Chapitre 1

Introduction

T o u t e e n t r e p r i s e p o s s è d e a u j o u r d ' h u i un ou p l u s i e u r s s y s t è m e s d e

t é lécommunica t ion qui véhiculent les différentes informations nécessaires à sa vie et

à son déve loppemen t . Ces sys t èmes sont o rganisés en réseaux, q u ' o n peut définir

c o m m e des ensembles d ' é q u i p e m e n t s et de suppor ts de t ransmiss ion dont une des

fonc t ions est de permet t re le transfert d ' i n fo rma t ions . N o u s s o m m e s en t ré s d a n s

l 'ère de la communica t ion où le vo lume et la diversi té de ces informations se font de

plus en plus grands.

D a n s les années 1980, cet te d ivers i té conduisa i t à l ' adopt ion de so lu t ions de

c o m m u n i c a t i o n différentes suivant la nature des informations à t ransmett re : réseau

t é léphonique p o u r la t ransmission d e la voix, réseau spécia l isé dans la t r ansmiss ion

de données sur longue dis tance c o m m e Transpac ou sur courte dis tance c o m m e les

réseaux locaux d 'ent repr ise .

A u j o u r d ' h u i les p r o g r è s de l ' i n f o r m a t i q u e r enden t pos s ib l e le t r a i t e m e n t

d ' i n f o r m a t i o n s de nature différente sur le m ê m e ord ina teur : s équences v idéos et

sonores , présentat ion de documents . C ' e s t le domaine du mult imédia .

De plus, les progrès des techniques de t ransmiss ion permet tent de transférer sur

un m ê m e suppor t (une fibre op t ique par e x e m p l e ) ces in format ions var iées . Les

f ront ières ent re les différents r é seaux tenden t à s ' e s tomper . Par e x e m p l e , il est

e nv i s a gé de t ransmet t re des c o m m u n i c a t i o n s t é léphoniques sur le réseau m o n d i a l

In terne t , in i t ia lement des t iné e x c l u s i v e m e n t à la t r ansmiss ion de d o n n é e s . Les

so lu t ions poss ib les à un beso in d e c o m m u n i c a t i o n sont mul t ip les et les p r o g r è s

techniques rendent foisonnant le d o ma i n e des réseaux.

N o u s al lons tout d ' a b o r d préciser la nature des informat ions t r ansmises et les

cont ra in tes de transfert qui y sont a t tachées . Ensui te nous rappel lerons les g randes

18 Introduction aux réseaux

é tapes d e la na issance de la téléinformatique. Cet h is tor ique nous aidera à in t roduire

c o u c h e s et la présenta t ion de cet ouvrage.

1.1. N a t u r e des in format ions transmises

1.1.1. Classif icat ion généra le

Da ns ce t ouvrage , nous parlerons d ' app l ica t ions té léphoniques , in format iques et

t é l é i n fo rma t iques q u e l c o n q u e s dans la m e s u r e où la na ture des in format ions peut

ê t re très var iée :

- pa ro le hum a ine et son haute fidélité,

- d o n n é e s a lphanumér iques , textes et autres données s t ructurées en un e n s e m b l e d e carac tères ,

- i m a g e s fixes en noir et blanc ou en couleur ,

- i m a g e s an imées , images de télévision par exemple ,

- in fo rmat ions mul t imédias qui in tègrent p lus ieurs m o y e n s de représenta t ion de

l ' i n fo rmat ion , tels q u e textes , sons, i m a g e s fixes ou an imées .

Par na tu re m ê m e , ce r ta ines informations sont a n a l o g i q u e s , c ' es t -à -d i re q u ' e l l e s

c o r r e s p o n d e n t à des s ignaux qui varient c o n t i n û m e n t dans le t emps et qui peuven t

p rendre une infinité de valeurs distinctes. La parole , la mus ique , les images a n i m é e s

d e la té lévis ion sont des informations de nature ana logique .

D ' a u t r e s informat ions sont par na ture numér iques . D ' u n e façon générale , on peut

cons idé re r q u ' e l l e s correspondent à des s ignaux qui varient de maniè re discrète dans

le t emps et qui peuven t p rendre un e n s e m b l e fini d e valeurs dis t inctes . Par e x e m p l e ,

un texte es t une suite de caractères appar tenan t à un a lphabet d ' u n n o m b r e fini de

s y m b o l e s : c ' es t une information de nature numér ique .

Les i n f o r m a t i o n s numér iques son t f ac i l emen t t r ans fo rmées en u n e su i te d e

d o n n é e s b ina i res g râce à une opération de c o d a g e qui fait co r re spondre à c h a q u e

s y m b o l e d e l ' a l p h a b e t u n e conf igura t ion b ina i r e pa r t i cu l i è re . P l u s i e u r s c o d e s

ex i s ten t p o u r l ' e n s e m b l e des caractères couran ts (les vingt-six lettres de l ' a lphabe t ,

les chiffres, les symbo les de ponctuation, les symboles mathémat iques , etc .) , on peut

é g a l e m e n t en imag ine r pour des symboles g raph iques afin de créer des images fixes.

1.1.2. Nature des transmiss ions

La t r a n s m i s s i o n des in fo rmat ions sur un s u p p o r t peut ê t re a n a l o g i q u e ou

n u m é r i q u e selon que le s ignal transporté varie de man iè re cont inue ou discrète dans

le t emps , et que son espace de valeurs est infini ou non.

Introduction 19

Un s ignal de paro le peut m o d u l e r de man iè re ana log ique l ' a m p l i t u d e ou la

fréquence d ' u n e onde porteuse avec des variat ions dans le t emps qui sont con t inues .

On parle de t ransmiss ion a n a l o g i q u e .

Une suite de d o n n é e s b ina i res pe rmet de cons t ru i re un s ignal qui p rend , par

exemple , deux valeurs 0 et 1 et qui varie dans le t emps à des interval les de t emps

réguliers k T o ù k est un entier. On parle de t ransmission numér ique .

Mais la cor respondance entre nature de l ' information et nature de la t ransmiss ion

ne se réduit pas à une telle bijection. Il est possible de t ransformer une informat ion

ana log ique pour la met t re sous forme numér ique et ensui te la t r ansme t t r e . Ce t t e

opérat ion s 'appl ique aussi bien à un signal de parole q u ' à une image fixe, une bande

son hau te fidélité ou des images de télévision an imées e t en couleur .

Au jou rd 'hu i la quasi- total i té des t ransmiss ions sont numér iques . Seul l ' a ccès au

réseau té léphonique , c ' es t -à -d i re la l iaison entre le pos te t é léphonique et le réseau ,

es t e n c o r e m a j o r i t a i r e m e n t a n a l o g i q u e . N o u s c o n s i d é r o n s d a n s ce t o u v r a g e

seulement les t ransmiss ions numér iques .

1.1.3. Exemples d' informations à transmettre

A l ' a ide de q u e l q u e s e x e m p l e s , nous i l lustrons la var ié té des i n fo rma t ions à

t ransmett re et d e leurs caractér is t iques .

Données a l p h a n u m é r i q u e s

La t ransmiss ion de d o n n é e s a lphanumér iques répond à de mu l t i p l e s b e s o i n s .

Dans le cadre du courr ier é lec t ronique , on cherche à t ransmet t re le plus souvent de

cour t s textes cons t i tués de ca rac tè res . La mé t h o d e la plus s imp le pour le c o d a g e

consis te à associer à chaque carac tère un mot de 7 ou 8 bits c o m m e avec le c o d e

A S C I I (vo i r a n n e x e 1). Si un c a r a c t è r e est c o d é par un oc te t , un c o u r r i e r

é lectronique de 4 0 l ignes de 4 0 caractères tient en 1 600 octets , soit 12,8 k b i t 1 . U n e

page de textes d ' u n livre impr imé fait typiquement 2 4 0 0 octets . U n chapi t re de l ivre

d ' u n e t rentaine de pages est codé en environ 600 kbit sans cons idé re r la mise en

forme. Le roman Le comte de Mon te -Cr i s to comprend de l 'o rdre de 3 mi l l ions de

caractères , soit 24 Mbit .

On voit donc que la taille de l ' informat ion peut cons idé rab lemen t varier . D a n s

cer ta ins cas , il peut être in téressant d 'u t i l i ser des t echniques de c o m p r e s s i o n pour

réduire la taille des données à t ransmett re . Dans d ' au t re cas , on dés i re pr ivi légier la

1. Le terme kbit est l'abréviation de kilobit de la même façon que km est l'abréviation de kilomètre. Il est donc invariable.

20 Introduction aux réseaux

s i m p l i c i t é en a d o p t a n t un c o d a g e t rès s i m p l e c o m m e le c o d e A S C I I sans

compres s ion .

L a voix

La voix est une onde sonore dont les f réquences sont inférieures à 4 0 0 0 Hz. Un

m i c r o p h o n e t r ans fo rme cet te onde en un signal é lec t r ique de m ê m e fréquence. Ce

s igna l va r i e c o n t i n û m e n t d a n s le t emps - il est a n a l o g i q u e - m a i s il peut ê t re

n u m é r i s é en un flux régu l i e r de 6 4 kbit/s (un octet tou tes les 125pls) g râce à la

M o d u l a t i o n par Impu l s ion et Codage ou M I C (cf. annexe 1 ). Les c o m m u n i c a t i o n s

s o n t t r a n s m i s e s d e ce t t e façon à l ' i n t é r i eu r du r é seau t é l é p h o n i q u e . El le a é té

d é v e l o p p é e p o u r un s igna l vocal ma i s s ' app l ique à tout s ignal sonore , b ien que la

rest i tut ion ne soit pas haute fidélité.

Une é tude app ro fond ie d e s caractér is t iques de la voix mon t r e qu ' i l est poss ible

d e la numér i se r à b e a u c o u p plus faible débit . D an s les réseaux de té léphonie mobi le

G S M ( G l o b a l S y s t e m f o r Mobi le c o m m u n i c a t i o n s ) , la voix est ainsi codée à

13 kbi t /s . D e s c o d e u r s p lus récents permet ten t d ' a t t e indre 8 kbit/s avec une bonne

qua l i t é de res t i tu t ion , vo i re 2 400 bit/s p o u r des app l i ca t i ons mi l i t a i res où les

cont ra in tes de qual i té sont moindres .

De p lus , au cours d ' u n e conversat ion, un in ter locuteur parle la moit ié du t emps .

L e s pauses au sein des phrases , le dé t achemen t des sy l labes mont ren t que le signal

voca l es t f r é q u e m m e n t rédu i t à un s i lence . La vo ix n ' e s t d o n c p lus n u m é r i s é e

c o m m e un flux c o n t i n u d ' i n fo rma t ions m a i s c o m m e un flux s p o r a d i q u e : des

p é r i o d e s d ' a c t i v i t é s d u r a n t en m o y e n n e 1,4 s e c o n d e su iv i s de s i lence de 1,75

s e c o n d e en m o y e n n e . A v e c un codage à 8 kbi t /s , le flux ob tenu a ainsi un débi t

m o y e n d ' e n v i r o n 4 kbit /s .

I m a g e s fixes

U n e i m a g e es t u n e in fo rma t ion d e t ype a n a l o g i q u e qui est f a c i l e m e n t

n u m é r i s a b l e par d é c o u p a g e en pixels, puis associat ion d 'un n iveau de gris ou d ' u n e

c o u l e u r à c h a q u e p ixe l . La taille d ' u n p ixe l est d e 21 x 21 ( i m 2 pour rendre la

numér i sa t ion non dé tec tab le (résolution util isée par les j o u r n a u x ) . Une photographie

d e 15 x 10 c m 2 cont ient donc 7 000 x 4 700 pixels envi ron.

Le c o d a g e le plus s imple , appelé b i t -map, consis te à assoc ie r à chaque pixel un

n i v e a u de g r i s ou une cou leu r . En supposan t la cou l eu r c o d é e sur 8 bits, notre

pho tog raph ie t ient sur 2 6 0 Mbi t environ ! Si une qual i té m o y e n n e est acceptée (taille

d u pixel p lus impor tan te ) , le codage est réduit à 1 Mbi t .

Un éc ran d ' o r d i n a t e u r 8 0 0 x 6 0 0 cont ient 4 8 0 0 0 0 p ixe ls ; si c h a q u e pixel est

c o d é sur 2 4 bi ts (8 bits p o u r chaque couleur rouge , vert et b leu) , une image sur tout

l ' é c r a n est n u m é r i s é e en 11,5 Mbi t et son aff ichage en m o i n s d ' u n e s e c o n d e

nécess i te une car te v idéo d ' u n e capacité de t ra i tement supér ieure à 11,5 Mbi t / s .

Introduction 21

N o u s voyons que la taille des données peut être cons idérable , mais , de m ê m e que

pour la voix , des techniques de compress ion sont poss ib les . En généra l , la cou leur

d ' u n pixel est corré lée avec la couleur du pixel voisin. De façon très simplif iée, il est

plus é c o n o m i q u e de coder la différence de couleur entre un pixel et son voisin plutôt

que la cou l eu r de ce lui -c i . La norme J P E G ( Jo in t P h o t o g r a p h i e Exper t s G r o u p )

permet de coder des images fixes de quali té pho tograph ique en réduisant la taille de

l ' image d ' un facteur 20 par rapport à un codage s imple.

Images an imées

Les s é q u e n c e s an imées sont ob tenues par une success ion d ' i m a g e s fixes à un

ry thme typ ique de 25 images par seconde . Celu i -c i est suf f i samment rapide p o u r

d o n n e r à l 'œi l une impress ion de variat ion con t inue . En prenant une image non

compres sée à 11,5 Mbi t , la séquence an imée produi t alors 25 x 11,5 = 288 Mbi t / s .

Le débi t nécessaire est considérable .

En u t i l i sant les t echn iques de c o m p r e s s i o n de type J P E G c o m b i n é e s avec

l ' exp lo i t a t i on d e s cor ré la t ions t empore l l e s , la n o r m e M P E G - 1 (Mot ion P i c t u r e

Exper t s Gr oup ) permet de réduire le débit produit à 1,2 Mbi t / s . Si les images varient

r ap idement , le flux d ' in format ion est p lus impor tant ; si les images sont quas iment

fixes, le flux est mo ins important .

1.2. Qual i té de service

L e transfert d ' u n e informat ion é lémenta i re entre deux é q u i p e m e n t s peut faire

in tervenir de mul t ip les autres équ ipements et p rovoquer la t ransmiss ion de s ignaux

d e n a t u r e va r i ée s u r des s u p p o r t s é g a l e m e n t va r i é s . La g r a n d e r éus s i t e d e s

t é l écommunica t ions est celle de la t ransparence : l 'u t i l isateur final ne connaî t pas la

nature des suppor ts de t ransmission utilisés, il n ' e s t conce rné que par la q u a l i t é du

s e n ' i c e qui lui est offert et peut expr imer des ex igences dans ce doma ine . La qual i té

de service est souvent appelée Q o S , Quali ty of Service.

Que lques é léments de quali té de service peuvent être d o n n é s :

- la d isponibi l i té des moyens de transfert de l ' informat ion, liée au taux de panne

des équ ipements et des liaisons,

- le taux d ' e r r eu r max ima l , expr imé c o m m e le rappor t entre le n o m b r e de bits dont la valeur est modifiée par rapport au n o m b r e total de bits d ' in format ion émis .

- le débit de transfert,

- le dé la i , c ' e s t -à -d i re la durée entre la déc is ion d ' é m e t t r e l ' i n fo rmat ion et la

récept ion par le dest inataire .

L a quali té de service n 'es t pas une notion absolue . Elle est généra lement liée à la

nature des informat ions t ransmises et du type de besoin. N o u s il lustrons cette variété

de la notion de quali té de service à l 'a ide de divers exemples .

22 Introduction aux réseaux

D o n n é e s a l p h a n u m é r i q u e s , textes et images fixes

Un cour r i e r é l ec t ron ique est une informat ion en général cour te . Il n ' y a pas de

con t r a in t e s de débi t impor t an te s . De p lus on tolère que le courr ier met te p lus ieurs

m i n u t e s à être t r ansmis . En revanche , l ' usager ex ige que son m e s s a g e ne soit pas

p e r d u par sui te de la défai l lance d 'un équ ipement .

I m a g i n o n s q u ' A l e x a n d r e Dumas écr ive de nos j ou r s Le comte de M o n t e - C r i s t o

su r son o rd ina teu r pe r sonne l et le t r ansmet te sous forme d ' u n fichier texte à son

éd i teur . L e f ichier a une tai l le de 24 Mbi t , sans aucune c o m p r e s s i o n . S u p p o s o n s

q u ' i l u t i l ise un m o y e n d e t é l écommunica t ion dont le taux d ' e r r e u r b ina i re ( i .e . la

p robabi l i t é q u ' u n bit soit mal t ransmis) soit 1CH\ Si au cours de la t ransmiss ion , un

seu l é l ément binaire est mal reçu, le texte est modifié. La probabi l i té q u e l ' en semble

du l ivre soit bien t ransmis est de ( 1 - 1 0 - 6 ) 2 4 0 0 0 0 0 0 = 4 x l 0 - 1 ' . Il est p ra t iquement

cer ta in q u ' i l y a une e r reur dans le texte reçu par l ' édi teur , si a u c u n e vérif icat ion

n ' e s t faite. Si A l e x a n d r e D u m a s transfère le fichier pendant la nuit , un débi t mo d é ré

peu t conveni r : à 9 6 0 0 bit /s , le transfert dure une quaranta ine de minu tes . Le m o y e n

d e t é l é c o m m u n i c a t i o n peut rajouter un délai de p lus ieurs d iza ines de minu tes sans

i m p a c t impor t an t p o u r l ' éd i t eu r . C e t e x e m p l e i l lus t re que le t aux d ' e r r e u r est

g é n é r a l e m e n t le fac teur pr incipal d e qual i té de serv ice pour la t r a n s m i s s i o n de

f i ch ie r s et q u e le dé l a i n ' a pas d ' i m p o r t a n c e ( l ' i m p o r t a n c e du déb i t d é p e n d

é t ro i t ement de l 'u t i l i sa t ion) .

L e s j o u r n a u x s o n t m a i n t e n a n t c o m p o s é s d i r e c t e m e n t pa r o r d i n a t e u r s . I ls

c o m p o r t e n t du t ex te et d e s images fixes m a i s , dans ce r t a ines p a r u t i o n s , t ex t e s

c o m m e pho tograph ie s sont cons idérés c o m m e des images et t r ansmis tels que ls (en

b i t -map) . Le quot id ien L i b é r a t i o n 2 t ient ainsi sur 220 M o soit 1,8 Gbit . C o m m e dans

l ' e x e m p l e p r é c é d e n t , il y a une nécess i t é q u e l ' i n fo rma t ion soi t c o r r e c t e m e n t

t r a n s m i s e de l ' a t e l i e r d e c o m p o s i t i o n à l ' i m p r i m e u r . N o t o n s c e p e n d a n t q u e la

so lu t ion b i t - m a p p e r m e t d e suppor ter des er reurs d e t ransmiss ion isolées : un pixel

e r roné pa rmi des p ixe ls correc ts est non détectable à l 'œi l . Un taux d ' e r r eu r de 10~ ( '

e s t a lors a ccep t ab l e . L ' e x i g e n c e p r inc ipa le s ' e x p r i m e en t e rme de d i sponib i l i t é :

l ' i m p r e s s i o n ne do i t p a s ê t re re ta rdée à c a u s e de l ' i n d i s p o n i b i l i t é d u r é s e a u

in fo rmat ique . L a qual i té de service doit p rendre en compte ce facteur. Le transfert

doi t de plus être rap ide , il faut donc un débit assez élevé : avec un liaison à 2 Mbi t / s ,

le transfert du quot id ien d e m a n d e envi ron 15 minu tes .

L o r s q u ' o n c o n s u l t e un se rveur W e b ou Min i t e l , on est d a n s le cas d ' u n e

a p p l i c a t i o n i n t e r a c t i v e : on t r ansme t q u e l q u e s i n f o r m a t i o n s p o u r d e m a n d e r

d ' a f f i cher une p a g e d ' é c r a n que le serveur t ransfère ensui te . L a qual i té de serv ice

d é p e n d d e p lus ieurs pa ramè t r e s : d i sponib i l i t é , dé la i , rapidité d e t r ansmiss ion de la

page . N o t o n s que les flux générés sont l a rgement d i s symét r iques : une c o m m a n d e

2. Renseignements aimablement fournis par le service informatique de Libération.

Introduction 23

t r a n s m i s e vers le se rveur peut être c o d é e sur q u e l q u e s d i za ine s d ' o c t e t s : en

r e v a n c h e , le c h a r g e m e n t de la page peut d e m a n d e r la t r ansmiss ion d e p lu s i eu r s

cen ta ines de ki lo-octe ts s'il y a des i m a g e s (à 64 kbi t /s , le c h a r g e m e n t est de 13

secondes pour 100 kilo-octets) . Les flux sont de plus très sporadiques : on d e m a n d e

le c h a r g e m e n t d ' u n e page , pu is on la regarde pendant que lques minu te s au bout

desque l l e s on consu l te une nouvel le page . Le débi t m o y e n exigé peut être faible

(environ 500 bit/s si l 'usager charge 1 page de 100 kilo-octets toutes les 2 minu te s )

m a i s le débi t i n s t an tané do i t ê t re r e l a t i v e m e n t i m p o r t a n t si on ne veu t p a s

impat ienter l 'usager !

La voix

C o m m e nous l ' avons vu, la voix est un flux produit par une source (le locuteur)

pu is numér i s é . L e débi t produi t peut être faible si les t echn iques de c o m p r e s s i o n

sont u t i l i sées . Il est essent ie l que le flux soit r égénéré à l ' a r r ivée avec le m ê m e

r y t h m e , sans quoi la conversa t ion est inaudible . Cependan t , on peut to lérer un taux

d ' e r r e u r assez impor tan t en c o n s e r v a n t une b o n n e c o m p r é h e n s i o n : l ' a u d i t e u r

en tend, par exemple , des c l aquement s subits ou un son méta l l ique qui peuvent être

désagréables mais n ' empêchen t pas la communica t ion .

D a n s le cas d ' u n e communica t ion t é léphonique , le délai doit être le p lus réduit

poss ib le ; dans le cas , par e x e m p l e , d ' u n e diffusion d ' émi s s ion r a d i o p h o n i q u e , il

peut avoir une valeur plus é levée mais doit être constant .

Un autre é lément de la quali té de service pour les communica t ions t é léphoniques

est la d isponibi l i té des m o y e n s de t ransmiss ion . Un usager peut être e m p ê c h é de

té léphoner à cause de la panne d 'un équ ipement mais aussi par manque de ressource

dans le réseau. Pour faire un appel depuis un té léphone portatif, il faut d i sposer d ' u n

canal radio (par exemple une fréquence radio) . Si, au m o m e n t où on tente de faire

l ' appe l , aucun cana l n ' e s t d i sponib le , l ' appe l é choue . L a probabi l i té d ' é c h e c d ' u n

appel intervient ici fortement dans la qual i té de service.

Les images an imées

D e la m ê m e façon que p o u r la voix, la t ransmission d ' i m a g e s an imées ex ige q u e

le flux d ' o r ig ine soit resti tué au ry thme où el les ont été produi tes . Il y a donc des

contra in tes de délais . De plus, le débit requis est beaucoup plus important .

En conlus ion , définir la qual i té de service nécessi te une analyse précise du type

d 'u t i l i sa t ion recherchée et de la nature des informat ions à t ransmett re . L a qual i té de

service dépend généra lement de la disponibi l i té , du débit , du délai , du taux d ' e r r eu r

ma i s l ' impor t ance respect ive de chaque aspect peut g r a n d e m e n t varier su ivant les

appl icat ions .

24 Introduction aux réseaux

1.3. H i s t o r i q u e

1.3.1. Systèmes central isés

L e s c i r c u i t s l o g i q u e s e t la m é m o i r e qui s u p p o r t a i e n t l ' i n t e l l i g e n c e d e s

o rd ina teu r s cen t raux ont longtemps été des é léments coûteux par rapport aux l ignes

d e t r ansmiss ion et aux terminaux. O n cherchai t donc à les rentabi l iser au mieux en

les me t t an t en c o m m u n au service d ' u n n o m b r e m a x i m a l d 'u t i l i sa t eu r s d a n s des

s y s t è m e s cen t r a l i s é s . La dis t r ibut ion des fonc t ions au sein d ' u n tel sy s t ème étai t

s imple : le m a x i m u m dans le système cen t ra l .

D a n s les p remie r s sy s t èmes té lé informatiques, les te rminaux ne con tena ien t que

d e s fonc t ions d e ges t ion d e s t ransmiss ions et l ' in ter face avec les u t i l i sa teurs . L e

logiciel du sys t ème central assurait le cont rô le du par tage des ressources ( m é m o i r e ,

f i ch ie r s . . . ) entre les différentes applications. L ' a c c è s à distance impliquai t des outi ls

de cont rô le d ' a c c è s e t de par tage de m é m o i r e ou de données .

D ' a u t r e part , le sys t ème central devai t faire face à des défai l lances éventuel les et

d o n c con ten i r des m é c a n i s m e s de reconf igura t ion . Il assurai t éga lemen t la ges t ion

d e s t e rminaux qui lui é ta ien t connectés et offrait des fonct ions de pro tec t ion des

d o n n é e s . Les c o m m u n i c a t i o n s étaient gérées par des procédures de c o m m u n i c a t i o n .

N o u s en déta i l le rons quelques-unes dans la suite.

Le n o m b r e d e t e r m i n a u x augmen tan t , la c o n n e x i o n d i rec te d e t e r m i n a u x à

l ' o rd ina t eu r central devin t coûteuse :

- le matér ie l nécessa i re à la connexion d ' un te rmina l à l 'o rd ina teur représenta i t un coût non n é g l i g e a b l e et la gestion des t e r m i n a u x mobi l i sa i t la pu i s sance de l ' o rd ina t eu r pour des tâches auxquel les il n ' e s t pas toujours adapté ;

- les l ignes de t r ansmiss ion e l l e s -mêmes c o m m e n ç a i e n t à représen te r un coût i m p o r t a n t a l o r s q u ' e l l e s ava ien t un fa ib le t a u x d ' u t i l i s a t i o n (un t e r m i n a l d ' in t e r roga t ion de bases de données est inactif entre 30 et 70 % du t emps où il est en c o m m u n i c a t i o n ) .

On vit d o n c appa ra î t r e tout d ' abo rd d e s l i a i sons mul t ipo in t s qu i pe rmet t en t à

p lus ieurs t e rminaux de par tager un m ê m e support , mais qui gardent l ' en semble des

t r a i t e m e n t s au n i v e a u d u sys t ème c e n t r a l , pu i s d e s m u l t i p l e x e u r s e t d e s

c o n c e n t r a t e u r s et enfin des ordinateurs f ron taux .

Les mu l t i p l exeu r s o u les concent ra teurs assurent à un moindre coû t les fonct ions

d e c o m m u n i c a t i o n et de t ransport en « concentrant » le trafic de plusieurs te rminaux

(d i t s b a s s e v i tesse) sur un m ê m e suppor t de t ransmiss ion (dit h a u t e vi tesse) . Le

m u l t i p l e x e u r est s o u v e n t un équ ipemen t câb lé qui c o n s e r v e le trafic de c h a q u e

t e r m i n a l , tel que l ( a v e c les s i lences , pa r e x e m p l e ) . Le c o n c e n t r a t e u r est un

é q u i p e m e n t p lu s « in t e l l i gen t » qu i a s su re p lu s i eu r s fonc t ions de con t rô l e de

t r a n s m i s s i o n sur la l ia ison haute v i t e s se ( s tockage , t r a i t ement des in fo rmat ions ,

c o m p r e s s i o n , protec t ion cont re les erreurs , etc .) .

Introduction 25

Les frontaux sont des min i -o rd ina teurs assurant les fonct ions de con t rô le d e s

communica t i ons pour le compte de l 'o rd ina teur central , déchargean t ainsi ce lu i -c i .

Le frontal est relié au sys tème central par une liaison part icul ière , t rès r ap ide . Il peut

a s s u r e r d e s f o n c t i o n s de s t o c k a g e m o m e n t a n é d e s m e s s a g e s , il g è r e

au tomat iquement les ordres d ' é c h a n g e d ' in format ions vers les différents t e rminaux

et les incidents liés aux t ransmiss ions .

1.3.2. Réseaux de transmission

L' in t roduct ion d ' un r é seau de données mai l lé permet de cons t i tuer d e s r é seaux

généraux dans lesquels :

- un terminal peut accéder à différents ordinateurs pour bénéficier d ' u n e variété

de services ;

- il exis te de mul t ip les c o m m u n i c a t i o n s s imul tanées , les r e s sources du réseau

étant par tagées entre elles ;

- les c o m m u n i c a t i o n s entre ord ina teurs pe rmet ten t de réal iser des app l i ca t ions

informatiques dis t r ibuées .

C e t t e é t ape c o ï n c i d e a v e c l ' a p p a r i t i o n d e t e r m i n a u x i n t e l l i g en t s c a p a b l e s

d ' a s su re r eux aussi des fonct ions de t ra i tement local des d o n n é e s et de met t re en

œ u v r e des p rocédure s d e c o m m u n i c a t i o n c o m p l e x e s . D a n s un réseau ma i l l é , on

dis t ingue donc :

- le sous-réseau de commun ica t i on permet tant de met t re en co r r e spondance tout

un ensemble d 'usagers (munis d ' équ ipemen t s informat iques très variés) et d ' a s s u r e r

ainsi un partage des ressources de communica t ion entre ces usagers ;

- les u s a g e r s e u x - m ê m e s , qui p e u v e n t ê t re « a b o n n é s » à un s e r v i c e de

communica t ion donné ou cl ients passagers et dûment identifiés.

Le sous - r é seau de c o m m u n i c a t i o n est formé d ' u n e n s e m b l e de l i gnes de

t r a n s m i s s i o n et de n œ u d s de c o m m u t a t i o n . C e u x - c i sont des m i n i - o r d i n a t e u r s

spéc ia l i sés : ils assuren t des fonct ions de surve i l l ance du réseau , de co l lec te de

s ta t i s t iques , de choix des c h e m i n s . . . Ils sont donc géné ra l emen t cons t i tués d ' u n

p r o c e s s e u r spéc i a l i s é d a n s les fonc t ions de c o m m u t a t i o n et de g e s t i o n d e s

t ransmiss ions et d ' un processeur général chargé des autres fonct ions ( taxat ion par

exemple ) .

Dans les années 1970 et 1980, on pouvait identifier trois types de réseaux au sein

d ' u n e en t r ep r i s e : le r é seau i n fo rma t ique , le réseau b u r e a u t i q u e et le r é s eau

té léphonique .

Le r é s e a u i n f o r m a t i q u e pe rme t t a i t d e re l ier p lu s i eu r s t e r m i n a u x ou m i n i ­

ordinateurs à une machine centrale sur laquelle s 'exécuta ient géné ra lemen t tous les

p r o g r a m m e s ( in fo rma t ique de ges t ion de l ' en t r ep r i se : pa ie , fac tures , b o n s d e

26 Introduction aux réseaux

c o m m a n d e , ges t ion d e s tocks , etc.). Cet te s t ruc ture cen t ra l i sée était c a lquée sur

l ' o rgan i sa t ion de l ' en t rep r i se e l le -même et faisait appara î t re des matér ie ls souvent

h o m o g è n e s , p rovenan t d ' u n m ê m e constructeur .

Le r é s e a u b u r e a u t i q u e était constitué de micro-ord ina teurs semblab les reliés en

réseau local pour pa r tager des ressources c o m m e les impr iman tes . Les informat ions

c i r c u l a n t su r c e r é s e a u loca l é t a i e n t le p l u s s o u v e n t s a i s i e s e t t r a i t é e s

i n d é p e n d a m m e n t de cel les traitées par le réseau informat ique, les deux réseaux étant

séparés .

Le r é s e a u t é l é p h o n i q u e était une t ro is ième infras t ructure , souven t admin is t rée

pa r une autre d i rec t ion q u e cel le de l ' in format ique , uti l isant des m o y e n s techniques

au tonomes .

D e v a n t la t rès g r a n d e variété de produi t s offerts par les cons t ruc teurs , chacun

p roposan t des solu t ions de communica t ion adap tées à sa p ropre g a m m e d e mach ine s

e t g é n é r a l e m e n t i n c o m p a t i b l e s avec ce l l e s des au t res , un beso in t rès fort de

n o r m a l i s a t i o n s ' e s t fait sent i r . E n 1976 es t né un m o d è l e c o n c e p t u e l p o u r

l ' i n t e r c o n n e x i o n d e s sy s t èmes ouver ts s t ruc turé en sept c o u c h e s p e r m e t t a n t de

cons t ru i re une a rch i tec ture de réseaux entre des mach ines hé té rogènes . Ce modè le ,

normal i sé au plan in ternat ional par l ' I S O - ' , es t appe lé aussi modè le de référence ou

m o d è l e O S I ( O p e n Sys t ems I n t e r c o n n e c t i o n ) . Il s ' a p p l i q u e p r i n c i p a l e m e n t aux

réseaux informat iques et bureaut iques .

L ' i n f o r m a t i q u e a é v o l u é dans le m ê m e t e m p s vers une d ivers i f ica t ion des

m a c h i n e s ( c o n c e n t r a t e u r s , f rontaux, o r d i n a t e u r s , s u p e r - o r d i n a t e u r s ) avec , p o u r

c h a c u n e d ' e n t r e e l l e s , des logiciels pu issants et aux n o m b r e u s e s fonct ionnal i tés .

R e m a r q u o n s enf in q u e l ' en t repr ise s 'es t t r ouvée , souven t m a l g r é el le , face à une

i n f o r m a t i q u e h é t é r o g è n e du s imple fait des fus ions , r acha t s , r éo rgan i sa t ions de

soc ié tés . L e m o d è l e de référence e s t a lors une solut ion théor ique au p r o b l è m e de

l ' hé té rogéné i té des instal la t ions réseaux et informat iques .

1.3.3. R é s e a u x mult imédias

De n o m b r e u x p r o g r è s t e chn iques et t e c h n o l o g i q u e s on t fait é v o l u e r les

r é s e a u x d e p u i s le d é b u t d e s a n n é e s 1980 : a p p a r i t i o n d ' i n f r a s t r u c t u r e s de

t é l é c o m m u n i c a t i o n s numér iques avec de hau ts déb i t s et codage d ' u n e informat ion

sous des formes de p lus en plus rédui tes . La parole au début des années 1980 était

s y s t é m a t i q u e m e n t c o d é e sur 6 4 kbit/s et les débi t s poss ib les sur des l ia isons longues

d i s tances é ta ient de l ' o rd re de 2 Mbit /s . Depu i s 1995, la paro le peut être codée à 8

kbit/s sans perte d e qual i té et une fibre op t ique pe rmet de d i sposer d ' u n débi t de 155

3 . ISO : organisation internationale de normalisation (voir annexe 2).

Introduction 27

Mbi t / s . Là où 30 communica t i ons té léphoniques étaient env i sageab les , on pourra i t

en faire passer main tenant plus de 15 000 !

Il est donc poss ib le d ' avo i r un m ê m e réseau pour t ransmet t re des in format ions

var iées ( c o m m u n i c a t i o n s t é léphoniques , f ichiers , images fixes ou a n i m é e s , e tc . ) .

Cel les-ci emprun ten t des ar tères de t ransmission à très haut débi t , appe lées souvent

a u t o r o u t e s d e l ' in format ion .

L e s s o l u t i o n s t e c h n i q u e s ont d o n c é v o l u é . C e p e n d a n t , du po in t de vue

archi tec tura l , e l les reprennent toujours la ph i losophie en couches , concep t de base

des r é seaux d é v e l o p p é d a n s le modè l e de ré férence q u ' i l es t impor t an t de bien

comprendre .

1.4. P lan d e l ' ouvrage

Da ns cet ouvrage , nous nous a t tachons à donner les bases indispensables p o u r la

compréhens ion des archi tec tures de réseaux. N o u s abou t i s sons à la descr ip t ion du

modè l e en couches en commençan t par la descript ion des couches dites « basses ».

L e c h a p i t r e 2 décr i t la cons t i tu t ion d ' u n e l i a i son s i m p l e : un s u p p o r t de

t r ansmiss ion pos sédan t cer ta ines carac té r i s t iques et des é q u i p e m e n t s spéc ia l i sés

dans la t ransmiss ion adaptée au support . Il p résente une interface s tandardisée entre

équ ipemen t s de t rai tement et équipements de t ransmission.

Da ns le chap i t r e 3 , on abo rde la desc r ip t ion d ' u n p ro toco l e d e l ia ison de

données , c ' es t -à -d i re l ' ensemble des règles à respecter pour échanger de façon fiable

des données entre deux équ ipements de trai tement.

Le chapi t re 4 est consac ré aux différentes s t ruc tures de réseaux ainsi q u ' a u x

p rob l èmes généraux d ' ad res sage , de routage, d ' a c h e m i n e m e n t et de gest ion dans un

réseau. Le chapi t re 5 décri t le protocole X 2 5 et donne des é l émen t s sur le re la is de

t rame.

Le chapi t re 6 reprend en détail les pr inc ipes d ' u n e archi tec ture en c o u c h e s et

décri t les g randes fonct ionnal i tés des couches dites « hautes ». Les réseaux locaux

in fo rma t iques et leur in te rconnexion avec les réseaux pub l i c s ou p r ivés g r a n d e

d is tance sont abordés au chapitre 7. Les grandes l ignes du pro tocole IP et du réseau

Internet sont présentées dans le chapitre 8.

Le chap i t r e 9 est c o n s a c r é aux dif férents r é s e a u x t é l é p h o n i q u e s , r é s e a u x

t é l é p h o n i q u e s c l a s s ique , R N I S (Réseau N u m é r i q u e à In tégra t ion de Se rv i ce s ) ,

r é s e a u x m o b i l e s et futurs r é s e a u x à hau t déb i t . L e c h a p i t r e 10 d o n n e une

introduct ion é lémenta i re à la modél isat ion et au d i m e n s i o n n e m e n t de réseaux. Enfin

le chapi t re 11 donne un panorama des réseaux et services de t é l écommunica t ions .

28 Introduction aux réseaux

En a n n e x e , sont d o n n é s que lques c o m p l é m e n t s , c o m m e une p résen ta t ion du c o d a g e d e s i n f o r m a t i o n s et des t e c h n i q u e s de c o m p r e s s i o n ( a n n e x e 1), d e s p r i n c i p a u x o r g a n i s m e s de normal isa t ion (annexe 2) e t des m o d e m s c o u r a m m e n t u t i l i sés ( a n n e x e 3) . Un glossai re e t une b ib l i og raph ie v i e n n e n t c o m p l é t e r cet o u v r a g e .