Guide Complet sur les Réseaux Informatiques et le Modèle OSI

Concepts Fondamentaux des Réseaux Informatiques

1. Qu'est-ce qu'un réseau ?

Un réseau est un ensemble d'ordinateurs interconnectés qui peuvent communiquer par le partage de données et de ressources, indépendamment de l'emplacement physique des divers dispositifs.

2. Qu'est-ce que le modèle OSI ?

Le Modèle de Référence OSI (Open System Interconnection) a été créé pour élaborer des protocoles standardisés pour chaque couche. C'est un modèle normalisé de communication entre les couches, utilisé dans les réseaux informatiques.

3. Comment les informations sont-elles transférées selon le modèle OSI ?

Le transfert d'informations se fait à travers sept couches. L'architecture du modèle de référence OSI divise la communication réseau en sept niveaux. Chaque niveau comprend différentes activités, du matériel aux protocoles réseau. Le modèle OSI définit la façon dont chaque niveau communique et travaille avec les niveaux au-dessus et en dessous.

4. Expliquez les trois premières couches du modèle OSI

• Couche Physique: La couche physique gère l'envoi de bits sur un support physique de transmission et s'assure qu'ils sont transmis et reçus sans erreur. Elle décrit également les spécifications électriques et mécaniques liées à l'environnement, les connecteurs et les délais d'approbation pour envoyer ou recevoir un signal.
• Couche Réseau: Responsable du contrôle de l'exploitation du sous-réseau. Sa tâche principale est de décider comment les paquets atteignent leur destination, en tant que source et destination dans un format prédéfini pour un protocole. Une autre fonction importante à ce niveau est de résoudre les goulots d'étranglement.
• Couche Liaison de Données: Cette couche prend les bits fournis par la couche physique et les regroupe en plusieurs centaines ou milliers de bits pour former des trames. À ce niveau, une vérification des erreurs est effectuée pour les reconnaître et, en cas d'erreur, demander un retour à l'expéditeur. La couche de liaison est chargée de détecter si une trame est perdue ou endommagée dans l'environnement physique.

5. Nommez les avantages et les inconvénients des topologies de réseau

• Topologie en Bus:
  • Avantages: Sa simplicité et son économie. Le câblage passe d'une station à une autre.
  • Inconvénients: Si le câble échoue à n'importe quel point, l'ensemble du réseau cesse de fonctionner.
• Topologie en Étoile:
  • Avantages: La détection des problèmes de câblage est très simple car chaque poste de travail a son propre câble. Pour la même raison, la résistance aux pannes est élevée car un problème de câble n'affecte que cet utilisateur.
  • Inconvénients: Chaque équipement ayant un câble dédié relié à un dispositif central (HUB) rend cette topologie plus coûteuse.
• Topologie en Arbre:
  • Aussi appelée topologie en étoile distribuée. Comme dans la topologie en étoile, les périphériques réseau sont connectés à un point central qui est une boîte de jonction, appelée HUB.
  • Cette topologie combine de nombreux avantages et inconvénients des systèmes en bus et en étoile.
• Topologie en Anneau:
  • Description: Dans un réseau en anneau, les nœuds sont reliés pour former un cercle fermé. L'anneau est unidirectionnel, de sorte que les paquets de données circulent à travers l'anneau dans une seule direction. Plus rapide.
  • Inconvénients: Dans un LAN en anneau simple, une coupure du câble affecte toutes les stations. Des systèmes ont été développés combinant double anneau ou des topologies en anneau et en étoile pour pallier cela.

6. Comment les réseaux sont-ils divisés par zone géographique ?

• Réseaux Locaux (LAN): Ces réseaux sont généralement privés et s'étendent sur quelques kilomètres. Par exemple, un bureau ou une école.
• Réseaux Métropolitains (MAN): Ils sont une version plus grande du réseau local et utilisent une technologie similaire. Actuellement, cette classification est tombée en désuétude, on distingue habituellement seulement les réseaux LAN et WAN.
• Réseaux Étendus (WAN): Ce sont des réseaux qui s'étendent sur une zone géographique importante. Ils contiennent une collection de machines dédiées à l'exécution de programmes utilisateurs (les hôtes).

7. Comment les réseaux sont-ils divisés selon leur logique de distribution ?

• Serveur: Une machine qui fournit des informations ou des services à d'autres stations du réseau.
• Client: Une machine qui accède aux informations sur les serveurs ou utilise leurs services.
• Réseaux Client/Serveur: Les rôles de chaque poste sont bien définis : un ou plusieurs ordinateurs agissent en tant que serveurs et le reste en tant que clients.
• Réseaux Pair-à-Pair (Peer-to-Peer): Il n'y a pas de hiérarchie dans le réseau : tous les hôtes peuvent agir comme des clients (accès aux ressources des autres postes) ou comme des serveurs (fourniture de ressources).

8. Concepts Maître/Esclave et Esclave Intelligent

• Maître/Esclave: Ce schéma définit une opération avec un serveur maître (ou primaire) et un serveur esclave (ou secondaire). Le serveur maître répond aux questions comme faisant autorité et lit à partir d'un fichier de zone local. Le serveur esclave répond aux questions comme faisant autorité pour les domaines où il a été défini comme un enfant et lit le domaine du serveur maître (la procédure consiste à lire à partir du maître et à stocker les données en mémoire morte).
• Esclave Intelligent: Un serveur esclave qui fonctionne comme vous pouvez le définir et le laisser comme un esclave, mais avec les pouvoirs d'un serveur maître. C'est ce qu'on appelle un esclave intelligent.

9. Dans quelle couche du modèle OSI se trouve le protocole IP ?

Le protocole IP est situé à la couche n°3, la couche réseau.

10. Qu'est-ce qu'une adresse MAC ?

Une adresse MAC est une adresse unique que possède chaque carte réseau des équipements. Elle se compose d'une adresse de six blocs de deux caractères chacun.

11. Qu'est-ce qu'une adresse IP ?

Chaque ordinateur et chaque périphérique de routage (hôte) aura une adresse unique dont la longueur est de 32 bits (2³² = 4 294 967 296) à utiliser dans les champs d'adresse source et d'adresse de destination dans l'en-tête.

12. Comment identifier la classe d'un réseau ?

La classe à laquelle appartient une adresse peut être déterminée par la position du premier 0 dans les quatre premiers bits.

13. À quoi sert le masque de sous-réseau ?

Lorsque deux ou plusieurs réseaux différents sont reliés entre eux via un routeur, il faut disposer d'un moyen de différencier les paquets qui sont adressés à l'hôte pour chacun des réseaux. C'est là que la notion de masque entre en jeu, qui est une sorte d'adresse IP spéciale qui permet le routage des paquets internes.

14. Adresse 175.10.20.6/24 : Réseau, Sous-réseau, Hôte

• Adresse réseau: 175.10.0.0
• Adresse de sous-réseau: 175.10.20.0
• Adresse de l'hôte: 175.10.20.6

15. Dans quelle couche le protocole TCP opère-t-il ?

Le protocole TCP fonctionne à la couche 4, la couche transport.

16. Que signifie l'adresse 84.0.0.0 ?

C'est une adresse de réseau de classe A.

17. Dans quelle couche du modèle OSI opère un Hub ?

Un Hub opère dans la première couche, la couche physique.

18. Qu'est-ce qu'un Hub ?

La fonction principale d'un Hub est de répéter le signal entrant dans chacune de ses portes vers toutes les autres portes, ce qui permet la diffusion nécessaire à Ethernet. De plus, les Hubs surveillent également l'état des connexions des liens vers leurs portes, afin de vérifier que le réseau fonctionne correctement.

19. Dans quelle couche du modèle OSI opère un Pont (Bridge) ?

Un Pont (Bridge) opère dans la seconde couche, la couche liaison de données.

20. Comment fonctionne un Pont (Bridge) ?

Le pont écoute les réseaux et apprend qui est où. Ce dispositif génère une table d'adresses MAC. Si un participant veut envoyer quelque chose à un autre participant dans le même segment, le signal est rebondi. Si l'autre participant est dans un autre segment, le signal est émis et la connexion est établie correctement.

21. Dans quelle couche du modèle OSI opère un Commutateur (Switch) ?

Un Commutateur (Switch) opère dans la seconde couche, la couche liaison de données.

22. Qu'est-ce qu'un Commutateur (Switch) ?

Les commutateurs sont des dispositifs qui analysent les trames Ethernet et les envoient à la bonne porte en fonction de l'adresse cible. Contrairement aux Hubs, qui travaillent à la couche 1 (couche physique), les commutateurs travaillent à la couche 2 (couche liaison de données). Cela permet à plusieurs machines d'envoyer des trames simultanément, et il n'y a pas de collisions. Pour ce faire, les commutateurs doivent connaître les adresses des liens (connues sous le nom d'adresses MAC Ethernet) connectés à chacun de leurs ports. La plupart des commutateurs apprennent automatiquement les adresses MAC connectées à chaque port, comme les ponts. En recevant une trame d'une porte, ils obtiennent l'adresse source et l'associent à la porte qui a reçu la trame.

23. Dans quelle couche du modèle OSI opère un Routeur ?

Un Routeur opère dans la troisième couche, la couche réseau.

24. Qu'est-ce qu'un Routeur ?

Sa principale fonction est de traiter chaque paquet, d'examiner l'adresse IP et de déterminer la meilleure voie pour que le paquet parvienne à destination. Basé sur les tables de routage et en tenant compte de la topologie du réseau, il est évalué si un paquet peut être envoyé directement à sa destination, ou bien l'envoyer à un autre routeur pour traitement.

25. Qu'est-ce qu'Ethernet ?

Ethernet est une technologie pour réseaux locaux (LAN) qui transmet l'information entre les ordinateurs à une vitesse de 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (Fast Ethernet) ou 1000 Mbps (Gigabit Ethernet). Le 10 Gigabit Ethernet est en cours de développement.

26. Médias, Topologies et Vitesses Ethernet

• 10Base2 et 10Base5:
  • Vitesse: 10 Mbps
  • Média: Câble coaxial (2 pour ThinNet, 5 pour ThickNet)
  • Topologie: Bus physique et logique
• 10BaseT:
  • Vitesse: 10 Mbps
  • Média: Paire torsadée (T)
  • Topologie: Étoile physique et bus logique
• 100BaseT:
  • Vitesse: 100 Mbps
  • Média: Paire torsadée (T)
  • Topologie: Étoile physique et bus logique
• 100BaseF:
  • Vitesse: 100 Mbps
  • Média: Fibre optique (F)
• 1000BaseT et 1000BaseF:
  • Vitesse: 1000 Mbps (1 Gigabit)
  • Média: Paire torsadée (T) ou Fibre optique (F)
• Câblage Topologie Générale: Linéaire, épine dorsale, arborescence et segmenté.

27. Comment l'accès aux médias fonctionne-t-il en Ethernet ?

• Bande de Base (Baseband): Le signal transmis par le milieu ne subit aucun type de modulation, il est transmis en bande de base. C'est le plus utilisé dans les réseaux Ethernet.
• Haut Débit (Broadband): Le signal est modulé comme dans la télévision par câble, en utilisant la division de fréquence. N'a pas eu beaucoup d'acceptation (ex: 10Broad36).

28. Avantages et Inconvénients d'Ethernet

• Avantages:
  • Flexibilité et Simplicité: Les connexions réseau sont simples et souples, facilitant l'ajout de nouveaux périphériques.
  • Coût Abordable: Technologie généralement à bas prix pour les câbles, connecteurs et terminateurs (pour les configurations de base).
  • Résilience (en étoile): La déconnexion d'un appareil n'affecte pas l'ensemble du réseau (en topologie étoile).
  • Gestion Centralisée: Possibilité de surveillance et de gestion centralisée (avec des équipements appropriés).
• Inconvénients:
  • Fragilité (en bus): Si le câble est débranché ou mal connecté dans une topologie en bus, le réseau peut cesser de fonctionner entièrement en raison de la perte d'impédance.
  • Difficulté d'Isolation (en bus): Il est difficile d'isoler les problèmes de câblage dans les topologies en bus.
  • Dégradation des Performances: Dégradation significative des performances du réseau avec l'augmentation du nombre de dispositifs sur des médias partagés (comme avec les hubs).
  • Coût (pour infrastructures complexes): Le coût peut être plus élevé pour des infrastructures complexes nécessitant de nombreux câbles et équipements actifs.
  • Point de Défaillance Unique (Hub): Si un concentrateur (hub) tombe en panne, l'ensemble du segment de réseau connecté à ce hub cesse de fonctionner.

29. Que signifie 10BaseT ?

• 10: Vitesse de transmission (10 Mbps).
• Base: Type de signalisation (Bande de base).
• T: Type de média (Paire torsadée - Twisted Pair).

30. Types de Câbles : Connexions Courantes

• Câble Droit (Straight-through): Utilisé pour connecter des appareils de types différents.
  • PC à Hub
  • PC à Commutateur
  • Routeur à Commutateur
  • Routeur à Hub
  • Hub à Commutateur
• Câble Croisé (Crossover): Utilisé pour connecter des appareils de même type ou pour des connexions directes sans équipement intermédiaire.
  • PC à PC
  • Hub à Hub
  • Commutateur à Commutateur
  • Routeur à Routeur
  • Routeur à PC (si le routeur est configuré comme un hôte ou pour une connexion directe)

31. Qu'est-ce qu'un VLAN ?

VLAN signifie Réseau Local Virtuel (Virtual Local Area Network).

32. Où configure-t-on un VLAN ?

Les VLAN sont configurés sur les commutateurs (switches).

33. À quoi sert un VLAN ?

• Créer des domaines de diffusion séparés.
• Le contrôle des VLAN offre une segmentation de niveau 2 de la diffusion.