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29/06/01
Questions
- réponses : les réseaux et leurs protocoles
Qu'est-ce
qu'un protocole, dans le monde de l'informatique et des réseaux
?
Un protocole est un ensemble de règles qui permettent de
définir le mode de communication entre deux entités,
logicielles ou matérielles. C'est pourquoi les protocoles
n'existent pas seulement sur les réseaux, et peuvent par
exemple servir de support aux interactions entre applications (par
exemple les standards dérivés de XML pour les échanges
b-to-b, lire
le Faq correspondant). D'un autre côté, les réseaux
ne pourraient fonctionner sans protocoles.
Ensuite, le mode de communication peut varier selon le type de données
ou d'informations échangées et la façon dont
elles sont transmises d'un bout à l'autre d'une connexion.
Et pour qu'une application web fonctionne, il faut un empilement
de plusieurs protocoles présentant différents rôles,
depuis le mode de transport physique des données jusqu'au
mode d'exécution dans leur contexte applicatif, en l'occurence
le navigateur.
Quel est cet empilement de protocoles ?
S'agit-il du modèle OSI ?
En 1984, l'organisme de normalisation ISO
(International
Organization for Standardization), basé en Suisse, a
développé un modèle de référence
pour que les réseaux puissent se développer à
l'échelle mondiale en dehors du cercle fermé de certaines
entreprises et institutions. Ce modèle est dénommé
OSI (Open Systems Interconnection) et comporte quatre couches superposées
de protocoles dans sa version simplifiée, et sept dans sa
version plus élaborée. En vue de comprendre les différents
sigles, l'explication du fonctionnement d'un réseau comme
Internet réclame un examen plus approfondi du modèle
complexe.
Ce modèle permet-il une connexion
de bout en bout ? Comment assure-t-il la cohérence des données
?
Sur
les sept couches, les trois premières ne font pas forcément
intervenir les mêmes protocoles tout au long d'une connexion
à partir d'un ordinateur doté d'une carte réseau
ou d'un modem. Le flux de données peut traverser d'abord
une zone de bureaux sur des lignes téléphoniques,
puis être modifié pour transiter sur le réseau
d'un opérateur, et ensuite se retrouver sur les autoroutes
transatlantiques en fibre optique avant de suivre un schéma
inverse de distribution aux Etats-Unis. Et ce sont les équipements
appelés commutateurs qui se chargent de modifier le flux.
En revanche, les quatre couches suivantes doivent conserver les
données transmises de bout en bout, sinon le site web ne
s'afficherait pas correctement dans l'écran du navigateur.
Quelles sont les trois premières
couches du schéma ou modèle OSI ?
1. La couche physique se compose de tous les équipements
visibles et des câbles ou fibres qui les relient. Les protocoles
qui interviennent à ce niveau sont par exemple DWDM (Dense
Wavelength Division Multiplexing) pour la fibre optique ou les normes
RS- ou 10baseT en entrée/sortie d'équipements comme
les cartes réseaux. Ils définissent les modes de transmission
sous forme de signaux, ainsi que l'envoi d'octets pour que les équipements
se reconnaissent entre eux.
2. La couche de transmission des données définit
la fréquence du signal de manière discontinue de façon
à ce que la réception s'effectue sans erreurs. On
y retrouve des protocoles comme SDH/Sonet (appellation européenne
ou américaine), Ethernet
ou même ATM (Asynchronous Transfer Mode).
3. La couche du réseau effectue la différence
entre le type de réseaux. C'est à ce niveau que se
forment les paquets IP (Internet Protocol), et que des protocoles
de routage comme BGP (Border Gateway Protocol) sont utilisés
pour décider plus ou moins intelligemment des chemins que
vont emprunter les paquets. Ici, les équipements appelés
routeurs entrent en jeu pour choisir un chemin plutôt qu'un
autre. En dehors d'Internet au sens strict, on y retrouve d'autres
formes de "paquets" comme ceux définis par le protocole
Frame Relay ou le plus ancien X.25.
A quoi correspondent les quatre suivantes
qui doivent être conservées de bout en bout de la transmission
?
4. La couche de transport permet de s'assurer ou non du
fait que les données transmises le seront sans aucune perte.
Le protocole
TCP (Transport Control Protocol) vérifie l'intégrité
des paquets en les comparant tout au long de leur transfert avec
ce qui a été envoyé, et ce jusqu'à destination.
A l'inverse, UDP (Unreliable Packet Delivery) garantit une transmission
plus rapide sans contrôle, et est utilisé pour supporter
des applications comme le streaming.
5. La couche de session apparaît rarement utilisée
dans le contexte d'Internet. Elle permet une connexion directe entre
des ordinateurs pour s'échanger par exemple des fichiers.
6. La couche de présentation est la première
à s'occuper du type de données échangées,
car elle se charge de leur traitement comme leur compression ou
leur chiffrement à l'aide de protocoles spécifiques.
7. La couche applicative, enfin, est celle où l'on
retrouve les protocoles les plus connus comme ceux du web, de la
messagerie et des forums de discussion en direct ou en différé.
Pourquoi parle-t-on de ports TCP/IP
?
Sur Internet, les couches 5, 6 et 7 peuvent être adressées
à l'aide de numéros d'accès vers les différents
protocoles applicatifs. Le paquet IP comporte ce numéro à
l'intérieur de sa fiche signalétique (en-tête
ou header). Il existe largement plus de 40 000 ports IP
qui correspondent chacun, pour ceux qui sont occupés, à
un protocole applicatif différent (ou identique de son prédécesseur
mais utilisé différemment). Leur usage n'est pas toujours
forcément courant et certains sont même propriétaires.
Là dessus, plus d'une moitié sont des ports TCP/IP
pour les applications qui réclament une intégrité
des données transmises. Mais ceux qui ne le sont pas peuvent
être appelés des ports UDP/IP.
Cela a-t-il un rapport avec HTTP, IRC ou
même FTP ?
Tout à fait. Par exemple, HTTP (HyperText Transfer Protocol)
est le protocole du Web pour transférer les documents HTML
et dérivés, qui peuvent comporter des balises commandant
le téléchargement de fichiers comme des images, des
composants Java et des scripts de pages dynamiques. Il est accessible
via le port TCP/IP qui porte le numéro 80.
Les serveurs de fichiers sous FTP (File Transfer Protocol) sont
accédés par les ports 20 (par défaut) et 21
(pour les contrôles).
IRC (Internet Relay Chat), qui est le protocole des discussions
en direct, correspond au port UDP/IP 194, car une lettre manquante
dans un mot prête peu à conséquence.
Toujours parmi les plus connus, on peut citer aussi SMTP (Simple
Mail Transfer Protocol) sur le port TCP/IP 25 pour la réception
et l'envoi d'e-mails. Parmi les protocoles applicatifs, il existe
bien d'autres formes de messageries propriétaires à
certains systèmes.
Comment fonctionne le DWDM, qui revient
souvent lorsqu'est évoquée la fibre optique ?
Le DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) est un protocole
de la couche 1, qui s'occupe de multiplexage. En clair, la fibre
optique transporte les données à l'aide d'un faisceau
de lumière qui se reflète dans des micro-miroirs.
A l'entrée de la fibre, le faisceau peut être scindé
en plusieurs couleurs avec une sorte de prisme afin de multiplier
le débit par le nombre de couleurs. Au final, une seule couleur
peut transporter le même flux de données que tout le
faisceau de lumière avant l'invention du protocole DWDM.
Qu'est-ce que la bande passante du réseau
? Le backbone permet-il de l'augmenter ?
La bande
passante correspond au débit maximum de données
qui peuvent transiter en même temps à l'intérieur
d'un câble ou d'une fibre. Certains protocoles et permettent
d'augmenter la bande passante, par exemple par compression ou par
multiplexage (voir question précédente). Mais ce n'est
en aucun cas le rôle du backbone. Celui-ci est un point central
du réseau où se rejoignent des lignes à très
haut débit.
Quelle est la différence
entre des réseaux LAN, MAN et WAN ?
Il s'agit d'une question de périmètre.
Alors que le LAN (Local Area Network) signifie réseau local
(celui d'un site ou bâtiment d'une entreprise), le MAN (Metrpolitan
Area Network) constitue un réseau métropolitain qui
couvre toute une grande ville et ses environs. Et le WAN
(Wide Area Network) est un réseau étendu de type
liaison transatlantique. Souvent, les protocoles utilisés
ne sont pas les mêmes au niveau des deux ou trois premières
couches OSI, car les liaisons sont de plusieurs types : fils de
cuivre, câbles, fibre optique...
Enfin,
pourquoi parle-t-on de dégroupage de la boucle
locale avec les technologies DSL ?
En 1997 a été
votée une directive européenne demandant
aux différents opérateurs historiques de
l'UE de "dégrouper", c'est-à-dire
débrancher certains fils pour ouvrir leurs équipements
aux lignes des autres opérateurs à partir
du 1er janvier 2001.
Sur la boucle locale, qui est appelée ainsi pour
qualifier le réseau formé par les lignes
téléphoniques RTC (Réseau Téléphonique
Commuté) classiques, il est possible d'installer
d'autres équipements autorisant l'usage de technologies
DSL (Digital Subscriber Line). Celles-ci empruntent le
même chemin que la voix et en même temps,
mais à une plus haute fréquence, donc à
une vitesse plus grande. Et l'on distingue l'ADSL, qui
apporte un débit asymétrique en transférant
plus de données vers l'utilisateur que depuis son
PC vers le central puis le serveur, du SDSL dont les débits
sont symétriques.
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