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Architecture réseaux
       Olivier Tharan
      olive@pasteur.fr


       Institut Pasteur




                          cours IEB 2004 – p.1/86
Plan du cours
Principes d’architecture
Le modèle OSI
TCP/IP
Exemples d’architectures




                              cours IEB 2004 – p.2/86
Principes d’architecture




                           cours IEB 2004 – p.3/86
Grands principes
Qu’est-ce qu’un réseau ?
   C’est un ensemble de matériels et de logiciels
   permettant à des équipements de communiquer entre
   eux.
   L’objectif d’un réseau est le partage des ressources
   matérielles (disques durs, imprimantes) et des
   ressources logicielles (fichiers, applications)
   Les réseaux regroupent un ensemble hétérogène
   d’architectures, du filaire au sans-fil, du LAN au WAN




                                                      cours IEB 2004 – p.4/86
Topologies de réseaux
Les principales topologies de réseaux existantes :
   en étoile
   en bus
   en anneau
   maillé

Ces éléments de base sont combinés pour former des
réseaux complexes.




                                                     cours IEB 2004 – p.5/86
Réseau en étoile




                   cours IEB 2004 – p.6/86
Réseau en bus




                cours IEB 2004 – p.7/86
Réseau en anneau




     Jeton




                   cours IEB 2004 – p.8/86
Réseau maillé




                cours IEB 2004 – p.9/86
Commutation
Manière de faire passer l’information de l’émetteur au
récepteur
   Commutation de circuits
   Commutation de paquets
   Commutation de cellules




                                                         cours IEB 2004 – p.10/86
Commutation de circuit
Utilisée sur le réseau téléphonique, RNIS, GSM
   Création d’un circuit physique reliant les deux
   extrémités lors de l’établissement de la connexion
   Elle est adaptée au transport de la voix
   Contrainte de temps de transmission (téléphonie :
   isochronie et écho)
   Inconvénient : le circuit est occupé pendant la
   communication, qu’il soit utilisé ou non




                                                        cours IEB 2004 – p.11/86
Commutation de paquets
L’information est découpée en paquets qui sont
transportés de point en point à l’autre extrémité du
réseau
La commutation de paquets est utilisée sur les réseaux
locaux, Internet, Frame Relay, GPRS
Elle est adaptée au transport des données




                                                   cours IEB 2004 – p.12/86
Commutation de cellules
Utilisée par ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Cellule de taille fixe : 53 octets (5 d’en-tête + 48 de
données)
Temps de commutation très faible par rapport au temps
de propagation du signal
Permet d’introduire des notions de qualité de service
Utilisée principalement sur les liens d’interconnexion ou
dans des applications multimédia




                                                     cours IEB 2004 – p.13/86
Mode avec/sans connexion
Mode connecté : toute transmission doit être précédée
d’une demande de connexion réussie
   permet de contrôler proprement la transmission :
   authentification des intervenants, contrôle de flux
   trois phases : établissement de la connexion,
   transfert des données, coupure de la connexion
   Les ressources mobilisées ne sont pas forcément
   utilisées
Mode non connecté : pas de négociation entre les
intervenants (ni contrôle de flux ou d’erreur), bon pour
des envois de messages courts ; similaire à l’envoi
d’une lettre à la Poste


                                                   cours IEB 2004 – p.14/86
Mode d’envoi des informations
unicast : point à point ; une source, une destination.
C’est le cas général
multicast : multidiffusion ; une source, des destinations
multiples. Permet d’atteindre plusieurs correspondants
à la fois, utilisé dans certaines applications (MBone,
routage)
broadcast : multidiffusion ; une source, toutes les cibles
possibles (en général, toutes les machines d’un réseau
local)




                                                    cours IEB 2004 – p.15/86
Le modèle OSI




                cours IEB 2004 – p.16/86
Le modèle OSI
Open Systems Interconnection
C’est une classification des problèmes à résoudre dans
un réseau
7 couches :

                       application

                      présentation

                         session

                        transport

                          réseau

                    liaison de données


                        physique


                   modèle OSI
                                                cours IEB 2004 – p.17/86
Encapsulation entre couches
Une couche offre un ensemble de services à la couche
immédiatement au-dessus
Chaque passage à la couche inférieure ajoute son
en-tête
Chaque passage à la couche supérieure enlève les
informations propres à la couche du dessous




                                               cours IEB 2004 – p.18/86
Protocole
Communication entre couches de même niveau
                       application                          application
         A                                                                           B

                      présentation                          présentation

                          session                             session

                        transport                            transport

                          réseau                               réseau

                   liaison de données                    liaison de données

                         physique                            physique




                En−tête                 Paquet couche n+1                         Fin

             Infos couche n                                                   Infos couche n
                                         Encapsulation




                                                                                               cours IEB 2004 – p.19/86
Couche physique
Couche basse (électronique ou optique)
Circulation des bits d’information (0/1)
Fibre optique : lumière
Cuivre : paire torsadée, ondes électriques
Ondes radio : WiFi, BLR, satellite
Matériels passifs : répéteurs, ponts
Matériels actifs : commutateurs




                                             cours IEB 2004 – p.20/86
Couche liaison de données
Transmission des données en « trames », en séquence
Gestion des acquittements, détection des erreurs,
régulation du trafic
Exemples : Ethernet, réseaux sans fil 802.11




                                                    cours IEB 2004 – p.21/86
Ethernet
Protocole créé par Xerox, normalisé par l’IEEE : 802.3
CSMA/CD : Envoi du signal avec détection de collision
(deux signaux sont envoyés en même temps)
Différents types d’Ethernet : sur câble coaxial, sur paire
torsadée, sur fibre optique
Vitesses de transmission : 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s,
10 Gb/s




                                                    cours IEB 2004 – p.22/86
Ethernet (2)
MAC : Medium Access Control, un transmetteur, un
récepteur, un circuit de détection de porteuse
Adressage : 6 octets uniques au monde, exemple :
00:0a:95:cc:80:a2
3 premiers octets = constructeur
ff:ff:ff:ff:ff:ff est l’adresse de broadcast
(multi-diffusion)




                                               cours IEB 2004 – p.23/86
Ethernet (3)
Réseau Ethernet : bus (câble coaxial) ou étoile (paire
torsadée) ; domaine de collision



                              A




                                    Répéteur


           B




                                                  cours IEB 2004 – p.24/86
Ethernet (4)
Pont : relie deux réseaux (domaines de collision)
ensemble
Commutateur : pont avec plus de deux ports ; cas le
plus fréquent sur les réseaux actuels

                        A




                     Commutateur




                                   B



                                                    cours IEB 2004 – p.25/86
Réseaux sans fil 802.11
Réseau sans fil : ondes hertziennes, 2,4 GHz (802.11b,
802.11g) ou 5 GHz (801.11a) sur plusieurs canaux
Normes les plus courantes : 802.11b (11 Mb/s),
801.11g (54 Mb/s)
Cadre légal dans de nombreux pays, car utilisation de
fréquences hertziennes : canaux à utiliser, fréquence à
ne pas dépasser, etc.




                                                  cours IEB 2004 – p.26/86
Réseaux sans fil (2)
Technique : une borne émetteur/récepteur (point
d’accès) est reliée au réseau filaire ;
Les ordinateurs disposent d’une carte réseau sans fil
capable de se connecter au point d’accès ;
Le point d’accès peut authentifier et/ou autoriser l’accès
au réseau (couches supérieures).




                                                   cours IEB 2004 – p.27/86
Autres exemples
Frame Relay
HDLC ; sous-couche de connexions point-à-point telles
que PPP
X25
FDDI : réseau local ou métropolitain en double anneau,
à haut débit
Token Ring : réseau local, anneau à jeton




                                                 cours IEB 2004 – p.28/86
Couche réseau
Permet d’établir, maintenir et libérer des connexions
Gère l’acheminement des paquets (adressage, routage
de point en point)
Interconnecte des réseaux hétérogènes
IP, X25




                                                   cours IEB 2004 – p.29/86
Couche transport
Transporte les données de manière transparente entre
deux systèmes
Fournit un service de bout en bout, avec le contrôle
d’informations et la qualité de service
TCP, UDP
Le modèle OSI décrit 5 classes de transport : mise en
place de connexions et transport, reprise sur erreur,
multiplexage, contrôle de flux, détection d’erreurs




                                                  cours IEB 2004 – p.30/86
Couches session, présentation
Session : organise et structure le dialogue entre
applications : dans les deux sens en même temps ou
chacun son tour, synchronisation
Présentation : fournit à l’application une abstraction de
la représentation des données. Cas le plus courant :
ASN.1




                                                    cours IEB 2004 – p.31/86
Couche application
Ce que voit l’usager
Liaison entre la pile réseau de la machine et les
programmes
Fournit des éléments et services de base aux
applications : routines système, communication
inter-processus, accès aux protocoles et aux services
sur le réseau




                                                    cours IEB 2004 – p.32/86
TCP/IP




         cours IEB 2004 – p.33/86
Généralités
Développé sur les systèmes BSD (UCB), présent
actuellement sur la majorité des systèmes, et dans de
nombreux appareils
Son succès : fonctionne sur des standards ouverts,
n’est pas lié à un constructeur
RFC : les normes d’Internet ; cf
http://www.ietf.org/rfc.html
Un groupe de normalisation : l’IETF, ouvert à tous ; un
comité d’architecture : l’IAB ; une coordination
mondiale : l’ISOC




                                                   cours IEB 2004 – p.34/86
Historique d’Internet
En français : http://perso.enst.fr/˜beyssac/
historique/historique.html
Hobbes’ Internet Timeline : http://www.zakon.
org/robert/internet/timeline/
Premières expériences dans les années 1960, à la
demande du DARPA (armée américaine)
Naissance et maturation du protocole à la base
d’Internet dans les années 1970 et 1980
Décollage dans les années 1990 (croissance
exponentielle des réseaux dans le monde et les
entreprises)
Éclatement de la bulle en 2000

                                                 cours IEB 2004 – p.35/86
Internet Protocol (IP)
    Décrit dans la RFC 791
    Adressage
    Envoi des paquets selon la politique du « best effort »
    Un paquet IP contient en en-tête quelques informations,
    dont les adresses source et destination
    ARP pour discussion avec la couche inférieure
16:28:55.445734 arp who-has 192.168.1.12 tell 192.168.1.2
16:28:55.445846 arp reply 192.168.1.12 is-at 0:a:95:cc:80:a2




                                                               cours IEB 2004 – p.36/86
En-tête de paquet IP
  0                   1                   2                   3
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version| IHL |Type of Service|             Total Length          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Identification         |Flags|     Fragment Offset     |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time to Live |      Protocol    |        Header Checksum        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                         Source Address                          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                     Destination Address                         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                     Options                    |    Padding     |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+




                                                                cours IEB 2004 – p.37/86
Adresses IP
Sur 32 bits, généralement agrégés en 4 blocs d’un
octet : 157.99.64.42
[10011101.01100011.01000000.00101010]
Pas de lien géographique
Masque : permet de déterminer le sous-réseau local :
un masque de 255.255.255.0
[11111111.11111111.11111111.00000000]
donnera l’adresse de réseau 157.99.64.0
Notation CIDR : on indique le masque sous forme du
nombre de bits à un à gauche : 157.99.64.0/24




                                                cours IEB 2004 – p.38/86
Attribution des adresses IP
Par des organismes internationaux : ARIN, RIPE,
APNIC, LACNIC
Plus généralement par son fournisseur d’accès
Classe A : réseau de 1.0.0.0 à 126.0.0.0 (sur 8 bits)
Classe B : de 128.1.0.0 à 191.255.0.0 (sur 16 bits)
Classe C : de 192.0.1.0 à 223.255.255.0 (sur 24 bits)
Classe D : multicast, spéciale, de 224 à 231
Actuellement, l’attribution des adresses se fait plus
sporadiquement, sur un système sans classes (notation
CIDR)



                                                   cours IEB 2004 – p.39/86
Adresses spéciales
0.0.0.0 : adresse source sur le réseau local
Plage 127.0.0.0/8 : adresses internes (loopback)
Adresses privées : 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12,
192.168.0.0/16 (RFC 1918), non routées sur Internet
Autres adresses plus obscures. Exemple :
169.254.0.0/16 (lien local). Voir la RFC 3330.




                                                 cours IEB 2004 – p.40/86
Routage IP
Comment acheminer les informations d’un réseau à un
autre
Principe de base : si l’adresse de destination n’est pas
dans le réseau local (déterminé avec le masque), on
envoie les paquets à la passerelle (gateway, routeur )
qui saura où envoyer le paquet.
Routage sur un réseau local : des protocoles
spécifiques implémentent des algorithmes (RIP, OSPF,
IGRP)
Routage sur Internet (BGP, EGP)




                                                   cours IEB 2004 – p.41/86
Transmission Control Protocol
Décrit dans la RFC 793
Fonctionne en mode connecté
Établissement d’une connexion
Transfert des données
Fin de la connexion
Un paquet TCP contient des numéros de port (entre 1
et 65535)
Utilisation de drapeaux (SYN, ACK, FIN, RST, etc.)




                                                 cours IEB 2004 – p.42/86
En-tête de paquet TCP
  0                    1                    2                    3
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|           Source Port           |        Destination Port        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                          Sequence Number                         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                      Acknowledgment Number                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data |              |U|A|P|R|S|F|                                |
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+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|            Checksum             |           Urgent Pointer       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                      Options                      |    Padding   |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                               data                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

                                                                 cours IEB 2004 – p.43/86
Communication client-serveur
Client = toute application, sur une machine donnée qui
va initier une connexion et faire une requête
Serveur = toute application, sur une machine donnée,
qui va être à l’écoute des connexions entrantes, et
répondra aux requêtes qui lui sont destinées
Comme TCP démultiplexe les données venant
d’applications différentes, la notion de port permet de
distinguer la destination ultime sur une machine




                                                   cours IEB 2004 – p.44/86
Ports TCP
La communication vers un service donné s’effectue sur
un port. La combinaison { adresse IP, numéro de port }
correspond à un processus sur le client ou le serveur.
Les serveurs écoutent généralement sur un port connu.
Exemple : 25 pour un serveur de courriel, 22 pour un
serveur SSH, 21 pour un serveur FTP, 80 pour un
serveur HTTP
Le client choisit un port source arbitraire pour démarrer
la connexion.
Le quatruplet { adresse source, port source, adresse
destination, port destination } détermine une connexion
de manière unique


                                                   cours IEB 2004 – p.45/86
Connexions en cours et à l’écoute
Active Internet connections (including servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address         Foreign Address      (state)
tcp4       0      0 157.99.64.42.56147    *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 157.99.64.42.1426     157.99.64.120.25     TIME_WAIT
tcp4       0      0 157.99.64.42.56146    *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 157.99.64.42.56145    *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 157.99.64.42.4719     157.99.64.96.22      ESTABLISHED
tcp4       0      0 *.3128                *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 157.99.64.42.1681     210.171.225.106.21   ESTABLISHED
tcp4       0      0 157.99.64.42.3304     210.171.225.106.21   ESTABLISHED
tcp4       0      0 157.99.64.42.1148     157.99.64.120.22     ESTABLISHED
tcp4       0      0 *.143                 *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 *.993                 *.*                  LISTEN
tcp46      0      0 *.80                  *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 *.25                  *.*                  LISTEN
tcp4       0      0 *.22                  *.*                  LISTEN
tcp46      0      0 *.22                  *.*                  LISTEN



                                                               cours IEB 2004 – p.46/86
Exemple de connexion TCP

157.99.64.42, 2345
                                     SYN
                                                           157.99.64.120, 25            1
                                  SYN+ACK
                                                                                        2
157.99.64.42, 2345

                                     ACK                                                3
                                                           157.99.64.120, 25



             1       Connexion vers 157.99.64.120 (SMTP), drapeau SYN

             2       Réponse vers 157.99.64.42 (port 2345), drapeaux SYN, ACK

             3       Acquittement (drapeau ACK)
                                                                        cours IEB 2004 – p.47/86
Exemple d’échange TCP
Établissement de connexion :
15:05:59.377416 157.99.64.42.1270 > 157.99.64.120.25: S [tcp sum ok]
        3097754447:3097754447(0) win 57344
        <mss 1460,nop,wscale 0,nop,nop,timestamp 2137460 0> (DF)
        (ttl 64, id 22339, len 60)
15:05:59.378151 157.99.64.120.25 > 157.99.64.42.1270: S [tcp sum ok]
        1893767894:1893767894(0) ack 3097754448 win 61440
        <mss 1460,nop,wscale 0> (ttl 60, id 32959, len 48)
15:05:59.378185 157.99.64.42.1270 > 157.99.64.120.25: . [tcp sum ok]
        1:1(0) ack 1 win 58400 (DF) (ttl 64, id 22340, len 40)




                                                              cours IEB 2004 – p.48/86
User Datagram Protocol
Envoi d’un datagramme ; utilisation de ports comme
pour TCP
Mode non connecté, type envoi d’une lettre
Si le datagramme arrive, il est traité
Sinon, il n’y a pas de retransmission
Utile pour de petites quantités d’informations à la fois :
DNS, syslog, multimédia (perte de quelques paquets
peu importante)




                                                     cours IEB 2004 – p.49/86
ICMP, signalisation
    Appartient à IP (couche 3)
    Détection de destination injoignable
    Contrôle de flux
    Redirection de route
    État d’une machine distante (le fameux « ping ») :
mafate:˜% ping cilaos.sis.pasteur.fr
PING cilaos.sis.pasteur.fr (157.99.60.173): 56 data bytes
64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=0 ttl=63 time=14.515 ms
64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.543 ms
64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=2 ttl=63 time=0.474 ms
ˆC
--- cilaos.sis.pasteur.fr ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 0.474/5.177/14.515/6.603 ms


                                                                cours IEB 2004 – p.50/86
Exemples d’applications
Applications clientes
  Lecture/envoi de courrier : fetchmail, mutt
  Navigation sur Internet : Mozilla, lynx
  Outils FTP : ftp, lftp, ncftp, Ws_FTP, Fetch
Applications serveurs
  Serveurs web : Apache, Roxen, Caudium
  Serveurs de courrier : Postfix, Sendmail, Exim
Outils utiles pour le débogage réseau
  netstat
  lsof
  tcpdump


                                                  cours IEB 2004 – p.51/86
DNS
Important : base de données globale (sur Internet) et
hiérarchique pour l’association nom de machine <->
adresse IP
Au départ, juste un fichier (HOSTS) faisant la
correspondance
Le nombre de machines augmentant, il a fallu procéder
autrement : chaque serveur gère une partie de la base
de données du DNS, on dit qu’il « fait autorité » sur la
zone qu’il sert.




                                                  cours IEB 2004 – p.52/86
DNS (2)
Hiérarchies de premier niveau (TLD) : .com, .org,
.net, .info, etc.
Hiérarchies pour chaque pays (ccTLD) : .fr, .us, .uk,
.be, etc.
Enregistrement simple :
www.pasteur.fr IN A 157.99.64.12
Il existe d’autres types d’enregistrements, pour spécifier
les serveurs de noms, la zone, les serveurs de
courriers, etc.




                                                   cours IEB 2004 – p.53/86
DNS (3)
 Requête : un client s’adresse au serveur de noms de
 son réseau local ; s’il sert la zone demandée, il répond
 à la requête, sinon transmet au serveur de noms de la
 zone concernée
              Réseau Pasteur   Internet
client


         résolveur
         DNS local




         serveur DNS                      serveur DNS   serveur DNS   serveur DNS
         pasteur.fr                       aventis.com   com           . (racine)




                                                                          cours IEB 2004 – p.54/86
SMTP
Protocole simple et solide de transfert de courrier
électronique (RFC 2821 et 2822)
Principe : un client SMTP (votre outil de courrier, ou un
serveur - Sendmail, Postfix, Exchange, etc.) se
connecte au serveur de courrier du domaine du
destinataire
   destinataire = olive@oban.frmug.org
   recherche DNS de l’enregistrement MX de
   oban.frmug.org
   oban.frmug.org IN MX 10 frmug.org.
   connexion au serveur SMTP frmug.org



                                                      cours IEB 2004 – p.55/86
SMTP : dialogue
mafate:˜% nc mail.pasteur.fr 25
220 electre.pasteur.fr ESMTP Institut Pasteur; Wed, 18 Feb 2004 09:01:36 +0100
HELO mafate.sis.pasteur.fr
250 electre.pasteur.fr Hello mafate.sis.pasteur.fr [157.99.64.42], pleased to
MAIL FROM:<olive@mafate.sis.pasteur.fr>
250 2.1.0 <olive@mafate.sis.pasteur.fr>... Sender ok
RCPT TO:<olive@pasteur.fr>
250 2.1.5 <olive@pasteur.fr>... Recipient ok
DATA
354 Enter mail, end with "." on a line by itself
From: Olivier Tharan <olive@mafate.sis.pasteur.fr>
To: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr>
Subject: Test

Test
.
250 2.0.0 i1I81aQc060984 Message accepted for delivery
QUIT
221 2.0.0 electre.pasteur.fr closing connection

                                                              cours IEB 2004 – p.56/86
SMTP : courrier résultant
From olive@pasteur.fr Wed Feb 18 09:02:46 2004
Return-Path: olive@pasteur.fr
X-Original-To: olive@mafate.sis.pasteur.fr
Delivered-To: olive@mafate.sis.pasteur.fr
Received: from electre.pasteur.fr (electre.pasteur.fr [157.99.64.120])
        by mafate.sis.pasteur.fr (Postfix) with ESMTP id AFD703F63B
        for <olive@mafate.sis.pasteur.fr>; Wed, 18 Feb 2004 09:02:46 +0100 (CE
Received: from mafate.sis.pasteur.fr (mafate.sis.pasteur.fr [157.99.64.42])
        by electre.pasteur.fr (8.12.11/8.12.11) with SMTP id i1I81aQc060984
        for <olive@pasteur.fr>; Wed, 18 Feb 2004 09:02:00 +0100 (CET)
Date: Wed, 18 Feb 2004 09:01:36 +0100 (CET)
Message-Id: <200402180802.i1I81aQc060984@electre.pasteur.fr>
From: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr>
To: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr>
Subject: Test

Test



                                                              cours IEB 2004 – p.57/86
Connexions distantes
Connexions interactives : permet de se connecter sur
une machine distante afin de travailler dessus
  telnet, rlogin, SSH
Connexions non-interactives : transferts de fichiers ou
lancement de commandes non interactives
   rsh, rcp, rsync




                                                  cours IEB 2004 – p.58/86
FTP
Transfert de fichiers
Un canal de commandes
Un canal de transport


                              données


client                                    serveur

                              commandes




                                           cours IEB 2004 – p.59/86
HTTP
C’est aussi du transfert de fichiers (de documents)
URL : Uniform Resource Locator, permet
théoriquement de localiser un document sur Internet,
sorte d’adresse unique : http://www.pasteur.fr/
recherche/unites/sis/formation/cours.html
Connexion ; donne-moi cette page ; déconnexion
Vu en détail dans un cours à venir




                                                 cours IEB 2004 – p.60/86
Architecture « 3-tier »
Architecture avec un client, un serveur qui répond au
client, et un serveur en arrière-plan qui traite les
requêtes, dispose des données, etc.
Système classique : un client, un serveur web, un
serveur de bases de données en arrière-plan (non
accessible directement)
Système Pasteur/Pise : un client, un serveur web, des
serveurs de calcul sur des données biologiques




                                                  cours IEB 2004 – p.61/86
Architecture « 3 tier » (2)
                         Réseau Pasteur   Internet



                 2

                                               1
serveur de            serveur
                                                           client
calcul                HTTP
                                               4
                 3




                                                     cours IEB 2004 – p.62/86
Exemples d’architecture réseau




                             cours IEB 2004 – p.63/86
Exemples d’architecture
Réseaux locaux (LAN)
Réseaux métropolitains (MAN)
Réseaux globaux (WAN)




                               cours IEB 2004 – p.64/86
Réseaux locaux : LAN
Réseau local (Local Area Network)
  en entreprise ;
  dans une université, une école ;
  chez soi ;
Diamètre inférieur à 2 km
Architecture plus ou moins complexe selon
l’agencement des locaux et selon les besoins




                                               cours IEB 2004 – p.65/86
Architecture simple
Tout le monde sur le même brin




                                 cours IEB 2004 – p.66/86
Architecture plus complexe
Plusieurs bâtiments, une épine dorsale



            A                                      B




                                         épine dorsale

                         C




                                                         cours IEB 2004 – p.67/86
Architecture à l’Institut Pasteur
Le câblage de chaque bâtiment arrive dans un local
technique
Chaque local est relié à l’un des deux centres nerveux
(un de chaque côté de la rue)
Les deux centres nerveux sont reliés par une épine
dorsale
Les serveurs recevant le plus de trafic sont au plus
proche des commutateurs centraux
Voir le plan du réseau dans le couloir !




                                                  cours IEB 2004 – p.68/86
Architectures sécurisées
On peut séparer le réseau global en plusieurs espaces : un
réseau interne, sûr et inaccessible ; un réseau accessible
de l’extérieur ; le réseau extérieur, non sûr.
Les variations sont possibles selon les besoins, l’un des
buts étant de cloisonner les flux pour limiter les accès non
désirés.
   Protection simple : réseau en coupure
   Protection avec zone démilitarisée




                                                     cours IEB 2004 – p.69/86
Réseau d’entreprise




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                                                                                                                                                            Réseau en coupure



                                                       Extérieur (Internet)




cours IEB 2004 – p.70/86
Réseau avec zone démilitarisée
Zone démilitarisée : DMZ
Séparation du réseau interne, à protéger, des services
non sensibles, publics, accessibles de l’extérieur et
susceptibles d’être attaqués


                        DMZ




                               




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  Réseau d’entreprise
                               




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VPN
Réseau Privé Virtuel
Construction d’un « tunnel » entre deux points distants
d’un réseau
Utilisation des infrastructures existantes (réseau local,
Internet)
À l’intérieur du tunnel, les deux extrémités apparaissent
comme l’une à côté de l’autre

                       Internet

 Réseau A                                      Réseau B




                                                      cours IEB 2004 – p.72/86
Réseaux métropolitains : MAN
Metropolitan Area Network
Relie des réseaux importants entre eux, à l’échelle
d’une grande ville, d’une métropole
Exemples académiques : RAP, Reve, Osiris
Diamètre inférieur à 10 km




                                                  cours IEB 2004 – p.73/86
RAP : Réseau Académique Parisien
 Relie les centres de recherche, laboratoires et
 universités de Paris
 Utilise des câbles qui courent dans les tunnels du métro
 (312 km de fibres optiques) et les égouts (33 km)
 5 points d’interconnexion reliés par une boucle DWDM
 http://www.rap.prd.fr/




                                                   cours IEB 2004 – p.74/86
REVE : réseau d’Évry Val d’Essonne
  Évry (Essonne), relie les centres de recherche de
  biotechnologies, la Genopole, les grandes écoles,
  l’université
  18 km de fibres optiques
  http://www.reve.fr/




                                                      cours IEB 2004 – p.75/86
Le réseau REVE




                 cours IEB 2004 – p.76/86
Strasbourg : Osiris
Relie les établissements de recherche, les universités
http://www-crc.u-strasbg.fr/osiris/
20 sites, 120 bâtiments, 13000 machines, plusieurs
dizaines de kilomètres de fibre optique




                                                  cours IEB 2004 – p.77/86
Le réseau Osiris




                   cours IEB 2004 – p.78/86
Réseaux globaux : WAN
Wide Area Network
Relie des réseaux sur une échelle importante (pays,
continent)




                                                 cours IEB 2004 – p.79/86
Renater
Réseau National de la Recherche
Relie des « plaques » régionales entre elles
Fournit l’adressage IP
Gère les liens avec les autres fournisseurs de transit
CERT Renater : organisme chargé de la sécurité :
diffuse les avis de sécurité, avertit les sites
potentiellement piratés, fait de la surveillance active




                                                     cours IEB 2004 – p.80/86
Carte Renater 3




                  cours IEB 2004 – p.81/86
Internet est un WAN !




                        cours IEB 2004 – p.82/86
Internet2
Projet (très avancé) de réseau académique et de
recherche avec des débits très importants
Principalement d’origine américaine




                                                  cours IEB 2004 – p.83/86
Bibliographie




                cours IEB 2004 – p.84/86
Bibliographie
« Réseaux », Andrew Tanenbaum, Pearson
« Les réseaux », Guy Pujolle, Eyrolles
« TCP/IP Illustrated », W. Richard Stevens (3 volumes),
Addison Wesley
« TCP/IP Administration de réseau », Craig Hunt,
O’Reilly (traduit en français)
« Unix Network Programming », W. Richard Stevens,
Bill Fenner, Andrew M. Rudoff, Addison Wesley




                                                   cours IEB 2004 – p.85/86
Bibliographie en ligne
Cours réseaux du CNRS :
http://www.urec.cnrs.fr/cours/
Cours réseaux et Linux :
http://www.linux-france.org/prj/inetdoc/
Cours de Daniel Azuelos :
http://www.pasteur.fr/recherche/unites/
sis/formation/Reseaux-12-2003.pdf
Ce cours : http://www.pasteur.fr/formation/
infobio/arch/archi-reseaux.pdf




                                        cours IEB 2004 – p.86/86

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  • 1. Architecture réseaux Olivier Tharan olive@pasteur.fr Institut Pasteur cours IEB 2004 – p.1/86
  • 2. Plan du cours Principes d’architecture Le modèle OSI TCP/IP Exemples d’architectures cours IEB 2004 – p.2/86
  • 3. Principes d’architecture cours IEB 2004 – p.3/86
  • 4. Grands principes Qu’est-ce qu’un réseau ? C’est un ensemble de matériels et de logiciels permettant à des équipements de communiquer entre eux. L’objectif d’un réseau est le partage des ressources matérielles (disques durs, imprimantes) et des ressources logicielles (fichiers, applications) Les réseaux regroupent un ensemble hétérogène d’architectures, du filaire au sans-fil, du LAN au WAN cours IEB 2004 – p.4/86
  • 5. Topologies de réseaux Les principales topologies de réseaux existantes : en étoile en bus en anneau maillé Ces éléments de base sont combinés pour former des réseaux complexes. cours IEB 2004 – p.5/86
  • 6. Réseau en étoile cours IEB 2004 – p.6/86
  • 7. Réseau en bus cours IEB 2004 – p.7/86
  • 8. Réseau en anneau Jeton cours IEB 2004 – p.8/86
  • 9. Réseau maillé cours IEB 2004 – p.9/86
  • 10. Commutation Manière de faire passer l’information de l’émetteur au récepteur Commutation de circuits Commutation de paquets Commutation de cellules cours IEB 2004 – p.10/86
  • 11. Commutation de circuit Utilisée sur le réseau téléphonique, RNIS, GSM Création d’un circuit physique reliant les deux extrémités lors de l’établissement de la connexion Elle est adaptée au transport de la voix Contrainte de temps de transmission (téléphonie : isochronie et écho) Inconvénient : le circuit est occupé pendant la communication, qu’il soit utilisé ou non cours IEB 2004 – p.11/86
  • 12. Commutation de paquets L’information est découpée en paquets qui sont transportés de point en point à l’autre extrémité du réseau La commutation de paquets est utilisée sur les réseaux locaux, Internet, Frame Relay, GPRS Elle est adaptée au transport des données cours IEB 2004 – p.12/86
  • 13. Commutation de cellules Utilisée par ATM (Asynchronous Transfer Mode) Cellule de taille fixe : 53 octets (5 d’en-tête + 48 de données) Temps de commutation très faible par rapport au temps de propagation du signal Permet d’introduire des notions de qualité de service Utilisée principalement sur les liens d’interconnexion ou dans des applications multimédia cours IEB 2004 – p.13/86
  • 14. Mode avec/sans connexion Mode connecté : toute transmission doit être précédée d’une demande de connexion réussie permet de contrôler proprement la transmission : authentification des intervenants, contrôle de flux trois phases : établissement de la connexion, transfert des données, coupure de la connexion Les ressources mobilisées ne sont pas forcément utilisées Mode non connecté : pas de négociation entre les intervenants (ni contrôle de flux ou d’erreur), bon pour des envois de messages courts ; similaire à l’envoi d’une lettre à la Poste cours IEB 2004 – p.14/86
  • 15. Mode d’envoi des informations unicast : point à point ; une source, une destination. C’est le cas général multicast : multidiffusion ; une source, des destinations multiples. Permet d’atteindre plusieurs correspondants à la fois, utilisé dans certaines applications (MBone, routage) broadcast : multidiffusion ; une source, toutes les cibles possibles (en général, toutes les machines d’un réseau local) cours IEB 2004 – p.15/86
  • 16. Le modèle OSI cours IEB 2004 – p.16/86
  • 17. Le modèle OSI Open Systems Interconnection C’est une classification des problèmes à résoudre dans un réseau 7 couches : application présentation session transport réseau liaison de données physique modèle OSI cours IEB 2004 – p.17/86
  • 18. Encapsulation entre couches Une couche offre un ensemble de services à la couche immédiatement au-dessus Chaque passage à la couche inférieure ajoute son en-tête Chaque passage à la couche supérieure enlève les informations propres à la couche du dessous cours IEB 2004 – p.18/86
  • 19. Protocole Communication entre couches de même niveau application application A B présentation présentation session session transport transport réseau réseau liaison de données liaison de données physique physique En−tête Paquet couche n+1 Fin Infos couche n Infos couche n Encapsulation cours IEB 2004 – p.19/86
  • 20. Couche physique Couche basse (électronique ou optique) Circulation des bits d’information (0/1) Fibre optique : lumière Cuivre : paire torsadée, ondes électriques Ondes radio : WiFi, BLR, satellite Matériels passifs : répéteurs, ponts Matériels actifs : commutateurs cours IEB 2004 – p.20/86
  • 21. Couche liaison de données Transmission des données en « trames », en séquence Gestion des acquittements, détection des erreurs, régulation du trafic Exemples : Ethernet, réseaux sans fil 802.11 cours IEB 2004 – p.21/86
  • 22. Ethernet Protocole créé par Xerox, normalisé par l’IEEE : 802.3 CSMA/CD : Envoi du signal avec détection de collision (deux signaux sont envoyés en même temps) Différents types d’Ethernet : sur câble coaxial, sur paire torsadée, sur fibre optique Vitesses de transmission : 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s, 10 Gb/s cours IEB 2004 – p.22/86
  • 23. Ethernet (2) MAC : Medium Access Control, un transmetteur, un récepteur, un circuit de détection de porteuse Adressage : 6 octets uniques au monde, exemple : 00:0a:95:cc:80:a2 3 premiers octets = constructeur ff:ff:ff:ff:ff:ff est l’adresse de broadcast (multi-diffusion) cours IEB 2004 – p.23/86
  • 24. Ethernet (3) Réseau Ethernet : bus (câble coaxial) ou étoile (paire torsadée) ; domaine de collision A Répéteur B cours IEB 2004 – p.24/86
  • 25. Ethernet (4) Pont : relie deux réseaux (domaines de collision) ensemble Commutateur : pont avec plus de deux ports ; cas le plus fréquent sur les réseaux actuels A Commutateur B cours IEB 2004 – p.25/86
  • 26. Réseaux sans fil 802.11 Réseau sans fil : ondes hertziennes, 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) ou 5 GHz (801.11a) sur plusieurs canaux Normes les plus courantes : 802.11b (11 Mb/s), 801.11g (54 Mb/s) Cadre légal dans de nombreux pays, car utilisation de fréquences hertziennes : canaux à utiliser, fréquence à ne pas dépasser, etc. cours IEB 2004 – p.26/86
  • 27. Réseaux sans fil (2) Technique : une borne émetteur/récepteur (point d’accès) est reliée au réseau filaire ; Les ordinateurs disposent d’une carte réseau sans fil capable de se connecter au point d’accès ; Le point d’accès peut authentifier et/ou autoriser l’accès au réseau (couches supérieures). cours IEB 2004 – p.27/86
  • 28. Autres exemples Frame Relay HDLC ; sous-couche de connexions point-à-point telles que PPP X25 FDDI : réseau local ou métropolitain en double anneau, à haut débit Token Ring : réseau local, anneau à jeton cours IEB 2004 – p.28/86
  • 29. Couche réseau Permet d’établir, maintenir et libérer des connexions Gère l’acheminement des paquets (adressage, routage de point en point) Interconnecte des réseaux hétérogènes IP, X25 cours IEB 2004 – p.29/86
  • 30. Couche transport Transporte les données de manière transparente entre deux systèmes Fournit un service de bout en bout, avec le contrôle d’informations et la qualité de service TCP, UDP Le modèle OSI décrit 5 classes de transport : mise en place de connexions et transport, reprise sur erreur, multiplexage, contrôle de flux, détection d’erreurs cours IEB 2004 – p.30/86
  • 31. Couches session, présentation Session : organise et structure le dialogue entre applications : dans les deux sens en même temps ou chacun son tour, synchronisation Présentation : fournit à l’application une abstraction de la représentation des données. Cas le plus courant : ASN.1 cours IEB 2004 – p.31/86
  • 32. Couche application Ce que voit l’usager Liaison entre la pile réseau de la machine et les programmes Fournit des éléments et services de base aux applications : routines système, communication inter-processus, accès aux protocoles et aux services sur le réseau cours IEB 2004 – p.32/86
  • 33. TCP/IP cours IEB 2004 – p.33/86
  • 34. Généralités Développé sur les systèmes BSD (UCB), présent actuellement sur la majorité des systèmes, et dans de nombreux appareils Son succès : fonctionne sur des standards ouverts, n’est pas lié à un constructeur RFC : les normes d’Internet ; cf http://www.ietf.org/rfc.html Un groupe de normalisation : l’IETF, ouvert à tous ; un comité d’architecture : l’IAB ; une coordination mondiale : l’ISOC cours IEB 2004 – p.34/86
  • 35. Historique d’Internet En français : http://perso.enst.fr/˜beyssac/ historique/historique.html Hobbes’ Internet Timeline : http://www.zakon. org/robert/internet/timeline/ Premières expériences dans les années 1960, à la demande du DARPA (armée américaine) Naissance et maturation du protocole à la base d’Internet dans les années 1970 et 1980 Décollage dans les années 1990 (croissance exponentielle des réseaux dans le monde et les entreprises) Éclatement de la bulle en 2000 cours IEB 2004 – p.35/86
  • 36. Internet Protocol (IP) Décrit dans la RFC 791 Adressage Envoi des paquets selon la politique du « best effort » Un paquet IP contient en en-tête quelques informations, dont les adresses source et destination ARP pour discussion avec la couche inférieure 16:28:55.445734 arp who-has 192.168.1.12 tell 192.168.1.2 16:28:55.445846 arp reply 192.168.1.12 is-at 0:a:95:cc:80:a2 cours IEB 2004 – p.36/86
  • 37. En-tête de paquet IP 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |Version| IHL |Type of Service| Total Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Identification |Flags| Fragment Offset | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Time to Live | Protocol | Header Checksum | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Source Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Destination Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ cours IEB 2004 – p.37/86
  • 38. Adresses IP Sur 32 bits, généralement agrégés en 4 blocs d’un octet : 157.99.64.42 [10011101.01100011.01000000.00101010] Pas de lien géographique Masque : permet de déterminer le sous-réseau local : un masque de 255.255.255.0 [11111111.11111111.11111111.00000000] donnera l’adresse de réseau 157.99.64.0 Notation CIDR : on indique le masque sous forme du nombre de bits à un à gauche : 157.99.64.0/24 cours IEB 2004 – p.38/86
  • 39. Attribution des adresses IP Par des organismes internationaux : ARIN, RIPE, APNIC, LACNIC Plus généralement par son fournisseur d’accès Classe A : réseau de 1.0.0.0 à 126.0.0.0 (sur 8 bits) Classe B : de 128.1.0.0 à 191.255.0.0 (sur 16 bits) Classe C : de 192.0.1.0 à 223.255.255.0 (sur 24 bits) Classe D : multicast, spéciale, de 224 à 231 Actuellement, l’attribution des adresses se fait plus sporadiquement, sur un système sans classes (notation CIDR) cours IEB 2004 – p.39/86
  • 40. Adresses spéciales 0.0.0.0 : adresse source sur le réseau local Plage 127.0.0.0/8 : adresses internes (loopback) Adresses privées : 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16 (RFC 1918), non routées sur Internet Autres adresses plus obscures. Exemple : 169.254.0.0/16 (lien local). Voir la RFC 3330. cours IEB 2004 – p.40/86
  • 41. Routage IP Comment acheminer les informations d’un réseau à un autre Principe de base : si l’adresse de destination n’est pas dans le réseau local (déterminé avec le masque), on envoie les paquets à la passerelle (gateway, routeur ) qui saura où envoyer le paquet. Routage sur un réseau local : des protocoles spécifiques implémentent des algorithmes (RIP, OSPF, IGRP) Routage sur Internet (BGP, EGP) cours IEB 2004 – p.41/86
  • 42. Transmission Control Protocol Décrit dans la RFC 793 Fonctionne en mode connecté Établissement d’une connexion Transfert des données Fin de la connexion Un paquet TCP contient des numéros de port (entre 1 et 65535) Utilisation de drapeaux (SYN, ACK, FIN, RST, etc.) cours IEB 2004 – p.42/86
  • 43. En-tête de paquet TCP 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Source Port | Destination Port | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Sequence Number | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Acknowledgment Number | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Checksum | Urgent Pointer | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ cours IEB 2004 – p.43/86
  • 44. Communication client-serveur Client = toute application, sur une machine donnée qui va initier une connexion et faire une requête Serveur = toute application, sur une machine donnée, qui va être à l’écoute des connexions entrantes, et répondra aux requêtes qui lui sont destinées Comme TCP démultiplexe les données venant d’applications différentes, la notion de port permet de distinguer la destination ultime sur une machine cours IEB 2004 – p.44/86
  • 45. Ports TCP La communication vers un service donné s’effectue sur un port. La combinaison { adresse IP, numéro de port } correspond à un processus sur le client ou le serveur. Les serveurs écoutent généralement sur un port connu. Exemple : 25 pour un serveur de courriel, 22 pour un serveur SSH, 21 pour un serveur FTP, 80 pour un serveur HTTP Le client choisit un port source arbitraire pour démarrer la connexion. Le quatruplet { adresse source, port source, adresse destination, port destination } détermine une connexion de manière unique cours IEB 2004 – p.45/86
  • 46. Connexions en cours et à l’écoute Active Internet connections (including servers) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address (state) tcp4 0 0 157.99.64.42.56147 *.* LISTEN tcp4 0 0 157.99.64.42.1426 157.99.64.120.25 TIME_WAIT tcp4 0 0 157.99.64.42.56146 *.* LISTEN tcp4 0 0 157.99.64.42.56145 *.* LISTEN tcp4 0 0 157.99.64.42.4719 157.99.64.96.22 ESTABLISHED tcp4 0 0 *.3128 *.* LISTEN tcp4 0 0 157.99.64.42.1681 210.171.225.106.21 ESTABLISHED tcp4 0 0 157.99.64.42.3304 210.171.225.106.21 ESTABLISHED tcp4 0 0 157.99.64.42.1148 157.99.64.120.22 ESTABLISHED tcp4 0 0 *.143 *.* LISTEN tcp4 0 0 *.993 *.* LISTEN tcp46 0 0 *.80 *.* LISTEN tcp4 0 0 *.25 *.* LISTEN tcp4 0 0 *.22 *.* LISTEN tcp46 0 0 *.22 *.* LISTEN cours IEB 2004 – p.46/86
  • 47. Exemple de connexion TCP 157.99.64.42, 2345 SYN 157.99.64.120, 25 1 SYN+ACK 2 157.99.64.42, 2345 ACK 3 157.99.64.120, 25 1 Connexion vers 157.99.64.120 (SMTP), drapeau SYN 2 Réponse vers 157.99.64.42 (port 2345), drapeaux SYN, ACK 3 Acquittement (drapeau ACK) cours IEB 2004 – p.47/86
  • 48. Exemple d’échange TCP Établissement de connexion : 15:05:59.377416 157.99.64.42.1270 > 157.99.64.120.25: S [tcp sum ok] 3097754447:3097754447(0) win 57344 <mss 1460,nop,wscale 0,nop,nop,timestamp 2137460 0> (DF) (ttl 64, id 22339, len 60) 15:05:59.378151 157.99.64.120.25 > 157.99.64.42.1270: S [tcp sum ok] 1893767894:1893767894(0) ack 3097754448 win 61440 <mss 1460,nop,wscale 0> (ttl 60, id 32959, len 48) 15:05:59.378185 157.99.64.42.1270 > 157.99.64.120.25: . [tcp sum ok] 1:1(0) ack 1 win 58400 (DF) (ttl 64, id 22340, len 40) cours IEB 2004 – p.48/86
  • 49. User Datagram Protocol Envoi d’un datagramme ; utilisation de ports comme pour TCP Mode non connecté, type envoi d’une lettre Si le datagramme arrive, il est traité Sinon, il n’y a pas de retransmission Utile pour de petites quantités d’informations à la fois : DNS, syslog, multimédia (perte de quelques paquets peu importante) cours IEB 2004 – p.49/86
  • 50. ICMP, signalisation Appartient à IP (couche 3) Détection de destination injoignable Contrôle de flux Redirection de route État d’une machine distante (le fameux « ping ») : mafate:˜% ping cilaos.sis.pasteur.fr PING cilaos.sis.pasteur.fr (157.99.60.173): 56 data bytes 64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=0 ttl=63 time=14.515 ms 64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.543 ms 64 bytes from 157.99.60.173: icmp_seq=2 ttl=63 time=0.474 ms ˆC --- cilaos.sis.pasteur.fr ping statistics --- 3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max/stddev = 0.474/5.177/14.515/6.603 ms cours IEB 2004 – p.50/86
  • 51. Exemples d’applications Applications clientes Lecture/envoi de courrier : fetchmail, mutt Navigation sur Internet : Mozilla, lynx Outils FTP : ftp, lftp, ncftp, Ws_FTP, Fetch Applications serveurs Serveurs web : Apache, Roxen, Caudium Serveurs de courrier : Postfix, Sendmail, Exim Outils utiles pour le débogage réseau netstat lsof tcpdump cours IEB 2004 – p.51/86
  • 52. DNS Important : base de données globale (sur Internet) et hiérarchique pour l’association nom de machine <-> adresse IP Au départ, juste un fichier (HOSTS) faisant la correspondance Le nombre de machines augmentant, il a fallu procéder autrement : chaque serveur gère une partie de la base de données du DNS, on dit qu’il « fait autorité » sur la zone qu’il sert. cours IEB 2004 – p.52/86
  • 53. DNS (2) Hiérarchies de premier niveau (TLD) : .com, .org, .net, .info, etc. Hiérarchies pour chaque pays (ccTLD) : .fr, .us, .uk, .be, etc. Enregistrement simple : www.pasteur.fr IN A 157.99.64.12 Il existe d’autres types d’enregistrements, pour spécifier les serveurs de noms, la zone, les serveurs de courriers, etc. cours IEB 2004 – p.53/86
  • 54. DNS (3) Requête : un client s’adresse au serveur de noms de son réseau local ; s’il sert la zone demandée, il répond à la requête, sinon transmet au serveur de noms de la zone concernée Réseau Pasteur Internet client résolveur DNS local serveur DNS serveur DNS serveur DNS serveur DNS pasteur.fr aventis.com com . (racine) cours IEB 2004 – p.54/86
  • 55. SMTP Protocole simple et solide de transfert de courrier électronique (RFC 2821 et 2822) Principe : un client SMTP (votre outil de courrier, ou un serveur - Sendmail, Postfix, Exchange, etc.) se connecte au serveur de courrier du domaine du destinataire destinataire = olive@oban.frmug.org recherche DNS de l’enregistrement MX de oban.frmug.org oban.frmug.org IN MX 10 frmug.org. connexion au serveur SMTP frmug.org cours IEB 2004 – p.55/86
  • 56. SMTP : dialogue mafate:˜% nc mail.pasteur.fr 25 220 electre.pasteur.fr ESMTP Institut Pasteur; Wed, 18 Feb 2004 09:01:36 +0100 HELO mafate.sis.pasteur.fr 250 electre.pasteur.fr Hello mafate.sis.pasteur.fr [157.99.64.42], pleased to MAIL FROM:<olive@mafate.sis.pasteur.fr> 250 2.1.0 <olive@mafate.sis.pasteur.fr>... Sender ok RCPT TO:<olive@pasteur.fr> 250 2.1.5 <olive@pasteur.fr>... Recipient ok DATA 354 Enter mail, end with "." on a line by itself From: Olivier Tharan <olive@mafate.sis.pasteur.fr> To: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr> Subject: Test Test . 250 2.0.0 i1I81aQc060984 Message accepted for delivery QUIT 221 2.0.0 electre.pasteur.fr closing connection cours IEB 2004 – p.56/86
  • 57. SMTP : courrier résultant From olive@pasteur.fr Wed Feb 18 09:02:46 2004 Return-Path: olive@pasteur.fr X-Original-To: olive@mafate.sis.pasteur.fr Delivered-To: olive@mafate.sis.pasteur.fr Received: from electre.pasteur.fr (electre.pasteur.fr [157.99.64.120]) by mafate.sis.pasteur.fr (Postfix) with ESMTP id AFD703F63B for <olive@mafate.sis.pasteur.fr>; Wed, 18 Feb 2004 09:02:46 +0100 (CE Received: from mafate.sis.pasteur.fr (mafate.sis.pasteur.fr [157.99.64.42]) by electre.pasteur.fr (8.12.11/8.12.11) with SMTP id i1I81aQc060984 for <olive@pasteur.fr>; Wed, 18 Feb 2004 09:02:00 +0100 (CET) Date: Wed, 18 Feb 2004 09:01:36 +0100 (CET) Message-Id: <200402180802.i1I81aQc060984@electre.pasteur.fr> From: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr> To: Olivier Tharan <olive@pasteur.fr> Subject: Test Test cours IEB 2004 – p.57/86
  • 58. Connexions distantes Connexions interactives : permet de se connecter sur une machine distante afin de travailler dessus telnet, rlogin, SSH Connexions non-interactives : transferts de fichiers ou lancement de commandes non interactives rsh, rcp, rsync cours IEB 2004 – p.58/86
  • 59. FTP Transfert de fichiers Un canal de commandes Un canal de transport données client serveur commandes cours IEB 2004 – p.59/86
  • 60. HTTP C’est aussi du transfert de fichiers (de documents) URL : Uniform Resource Locator, permet théoriquement de localiser un document sur Internet, sorte d’adresse unique : http://www.pasteur.fr/ recherche/unites/sis/formation/cours.html Connexion ; donne-moi cette page ; déconnexion Vu en détail dans un cours à venir cours IEB 2004 – p.60/86
  • 61. Architecture « 3-tier » Architecture avec un client, un serveur qui répond au client, et un serveur en arrière-plan qui traite les requêtes, dispose des données, etc. Système classique : un client, un serveur web, un serveur de bases de données en arrière-plan (non accessible directement) Système Pasteur/Pise : un client, un serveur web, des serveurs de calcul sur des données biologiques cours IEB 2004 – p.61/86
  • 62. Architecture « 3 tier » (2) Réseau Pasteur Internet 2 1 serveur de serveur client calcul HTTP 4 3 cours IEB 2004 – p.62/86
  • 63. Exemples d’architecture réseau cours IEB 2004 – p.63/86
  • 64. Exemples d’architecture Réseaux locaux (LAN) Réseaux métropolitains (MAN) Réseaux globaux (WAN) cours IEB 2004 – p.64/86
  • 65. Réseaux locaux : LAN Réseau local (Local Area Network) en entreprise ; dans une université, une école ; chez soi ; Diamètre inférieur à 2 km Architecture plus ou moins complexe selon l’agencement des locaux et selon les besoins cours IEB 2004 – p.65/86
  • 66. Architecture simple Tout le monde sur le même brin cours IEB 2004 – p.66/86
  • 67. Architecture plus complexe Plusieurs bâtiments, une épine dorsale A B épine dorsale C cours IEB 2004 – p.67/86
  • 68. Architecture à l’Institut Pasteur Le câblage de chaque bâtiment arrive dans un local technique Chaque local est relié à l’un des deux centres nerveux (un de chaque côté de la rue) Les deux centres nerveux sont reliés par une épine dorsale Les serveurs recevant le plus de trafic sont au plus proche des commutateurs centraux Voir le plan du réseau dans le couloir ! cours IEB 2004 – p.68/86
  • 69. Architectures sécurisées On peut séparer le réseau global en plusieurs espaces : un réseau interne, sûr et inaccessible ; un réseau accessible de l’extérieur ; le réseau extérieur, non sûr. Les variations sont possibles selon les besoins, l’un des buts étant de cloisonner les flux pour limiter les accès non désirés. Protection simple : réseau en coupure Protection avec zone démilitarisée cours IEB 2004 – p.69/86
  • 70. Réseau d’entreprise ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢  ¡ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¤ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¥ ¤ ¥ ¤ ¥ ¤ ¥ ¤ ¥ ¤ ¥ ¤ La littérature parle de pare-feu (firewall) Réseau en coupure Extérieur (Internet) cours IEB 2004 – p.70/86
  • 71. Réseau avec zone démilitarisée Zone démilitarisée : DMZ Séparation du réseau interne, à protéger, des services non sensibles, publics, accessibles de l’extérieur et susceptibles d’être attaqués DMZ   ¡   ¡   ¡     ¡   ¡   ¡     ¡   ¡   ¡     ¡   ¡   ¡   Extérieur (Internet) ¢ £ ¢ £ ¢ £ ¢ £ ¢ £ ¢ £ ¢   ¡   ¡   ¡     ¡   ¡   ¡   Réseau d’entreprise   ¡   ¡   ¡     ¡   ¡   ¡   cours IEB 2004 – p.71/86
  • 72. VPN Réseau Privé Virtuel Construction d’un « tunnel » entre deux points distants d’un réseau Utilisation des infrastructures existantes (réseau local, Internet) À l’intérieur du tunnel, les deux extrémités apparaissent comme l’une à côté de l’autre Internet Réseau A Réseau B cours IEB 2004 – p.72/86
  • 73. Réseaux métropolitains : MAN Metropolitan Area Network Relie des réseaux importants entre eux, à l’échelle d’une grande ville, d’une métropole Exemples académiques : RAP, Reve, Osiris Diamètre inférieur à 10 km cours IEB 2004 – p.73/86
  • 74. RAP : Réseau Académique Parisien Relie les centres de recherche, laboratoires et universités de Paris Utilise des câbles qui courent dans les tunnels du métro (312 km de fibres optiques) et les égouts (33 km) 5 points d’interconnexion reliés par une boucle DWDM http://www.rap.prd.fr/ cours IEB 2004 – p.74/86
  • 75. REVE : réseau d’Évry Val d’Essonne Évry (Essonne), relie les centres de recherche de biotechnologies, la Genopole, les grandes écoles, l’université 18 km de fibres optiques http://www.reve.fr/ cours IEB 2004 – p.75/86
  • 76. Le réseau REVE cours IEB 2004 – p.76/86
  • 77. Strasbourg : Osiris Relie les établissements de recherche, les universités http://www-crc.u-strasbg.fr/osiris/ 20 sites, 120 bâtiments, 13000 machines, plusieurs dizaines de kilomètres de fibre optique cours IEB 2004 – p.77/86
  • 78. Le réseau Osiris cours IEB 2004 – p.78/86
  • 79. Réseaux globaux : WAN Wide Area Network Relie des réseaux sur une échelle importante (pays, continent) cours IEB 2004 – p.79/86
  • 80. Renater Réseau National de la Recherche Relie des « plaques » régionales entre elles Fournit l’adressage IP Gère les liens avec les autres fournisseurs de transit CERT Renater : organisme chargé de la sécurité : diffuse les avis de sécurité, avertit les sites potentiellement piratés, fait de la surveillance active cours IEB 2004 – p.80/86
  • 81. Carte Renater 3 cours IEB 2004 – p.81/86
  • 82. Internet est un WAN ! cours IEB 2004 – p.82/86
  • 83. Internet2 Projet (très avancé) de réseau académique et de recherche avec des débits très importants Principalement d’origine américaine cours IEB 2004 – p.83/86
  • 84. Bibliographie cours IEB 2004 – p.84/86
  • 85. Bibliographie « Réseaux », Andrew Tanenbaum, Pearson « Les réseaux », Guy Pujolle, Eyrolles « TCP/IP Illustrated », W. Richard Stevens (3 volumes), Addison Wesley « TCP/IP Administration de réseau », Craig Hunt, O’Reilly (traduit en français) « Unix Network Programming », W. Richard Stevens, Bill Fenner, Andrew M. Rudoff, Addison Wesley cours IEB 2004 – p.85/86
  • 86. Bibliographie en ligne Cours réseaux du CNRS : http://www.urec.cnrs.fr/cours/ Cours réseaux et Linux : http://www.linux-france.org/prj/inetdoc/ Cours de Daniel Azuelos : http://www.pasteur.fr/recherche/unites/ sis/formation/Reseaux-12-2003.pdf Ce cours : http://www.pasteur.fr/formation/ infobio/arch/archi-reseaux.pdf cours IEB 2004 – p.86/86