, facilité de
multiplexage

Spectre transmis : 4Khz
• Donc 8000 échantillons/seconde

Quantifiés sur 256 niveaux de quantification
• Codés sur 8 bits


La voix codée MIC génère un flux périodique d ’octets :
1 octet/125 s
… et donc un débit de 64 Kbit/s
MIC : Modulation par Impulsion Codée
1: Introduction
30
Codage MIC
Echantillons
Echantillonnage
time
Quantification =>
 bruit de quantification
Echantillons
01001100 01001100 01001100
time
Codage
1octet/125s =
64Kbit/s
1: Introduction
31
...
Multiplexage temporel et
commutation de circuits
Trame MIC : 32 time slots et 30 communications possibles
1: Introduction
32
Cœur du réseau :
commutation de paquets
 Internet = réseau à commutation de paquets
par excellence
 Commutation de circuits : inconvénients
N circuits = N communications simultanées
 Périodes de silence : circuits non utilisés
Gâchis de bande-passante
 Établissement des circuits et réservation de la
BP de bout-en-bout

• Signalisation complexe pour coordonner le
fonctionnement des routeurs le long du chemin
1: Introduction
33
Cœur du réseau :
commutation de paquets
 Les protocoles applicatifs échangent des messages
Les messages contiennent tout ce que le concepteur
du protocole souhaite


Fonctions de contrôle ("Hi!" = handshake)
Données (fichier ASCII)
 Réseaux à commutation de paquets : messages longs
divisés en paquets plus petits

Les paquets traversent les liens de communication et les
routeurs
1: Introduction
34
Cœur du réseau :
commutation de paquets
Le flot de données est divisé en paquets
 Les paquets des utilisateurs A et B partagent les
ressources réseaux
 Chaque paquet utilise la bande passante totale
 Les ressources sont utilisées si nécessaire
 Chaque routeur possède des buffers

Chaque lien a un buffer d'entrée et un buffer de sortie
Partage de la bande passante
Allocation dédiée
Réservation de ressources
1: Introduction
35
Cœur du réseau :
commutation de paquets
Contention:
 Les ressources agrégées peuvent dépasser la capacité
 congestion: Les paquets s ’amoncellent dans des files
d’attentes et attendent l’accès aux ressources
 store and forward: Les paquets se déplacent étape par étape


Transmission sur un lien
Attente du service
1: Introduction
36
Cœur du réseau : commutation de paquets
10 Mbs
Ethernet
A
B
multiplexage statistique
C
1.5 Mbs
File d’attente
de paquets
attendant l’accès
au lien
D
45 Mbs
E
1: Introduction
37
Cœur du réseau : commutation de paquets
Commutation de paquets :
Comportement store and forward
1: Introduction
38
Commutation de Paquets /Circuits
La Commutations de paquets permet à plus d’utilisateurs de
partager le réseau
 Lien 1 Mbit
 Chaque utilisateur:
 100Kbps quand il est actif
 actif 10% du temps
 Commutation de circuits N users
 10 utilisateurs
 Commutation de paquets
 Avec 35 utilisateurs,
probabilité > 10 active
inférieure à .004
1 Mbps link
1: Introduction
39
Commutation de Paquets /Circuits
Commutation de Paquets
 Intérêt pour les flots irréguliers (bursty)
Partage de ressources
 Sans mise en place d’appel
 Congestion excessive: délai et pertes de paquets
 protocoles nécessaires pour le transfert fiable
de données, contrôle de congestion
 Q : Comment provisionner un comportement proche
du mode circuit?
 Problème encore non résolu

1: Introduction
40
Commutation de Paquets : routage

Objectif : déplacer les paquets de la source à la
destination

Reseau datagramme:
• L’adresse de destination détermine à chaque pas le routage
• Les routes peuvent changer durant la session.

Réseau à circuit virtuel :
Chaque paquet contient un tag (ou label) définissant le
chemin à suivre,
• La route est fixée au début de la connexion
• Chaque routeur doit garder une table d’état pour chaque appel
1: Introduction
41
Précisions sur l’architecture du réseau :
 Description de "haut niveau"
 Bordure du réseau:
 Applications et hôtes
 Cœur du réseau:
 Routeurs
 Réseau de réseaux
 Réseaux d’accès, liens physiques :
 Liens de communication
 ISP (Internet Service Provider)
• Réseau permettant aux terminaux de ce
connecter à Internet
1: Introduction
42
Plan
 Bordure du réseau
 Applications
 Terminaux
 Protocoles de transport de bout-en-bout
 Cœur du réseau
 Routeurs
 Liens physiques
 Délais et pertes dans les réseaux à
commutation de paquets
 Backbones Internet, NAPs et ISPs
1: Introduction
43
Réseaux d’accès et médiums physiques
Réseau d'accès :
Lien(s) physique(s)
connectant un terminal à
son routeur de bordure
= 1er routeur sur le
chemin entre ce terminal
et le terminal distant
Technologie des réseaux
d'accès fortement liée à
la technologie des
médiums physiques
1: Introduction
44
Réseaux d’accès
Comment connecter un
terminal au routeur de
bordure ?
3 catégories (cas général):
 Accès résidentiel
 Terminal situé chez un
particulier
 Accès institutionnel
 Terminal appartenant à une
institution (par ex
commerciale ou académique)
 Réseau d’accès sans fil
 Terminal mobile
1: Introduction
45
Réseaux d’accès
Ces 3 catégories
correspondent au cas
général…
Une entreprise peut se
connecter au réseau par
des technologies d'accès
dites résidentielles !
A prendre en compte :
 Bande passante (bits par
seconde)?
 Partagée ou dédiée?
1: Introduction
46
Accès résidentiel : accès point-à-point
 Connexion d'un terminal "domestique" (PC, Web
TV,…) au routeur de bordure
 Accès résidentiel le plus courant :
- utilisation du réseau téléphonique
(POTS : Plain Old Telephone System)
- via un modem
- pour appeler un ISP (Internet Service Provider)
1: Introduction
47
Accès résidentiel : accès point-à-point
Accès par la ligne téléphonique via un modem :
 Conversion de la sortie numérique du PC
en un format analogique
pour la transmission sur la ligne
téléphonique
 Le modem de l'ISP convertit
le signal analogique en signal numérique
pour le transmettre au premier routeur
de l'ISP
 Réseau d'accès = liaison point-à-point
avec un routeur de bordure
 Lien point-à-point = paire torsadée ordinaire
 Débit : jusqu'à 56 Kbps (en théorie…)
1: Introduction
48
Accès résidentiel : accès point-à-point
 RNIS (Réseau Numérique à Intégration de
Services) :


Transmission des données numériques (pas de
conversion analogique/numérique/analogique)
par des lignes téléphoniques RNIS
Accès plus rapide : jusqu’à 128 Kbps
 Accès par modem et RNIS bande étroite :
largement déployés
 2 nouvelles technologies :


ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
HFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable)
1: Introduction
49
Accès résidentiel : accès point-à-point
ADSL : Asymmetric Digital
Subscriber Line





Conceptuellement similaire aux
modems : utilisation des lignes
téléphoniques (paires torsadées)
existantes
Débit : jusqu'à 8 Mbps du routeur
de l'ISP vers le terminal
Jusqu'à 1 Mbps du termial vers le
routeur
Asymétrie dans la vitesse d'accès
Hypothèse : l'utilisateur consomme
plus d'information qu'il n'en
produit
1: Introduction
50
Accès résidentiel : accès point-à-point
ADSL :
 Multiplexage fréquentiel : le lien
de communication entre l'ISP et
le terminal est divisé en 3
bandes de fréquences disjointes



Canal descendant à grande vitesse :
bande 50 kHz – 1 MHz
Canal montant à vitesse moyenne :
bande 4 kHz – 50 kHz
Canal téléphonique bidirectionnel
ordinaire : bande 0 – 4 kHZ
 Possibilité de téléphoner tout en
surfant sur le Web (impossible
avec les modems standards)
1: Introduction
51
Accès résidentiel : accès point-à-point
ADSL :
 La bande passante effective
(montante et descendante)
dépend de plusieurs paramètres


Distance entre les modems
Degré d'interférence électrique
 Sans interférence :
- Débit descendant :
8 Mbps si distance < 3 km
2 Mbps si distance = 6 km
- Débit montant : entre 16 Kbps
et 1 Mbps
1: Introduction
52
Accès résidentiel : le câble
 ADSL, RNIS et modems
utilisent des lignes
téléphoniques
 HFC (Hybrid Fiber Coax) :
extension du réseau câblé utilisé
pour diffuser la TV par câble
 Réseau de câbles et de fibres
optiques connectant les
résidences aux ISPs



Fibre optique jusqu'à la jonction
de voisinage
Câble coaxial pour atteindre les
maisons et les appartements
individuels
1 jonction de voisinage couvre de
500 à 5000 maisons
1: Introduction
53
Accès résidentiel : le câble
 Besoin de modems = cable modems (acheté ou
loué)
 En général, modem câble
= périphérique externe
connecté au PC par un port
Ethernet 10-BaseT
 Réseau HFP divisé en 2 canaux
 Voie descendante : jusqu’à 10Mbps
 Voie montante : jusqu'à 1 Mbps
1: Introduction
54
Accès résidentiel : le câble
 Le médium est partagé : les paquets





envoyés par le head parcourent tous
les liens vers les maisons
Débit de chaque utilisateur
< débit de la voie descendante
s'ils reçoivent
des vidéos différentes
La voie montante est également
partagée : collisions
Problèmes : congestion,
dimensionnement
ADSL : connexion point-à-point : BP dédiée (non partagée)
Câble : meilleure BP si le réseau est bien dimensionné
1: Introduction
55
Accès institutionnel : réseaux locaux LAN
 Un réseau local (LAN)
connecte des terminaux au
routeur de cœur
 Il existe plusieurs types de
technologies LAN

+ courant dans les
institutions = Ethernet
1: Introduction
56
Accès institutionnel : réseaux locaux LAN
Ethernet :
 10 Mbps, 100Mbps, Gigabit Ethernet
 Utilisation de paires torsadées ou de
câble coaxial pour connecter des
terminaux à un routeur de bordure,
chargé de router les paquets dont la
destination est extérieure au LAN
 Médium partagé (comme HFC) : partage
de la BP entre les utilisateurs
 + récemment : Ethernet commuté

Utilisation de plusieurs paires torsadées
ou câbles pour fournir toute la BP à
différents utilisateurs simultanément
1: Introduction
57
Réseaux d’accès sans fil
 Utilisation du spectre
radio pour connecter un
terminal mobile à une
station de base


Ex : PC portable, PDA
avec un modem sans fil
La station de base est
connectée à un routeur
de bordure du réseau
 Un accès partagé
fil connecte les
sans
terminaux au cœur de
réseau
router
base
station
mobile
hosts
1: Introduction
58
Réseaux d’accès sans fil
 LANs sans fil:
 Le câble est remplacé
par le médium radio
• e.g., Lucent Wavelan 10
Mbps
 Boucle locale sans fil
WLL (Wireless Local
Loop)


GPRS: extension du GSM
à la transmission de
données
UMTS: Universal Mobile
Transmission System
router
base
station
mobile
hosts
1: Introduction
59
Médium physique
 Étude des technologies des réseaux d'accès
 Médiums physiques associés :

HFC : fibre optique + câble coaxial

Modems, RNIS, ADSL : paires de cuivre torsadées

Réseaux d'accès mobiles : spectre radio
1: Introduction
60
Médium physique
 Chaque bit voyage d'un terminal à un autre, en
traversant de nombreux liens et routeurs



Suites d'émission/réception
Pour chaque émission/réception, le bit est envoyé par
la propagation d'ondes électromagnétiques ou
d'impulsions optiques à travers un médium physique
Le médium physique peut varier le long du chemin
 Lien physique :
 Médiums guidés :
• Les signaux se propagent le long d'un médium solide :
paire torsadée, câble coaxial, fibre optique

Médiums non guidés :
• Les signaux se propagent dans un médium libre (par ex
l'atmosphère)
1: Introduction
61
Médium physique
 Quel médium physique utiliser pour câbler un
immeuble ?


Paire torsadée, câble coaxial, fibre optique, … ?
Quel médium fournit les meilleurs débits sur les plus
longues distances ?
 Remarque : le coût du lien physique lui-même est
souvent bien inférieur aux autres coûts, en
particulier le coût d'installation de ce lien…

Plusieurs médiums sont souvent installés simultanément
1: Introduction
62
Médium physique : Paires torsadées
Paires torsadées
 Médium le moins cher et le plus couramment utilisé
 Utilisé depuis plus de 100 ans dans les réseaux téléphoniques
 Paires de fils de cuivre d'environ 1 mm d'épaisseur,
entrelacés afin de réduire les interférences électriques
provenant des autres paires


Plusieurs paires sont en général réunies dans un câble
1 paire = 1 lien de communication
 Le débit dépend de l'épaisseur du fil et de la distance entre
émetteur et récepteur
 UTP (Unshielded Twisted Pair) couramment utilisée pour les
LANs


Catégorie 3 : fils téléphoniques classiques, Ethernet 10 Mbps
Catégorie 5 : Ethernet 100Mbps jusqu'à quelques centaines de
mètres ; Meilleure isolation
 La paire torsadée a survécu à l'apparition de la fibre optique
(années 80)…
1: Introduction
63
Médium physique : câble coaxial
Câble coaxial :
 2 conducteurs de cuivre concentriques
 Isolation et protection : plus hauts débits que les paires
torsadées

Bande de base :
• Câble 50-ohm, 1 cm de diamètre, léger, flexible
• Couramment utilisé dans les LANs
• Flot de bits directement envoyé sur le câble, sans déplacer le signal sur
une autre bande de fréquences
• un seul canal sur le câble

Large bande :
• Câble 75-ohm, plus épais, plus lourd et plus rigide
• Utilisé dans les systèmes de TV par câble
• plusieurs canaux sur le câble
 bidirectionel
 Application
 10 Mbps Ethernet
 Câble résidentiel
1: Introduction
64
Médium physique : fibre optique
Fibre optique :
 Médium fin et flexible transmettant des impulsions lumineuses,
chaque impulsion représentant 1 bit
 Hauts débits :



Jusqu'à des dizaines ou centaines de Gbps
100 Mbps Ethernet
Transmission point-à-point HD (ex : 5 Gps)
 Non sensible aux interférences électromagnétiques
 Très faible atténuation du signal jusqu'à 100 km
 Très difficile à pirater
 Très faible taux d’erreurs
 Médium utilisé pour les liens sous-marins, les réseaux
téléphoniques longue distance, dans le backbone de l'Internet
 Coût élevé des équipements optiques : fibre optique peu utilisée
dans les LANs ou dans les réseaux d'accès résidentiels
1: Introduction
65
Médium physique : radio
 Signaux transmis dans le spectre éléctromagnétique
 Connectivité fournie à des utilisateurs mobiles
 Bidirectionel
 Caractéristiques du canal liées à l'environnement de
propagation et à la distance parcourue
 Perturbations dues à l’environnement
 réflexion (plusieurs chemins)
 obstruction par des objects (zones d'ombre)
 interférences
1: Introduction
66
Médium physique : radio
Types de liens radio :
 Micro-ondes
 jusqu’à 45 Mbps
 LAN (ex : waveLAN)
 Couverture : qques dizaines ou centaines de mètres
 2 Mbps, 11 Mbps
 Large accès (ex : cellular)
 CDPD, 10’s Kbps
1: Introduction
67
Médium physique : radio
Types de liens radio :
 Satellites




Relient des émetteurs/récepteurs micro-ondes terriens (stations de
base)
Réception sur une bande de fréquences, régénération du signal par un
répéteur et transmission sur une autre fréquence
Jusqu’à 50 Mbps/canal (ou plusieurs canaux avec des débits plus
faibles)
Satellites géostationnaires
•
•
•
•
•

Restent toujours au-dessus du même point
Orbite située à 36000 km de la surface de la Terre
Délai de propagation de bout-en-bout = 250 ms
Débit : qques centaines de Mbps
Utilisés dans les réseaux téléphoniques et le backbone Internet
Satellites LEOs
• Se déplacent par rapport à la surface de la Terre
• Basse altitude
• Plusieurs satellites pour assurer la couverture
1: Introduction
68
Plan
 Bordure du réseau
 Applications
 Terminaux
 Protocoles de transport de bout-en-bout
 Cœur du réseau
 Routeurs
 Liens physiques
 Délais et pertes dans les réseaux à
commutation de paquets
 Backbones Internet, NAPs et ISPs
1: Introduction
69
Pertes et délais dans les réseaux à
commutation de paquets
Les paquets subissent des délais


Quatre sources de délais à chaque étape le long du chemin
entre la source et la destination
Délai nodal total
Délai de transmission
A
propagation
B
Traitement
nodal
File d'attente
1: Introduction
70
Délais dans les réseaux
à commutation de paquets
 Traitement nodal



Analyse de l'en-tête et détermination de la file de sortie
(routage)
Vérification des erreurs
Dans les routeurs à grande vitesse : qques microsecondes max
 File d’attente



Temps d'attente avant la transmission sur le lien de sortie
Dépend du niveau de congestion du routeur (nombre de
paquets dans la file)
Ce délai est très variable (qques microsec à qques ms)
Délai de transmission
A
propagation
B
Traitement
nodal
File d'attente
1: Introduction
71
Délais dans les réseaux
à commutation de paquets
Délai de Transmission :
 R = Bande passante (bps)
 L = taille des paquets (bits)
 Délai de transmission = L/R
Délai de Propagation :
 d = Longueur du lien
 s = vitesse de propagation
(~2x108 m/s à 3x108 m/s )

Dépend du médium physique
 Délai de propagation = d/s
transmission
A
Note : s et R sont
totalement différents !
propagation
B
Traitement
nodal
File d’attente
1: Introduction
72
Delai d’attente
 Le plus complexe (et intéressant !)
 R = bande passante (bps)
 L = Taille des paquets (bits)
  = Taux d’arrivée des paquet
Intensité de trafic = L/R
 L/R ~ 0 : Délai moyen d’attente faible
 L/R -> 1 : Les délais deviennent importants
 L/R > 1 : entrée plus rapide que la sortie,
file instable
1: Introduction
73
Perte de paquets
 Les files d'attente ont une capacité limitée
 Lorsque le buffer d'un routeur est plein, les nouveaux
paquets qui arrivent sont rejetés, donc perdus

Les paquets perdus peuvent être retransmis par l'application
ou par le protocole de transport
 La proportion de paquets perdus augmente avec
l'intensité du trafic
 Les performances d'un nœud sont mesurées
 En terme de délai…
 … mais aussi en terme de probabilité de perte de paquets
1: Introduction
74
Délai de bout-en-bout
 Jusqu'ici, délai nodal étudié
 Délai de bout-en-bout = de la source à la
destination
 Si le réseau n'est pas congestionné et que
les paquets traversent Q-1 routeurs :
D
end2end = Q (d proc + d trans + d proc)
1: Introduction
75
Plan
 Bordure du réseau
 Applications
 Terminaux
 Protocoles de transport de bout-en-bout
 Cœur du réseau
 Routeurs
 Liens physiques
 Délais et pertes dans les réseaux à
commutation de paquets
 Backbones Internet, NAPs et ISPs
1: Introduction
76
Structure Internet : réseau de réseaux
 Globalement hiérarchique
 ISP locaux

Se connectent aux ISPs
régionaux
local
ISP
 ISPs régionaux

regional ISP
Se connectent aux NBPs
NSP B
 National/International Service
providers (NSPs)




= NBP (National Backbone
Provider)
e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T,
IBM, UUNet
Connectent les réseaux
ensemble de façon privée ou via
un réseau public
Les NSPs doivent être
connectés entre eux par des
NAPs (Network Access Points)
NAP
NAP
NSP A
regional ISP
local
ISP
1: Introduction
77
NSP
 Location de fibre optique à 45 Mbps entre
les côtes est et ouest des US : $150
000/mois
 $300 000/an pour que qu'un NAP le relie à
d'autres NSPs
 Un NSP gagne de l'argent grâce aux ISPs
régionaux qui sont connectés à lui

Montant dépend de la bande passante de la
connexion entre l'ISP et le NSP
1: Introduction
78
ISPs régionaux et locaux
 ISP régional
Réseau complexe de routeurs et de liens de
transmission
 Connecté à un NSP ou directement à un NAP
 Peut être connecté au backcone Internet en
plusieurs points
 Couvre ses frais grâce aux ISPs locaux

 Les terminaux se connectent à un ISP local
Universités, corporations , etc.
 N'importe qui peut devenir un ISP local !

1: Introduction
79
NBP
e.g. dorsale du réseau américain BBN/GTE
1: Introduction
80
Plan
 Bordure du réseau
 Applications
 Terminaux
 Protocoles de transport de bout-en-bout
 Cœur du réseau
 Routeurs
 Liens physiques
 Délais et pertes dans les réseaux à
commutation de paquets
 Backbones Internet, NAPs et ISPs
1: Introduction
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