Guide des Topologies de Réseau : Types, Définitions et Ethernet

Topologie de Réseau

1. Définition de la Topologie de Réseau

La topologie de réseau désigne la disposition physique ou logique qui relie les éléments d'un réseau informatique. Si un réseau combine des topologies différentes, il est appelé topologie mixte.

2. Topologies Courantes

2.1. Topologie en Anneau (Ring)

C'est une topologie de réseau dans laquelle les stations sont connectées de manière à former un anneau. Chaque station est reliée à la suivante, et la dernière est reliée à la première. Chaque station dispose d'un récepteur et d'un émetteur qui fonctionne comme un répéteur, faisant passer le signal à la station suivante de l'anneau.

Dans ce type de réseau, la communication est assurée par le passage d'un jeton ou d'un témoin (token), qui peut être conceptualisé comme un facteur de passage ramassant et livrant les paquets d'information, évitant ainsi des pertes de données dues à des collisions.

Il convient de mentionner que si un nœud du réseau tombe en panne (terme informatique pour dire qu'il y a un dysfonctionnement ou qu'il ne fonctionne pas du tout), la communication autour de l'anneau est perdue.

2.2. Topologie en Arbre (Tree)

C'est une topologie de réseau dans laquelle les nœuds sont disposés en structure arborescente. Du point de vue topologique, la connexion en arbre est similaire à une série de réseaux en étoile interconnectés.

C'est une variante du réseau en bus. La défaillance d'un nœud n'implique pas une rupture de communication pour l'ensemble du réseau. Il partage le même canal de communication.

Il possède un câble principal (appelé backbone ou dorsale) auquel les réseaux sont reliés par des bus.

2.3. Topologie Maillée (Mesh)

Le réseau maillé est une topologie de réseau où chaque nœud est relié à un ou plusieurs autres nœuds. Ainsi, il est possible d'acheminer des messages d'un nœud à un autre de différentes façons.

Si le réseau maillé est entièrement connecté, il ne peut y avoir absolument aucune interruption dans les communications, car chaque serveur possède ses propres connexions à tous les autres serveurs.

2.4. Topologie en Bus

C'est la topologie de réseau dans laquelle toutes les stations sont reliées à un seul canal de communication grâce à des unités d'interface et des dérivateurs (shunts). Les stations utilisent ce canal pour communiquer avec le reste du réseau.

La topologie en bus a tous les nœuds connectés directement à un lien et n'a aucun autre lien entre les nœuds. Physiquement, chaque hôte est connecté à un câble commun, ce qui permet de communiquer directement. Cependant, la rupture du câble principal entraîne la déconnexion des hôtes.

La topologie en bus permet à tous les périphériques sur le réseau de voir tous les signaux de tous les autres appareils, ce qui peut être avantageux si l'on souhaite que tous les dispositifs obtiennent cette information. Cependant, il peut y avoir des inconvénients :

• Il est courant qu'il y ait des problèmes de circulation et des collisions.
• Ces problèmes peuvent être atténués en segmentant le réseau en plusieurs parties.

Cette topologie est la plus fréquente dans les petits réseaux locaux ou pour les liaisons point à point.

2.5. Topologie en Étoile (Star)

C'est un réseau dans lequel les stations sont connectées directement au serveur ou à l'ordinateur central (le hub ou concentrateur). Toutes les communications doivent nécessairement passer par lui. Toutes les stations sont reliées séparément à ce centre de communication central ou noyau central, mais ne sont pas interconnectées entre elles.

Ce réseau crée une plus grande facilité de surveillance et de contrôle de l'information, car le message à transmettre doit passer par le hub, qui gère la redistribution des informations aux autres nœuds.

La fiabilité de ce type de réseau est élevée, car le dysfonctionnement d'un ordinateur n'a aucune incidence sur l'ensemble du réseau, puisque chaque ordinateur se connecte au hub indépendamment. Cependant, le coût de câblage peut être très élevé. Sa faiblesse réside dans le moyeu central, car c'est lui qui soutient l'intégralité du réseau.

2.6. Réseau sans Fil Wi-Fi

Wi-Fi est une marque déposée de la Wi-Fi Alliance (anciennement la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), l'organisation commerciale qui teste et certifie que le matériel est conforme aux normes IEEE 802.11.

Les réseaux sans fil modernes permettent de se connecter à un périphérique de réseau local sans aucune installation physique, ce qui permet de se promener dans le bureau avec un ordinateur portable connecté au réseau ou de connecter des caméras de surveillance sans fil dans la plupart des endroits inaccessibles. Ils peuvent également être installés dans les lieux publics pour offrir un service d'accès à Internet sans fil.

La norme IEEE 802.11b a donné un caractère universel à cette technologie, permettant de connecter n'importe quel ordinateur à un réseau de données Ethernet, sans câblage. Elle peut maintenant aussi être intégrée à l'équipement d'accès ADSL pour l'Internet.

Sécurité des Réseaux Wi-Fi

L'un des problèmes les plus graves auxquels le Wi-Fi est actuellement confronté est la sécurité. Un pourcentage élevé de réseaux ont été installés par les administrateurs système ou réseau pour leur simplicité de mise en œuvre, sans tenir compte de la sécurité. Ils ont ainsi mis leurs réseaux à disposition comme des réseaux ouverts, sans un accès sécurisé à l'information qui y circule.

Il existe plusieurs alternatives pour assurer la sécurité de ces réseaux. Les plus courantes sont :

• L'utilisation de protocoles de cryptage des données tels que WEP et WPA, fournis par les dispositifs sans fil.
• L'utilisation de protocoles tels que IPSEC (tunnels IP) et 802.1x, fournis par la médiation d'autres périphériques sur le réseau de données.

2.7. Topologie Cellulaire

La topologie cellulaire est composée de zones circulaires ou hexagonales (cellules), dont chacune a un seul nœud au centre.

La topologie cellulaire divise une zone géographique en régions (cellules) pour l'application de la technologie sans fil. Dans cette technologie, il n'y a pas de liens physiques ; il s'agit d'une onde électromagnétique.

L'avantage évident d'une topologie cellulaire (LAN) est qu'elle n'a pas de contraintes tangibles, utilisant l'atmosphère terrestre ou le vide de l'espace extra-atmosphérique (et les satellites).

Les inconvénients sont que les signaux sont présents partout dans la cellule, et peuvent donc subir des perturbations et des violations de sécurité.

En règle générale, les topologies basées sur des cellules sont intégrées à d'autres topologies, utilisant l'air ou le satellite comme support.

3. Standard Ethernet (IEEE 802.3)

La norme (IEEE 802.3) détermine la façon dont les stations dans le réseau envoient et reçoivent des données sur un environnement physique partagé qui se comporte comme un bus logique, indépendamment de leur configuration physique. Elle a été initialement conçue pour envoyer des données à 10 Mbps, mais a ensuite été affinée pour atteindre 100 Mbits/s, 1 Gbit/s ou 10 Gbit/s. Des versions futures de 40 Gbit/s et 100 Gbit/s sont également envisagées.

Dans les versions jusqu'à 1 Gbit/s, elle utilise le protocole d'accès au média CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect – Accès Multiple avec Écoute de Porteuse et Détection de Collision). Ethernet est actuellement la norme la plus largement utilisée pour les réseaux locaux (LAN).

Ethernet a été développé par Robert Metcalfe et d'autres au Xerox Parc (Centre de Recherche Xerox) pour l'interconnexion des ordinateurs Alto. La conception originale fonctionnait à 1 Mbits/s sur câble coaxial épais avec des connexions « vampire » (qui « mordent » le fil). Pour le standard de 10 Mbps, des connexions ont été ajoutées :

• Câble coaxial fin (10Base2, également 50 ohms, mais plus souple), avec des sections reliées par des connecteurs BNC.
• Paire torsadée de catégorie 3 (10BaseT) avec des connecteurs RJ45, grâce à l'utilisation des hubs et une configuration physique en étoile.
• Connexion par fibre optique (10BaseF).

Les normes successives (100 Mbps ou Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Ethernet à 10 gigabits) ont abandonné les câbles coaxiaux, ne laissant que la paire torsadée non blindée (UTP - Unshielded Twisted Pair) de catégorie 5 et au-dessus, ainsi que la fibre optique.

3.1. Matériel Couramment Utilisé dans un Réseau Ethernet

• NIC (Carte d'Interface Réseau) ou Adaptateur Réseau Ethernet : Permet à un ordinateur d'accéder à un réseau. Chaque carte a une adresse MAC qui l'identifie sur le réseau et est unique. Un ordinateur connecté à un réseau est appelé un nœud.
• Répéteur : Augmente la portée d'une connexion physique, réduisant la dégradation du signal électrique dans l'environnement physique.