Dominique RINGARD VALORSANTEArchitecte Réseau, Télécom, Sécurité et Système d’Informations

XV ème Congrès de la Société Française d’Informatique des Laboratoires

VITTEL 19- 21 Mai 2015

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AGENDA L’histoire des télécom : Une très longue histoire Les premières communications Le début de l’intégration et de la normalisation

commence en 1985 ( Année de création de la SFIL)

Les organismes de normalisation mondiales Les réseaux MPLS Les nouveaux Réseaux IP VPN sur internet Maitrise des coûts et amélioration de la performance Retour d’expérience en 2015

Les premières ondes

1667 : Téléphone à ficelle Considérons une corde tendue entre deux points :

On peut, en grattant ou en tapant cette corde engendrer une onde qui vase propager

Cette onde excite différents modes ou harmoniques de la corde enfonction de la façon dont elle est créée

Fabriquer un téléphone à ficelle : Matériel : 2 pots de yaourt, de la ficelle fine , une aiguille Réalisation : Avec l’aiguille, on perce le fond de chaque pot On passe la ficelle dans les trous et on fait un nœud pour le maintenir

en place. On demande à un ami de se mettre en face et de tendre la ficelle On colle le pot contre l’oreille pendant que l’ami parle doucement et

distinctement dans l’autre pot Que se passe t-il ? Les vibrations de la voix de l’ami font vibrer le pot

de yaourt, lequel fait vibrer la ficelle. La ficelle transmet les vibrationsau pot et on entend la voie de l’ami

Les signes (1) Les indiens d’Amérique utilisent des nuages

de fumée pour retransmettre des messages En 1792, Claude Chappe propose un système

de communications basé sur la transmissionde messages entre des stations espacées (~10km) et situées sur des points élevés : Les messages sont constitués d'une suite de

signaux qui, lus à l'aide d'une longue-vue sur latour précédente, sont reproduits pour être lus de latour suivante

L'idée de génie de Chappe fût d'associer un signal,non pas à chaque lettre du message, mais à un mot(ou à une expression)

92 signes 92 lignes x 92 colonne Répertoire de 8464 "informations"

Les signes (2) Le réseaux de Chappe est national :

Les signes (3)

Le télégraphe optique : ne fonctionne ni la nuit, ni par temps de brouillard et ne

traverse pas les mers. En 1850 : Étendu du réseau = 5 000 km, 534 stations 29 grandes

villes desservies A partir de 1850, il sera remplacé rapidement par le télégraphe

électrique. De capacité limitée, le télégraphe aérien représente

néanmoins une première forme de réseau detélécommunications, hiérarchisé et centralisé

Le retour des ondes (1) 1837: Le télégraphe britannique a été inventé par Sir Charles

Wheatstone (il a aussi inventé l’accordéon) et Sir WilliamFothergill Cooke, ingénieur ; Ce télégraphe utilisait 5 fils pourcoder les lettres

La même année, un inventeur et peintre américain SamuelFinley Breese Morse (1791-1872) a développé le premiertélégraphe américain (breveté en 1840) qui utilisait ce qu’onappelle le code de Morse (point – tiret) transmis via un seul fil

Les deux méthodes sont utilisées pour la transmission dedonnées dans les systèmes informatiques modernes

Le retour des ondes (2)

Le téléphone de Morse Première expérience en 1844 Système électromécanique :

Transmissions par impulsions Impression du ruban-papier

Codage Morse

Le téléphone

Brevet de l’américain Graham Bell en 1876 Premiers déploiements en France vers 1880

9/131

La radio Transmission sans fil par ondes hertziennes Inventeurs

Branly Ducretet Guglielmo Marconi (1874-1937)

1895 : Marconi transmet un signal radio 1896 : Brevet pour le premier télégraphe sans

fil Émission Morse en 1898 Premières émissions diffusées en 1906 1908: Campbell Swinton décrit une méthode

de balayage électronique (electronicscanning) qui présage l’utilisation du tube àrayons cathodiques pour la télévision

La télévision

Vladimir Zworykin (1889-1982) connu pour son invention del'iconoscope (1934), premier d'une longue lignée de tubesélectroniques utilisés en télévision

1927: la première démonstration de TV aux Etats-Unis. Le son esttransmis via les fils téléphoniques

1929: Des signaux de TV en couleur sont transmis. 1928: Vladimir Zworykin invente le Cathode Ray Tube (CRT) qui

sera utilisé comme le premier élément de mémoire d’ordinateur 1928 : L’horloge à cristal de quartz rend possible une précision de

maintenance du temps sans précédent

AGENDA L’histoire des télécom : Une très longue histoire Les premières communications Le début de l’intégration et de la normalisation

commence en 1985 ( Année de création de la SFIL)

Les organismes de normalisation mondiales

Premières comm’ (1) En 1937, George Robert Stibitz (1904 - 1995) du Bell Laboratories

construit une machine numérique électromécanique 1940 : il réalise une connexion entre son ordinateur et une télé

imprimante qui permet de communiquer avec l’ordinateur àdistance (le premier exemple de calcul à distance)

En 1964, Doug Engelbart (né en 1925) construit la première sourisUtilisation commerciale 20 ans plus tard.

1968 : il réalise la première vidéo conférence

Premières comm’ (2) 1967 : Lawrence G. Roberts publie un article sur

Arpanet (ARPA : Advanced Research ProjectsAgency du Ministère de la défense des États-Unis)

1969 : Arpanet est opérationnel (Le premier réseauglobal)

1971: Ray Tomlinson envoie le premier message e-mail

Les années 70 : Développement de l’Ethernet (lesservices en matériel et en logiciel pour faire desréseaux locaux)

1973: ordinateur PC Alto avec une souris,l’Ethernet et une Interface Graphique ; lacontribution principale est faite par Robert Metcalfe(né en 1946) qui a aussi participé au développementde l’Arpanet

1975: Metcalfe développe l’Ethernet pour lespremiers réseaux locaux (LAN)

Premières comm’ (3) 1979 : les premiers téléphones cellulaires sont testés à Chicago et

au Japon 1983 : le passage aux TCP/IP par Cerf et Kahn de l’Arpanet

marque la création de l’Internet global (TCP= TransmissionControl Protocol, IP = Internet Protocol )

TCP/IP est une famille de protocoles qui permettent de partagerles ressources des réseaux globaux. Ils sont le fondement desréseaux modernes

1985 : La SFIL est crée

Premières comm’ (4) 1984 : DNS (Domain Name System) du

Network Working Group. Les adresses sontattribuées par le Network Information Center(NIC) ; pour être visible sur le web il vous fautavoir un nom enregistré dans un DNS

1989 : le World Wide Web (www) est conçupar Tim Berners-Lee au CERN (CentreEuropéen de la Recherche Nucléaire) ; lepremier prototype est créé en 1990

1989 : Le système américain depositionnement par satellite est craqué par unhacker de 14 ans

1991 : Paul Linder et Mark McCahill créent lepremier browser pour l’Internet Gopher

1993 : Mosaic, le premier browser graphiqueest créé par Marc Andreessen (un desf d d N )

Avancées technologiques Apparition du transistor dans les années 1950 Numérisation des communications téléphoniques dans les

années 1970 Convergence voix-données dans les années 1980 suite à la

numérisation du téléphone Numérisation de la télévision

1990 MPEG

Historique de l'intégration (1) Voix, données et images : 3 Réseaux différents ... jusqu'aux années 1980 : réseaux séparés

Historique de l'intégration (2) Première phase d'intégration Fin des années 1980

Numérisation de la téléphonie Voix et données utilisent les mêmes circuits

Historique de l'intégration (3) Deuxième phase d'intégration Fin des années 90

Besoin de communications de données à haut débit La vidéo devient numérique et à haute définition (MPEG2,

MPEG4)

Réseaux d’opérateurs Les POP

Points de(Of) Présence (C'est un nœud auquel on se connectepour accéder à internet. Beaucoup de fournisseurs d'accèsproposent plusieurs POP dans toute la France pour seconnecter sans débourser une fortune encommunication).

Raccordement des utilisateurs sur les POP Via la bouclelocale (Partie du réseau téléphonique comprise entre la prise del'abonné et son central téléphonique ( Orange )).

Interconnexion des POP Réseau maillé Fibres optiques

Problématique des télécoms Comment faire communiquer les ordinateurs sur une seule

ligne ? La solution ?

Coder les données et les informations de contrôle (logique à deuxétats, le binaire)

Les transmettre sur la même ligne Les protocoles

Règles de codage des informations Règles de dialogue entre ordinateurs Gérés par les logiciels et matériels de communication

Les architectures : cadres d'environnement et de définitiondes protocoles

Codage PCMou MIC

PCM (Pulse Modulation Code) pour un signal analogique MIC: Modulation par Impulsion et Codage

Échantillonnage

Quantification

Codage

PECA

Transmission des données Modes d’échange :

Unidirectionnel (simplex) Bidirectionnel à l'alternat (half-duplex) Bi-directionnel (full-duplex)

Simplex Half-duplex Full-duplex

PECA

Qu’est-ce qu’un réseau ? Un réseau est une organisation de voies de

communication entre entités communicantes Un réseau informatique est un dispositif qui permet

l’échange de données numériques entre plusieurséquipements informatiques

Pourquoi ? Relier les ressources informatiques :

Échange de données, de résultats de traitement Permettre l’accès à des ressources distantes

Partage de ressources (disques, imprimantes, ordinateurs etc.)

Problématiques Systèmes répartis (Génie logiciel) :

Partage des ressources Mise en œuvre des applications

Algorithmique : Représentation des données Réseau :

Transmission de données numériques, Contrôle de flux : contrôle de l’ordre Contrôle de qualité de service : délai, erreurs. Accès au support de communication Routage de l’information etc.

Télécoms : Codage & transmission physique

Composants d’un réseau Deux types de composants Composants de traitement :

Ordinateurs, Serveurs, Imprimantes, Etc.

Composants de transmission et de sécurité : Modems, cartes réseaux, Supports de transmission, Commutateurs, Routeurs Firewall, DMZ Etc.

Classification des réseaux Selon la localisation géographique des équipements

Réseau personnel (PAN) Réseau Local d’entreprise (LAN) Réseau Métropolitain (MAN) Réseau Mondial (WAN)

Selon l’applications, usage et information véhiculée Réseau téléphonique, informatique, bureautique, etc. Réseau public ou privé Réseau de donnée, multimédia, etc.

Selon la technique Réseau haut débit, à large bande, etc. Réseau radio, optique, etc. Réseau filaire, sans fil, etc.

Classification courante Réseaux locaux, Local Area Network (LAN)

Communication intra établissements Token-Ring, Ethernet ( Le Grand Gagnant) Réseaux métropolitains, Metropolitan Area Network

(MAN) Réseaux de campus Interconnections d'établissements proches

Réseaux étendus, Wide Area Network (WAN) Réseaux d'opérateurs de télécommunication Longues distances ( Hertzien, Satellite, Fibre Optique) Frame Relay, ATM, IP, etc. Internet

Portées des réseaux

Topologies (1) Architecture physique : définit la manière dont les stations sont

physiquement reliées entre-elles Architecture logique : définit la topologie de circulation de

l’information

Topologies (2) Mode point-à-point

Majorité des cas d'utilisation en téléphonie et données 2 correspondants Communications full-duplex le plus souvent

Mode point à multipoints Un émetteur vers plusieurs récepteurs Communication unidirectionnelle Multicast (multi-diffusion) : un émetteur vers N récepteurs (N

définit un nombre limité de destinataires identifiés) Broadcast (diffusion) : un émetteur vers "tout le

monde« Récepteurs non identifiés

Topologie : point-à-point

PECA

Topologie : diffusionPECA

Supports de transmission Agents physiques

Signaux électriques Faisceaux lumineux Ondes

Supports Câbles en cuivre Câbles en Fibre optique Éther

35/131

Équipements d’interconnexion Répéteur : ( Ils sont encore présents dans les LBMs)

régénère le signal d’une ligne. Concentrateur (HUB) (Répéteur multi-port)

Pont : permet d’acheminer les information entre réseaux locaux de

types différents. Commutateur (SWITCH, Pont multi-port)

Routeur : permet de relier des réseaux locaux de telles façon à permettre

la circulation des données d’un réseau à un autre d’une façonoptimale en retrouvant une route à travers les divers ponts ouswitchs pour atteindre la cible

Les routeurs sont devenus des équipements Stratégiques

Normalisation

Motivations

Objectifs

Assurer l’interopérabilité des systèmes hétérogènes Offrir une qualité minimum : Optimisation d’utilisation des

ressources Faciliter la conception, la mise en oeuvre et la maintenance

des systèmes Assurer la pérennité des choix de conception

Organismes Deux organismes de normalisation pour les réseaux informatiques

ISO: International Standardization Organization ; L’ISO est un organismedépendant de l’ONU; les représentants nationaux sont des organismesnationaux de normalisation : ANSI: American National Standard Institute pour les USA AFNOR: Association Française de NORmalisation pour la France DIN: Deutsche Institut Für Normung pour l’Allemagne BSI: British Standard Institution pour le Royaume Uni …

UIT-T: Union Internationale des Télécommunications-sectionTélécommunication qui a remplacé le CCITT (Comité Consultatif Internationalpour le Télégraphe et le Téléphone) ; L’UIT-T comprend des opérateurs et desindustriels des télécoms

Autres organismes : IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers IETF/IRTF: Internet Engineering/Internet Research Task Force EIA: Electronics Industries Association ECMA: European Computer Manufacturer …

PECA

Identification des normes Les normes ISO sont préfixées par IS (ou ISO)

Exemple: IS 8802.3 (Réseau local: Ethernet). Voir le site: www.iso.org

Les normes UIT sont désignées par une lettre suivied’un point et d’un numéro Exemple: V.34 (Modem 33600 bauds) Voir le site: http://www.itu.int/ITU-T/

Les normes IETF sont désignées par RFC suivi d’unnuméro Exemple: RFC 791 (protocole IP) Voir le site: www.ietf.org/rfc.Html

PECA

Le modèle OSI (1) La norme : IS 7498, X.200 (IUT-T)

IS 7498-1 : le modèle de référence OSI de base IS 7498-2 : l’architecture de sécurité IS 7498-3 : la dénomination de l’adressage IS 7498-4 : le cadre général pour la gestion

Modèle de référence fondé sur un principe énoncé par Jules César« Diviser pour régner »

Le principe de base est la représentation des réseaux sous la formede couche de fonctions superposées les unes aux autres ; leurnombre, leur nom et leur fonction varient selon les réseaux

L’étude du système de communication revient alors à l’étude deses éléments et offre une plus grande: Facilité d’étude Indépendance des couches Souplesse d’évolution

PECA

Les couches OSI (1) Une couche correspond à un niveau d’abstraction de la

communication ; Exemples : communication entre applications, communication entre commutateurs communication physique, etc.

Chaque couche offre un ensemble de fonctions particulières Une couche offre des services à la couche supérieure et utilise les

services offerts par la couche inférieure

PECA

Service et protocole Remarque : le service et le protocole sont deux concepts distincts

quoique fréquemment confondus Un service est un ensemble de primitives qu’une couche fournit à

la couche immédiatement supérieure. Un service se rapporte à uneinterface entre deux couches, la couche inférieure étant lefournisseur du service, la supérieure l’utilisateur du service

Un protocole est un ensemble de règles s’appliquant au format et àla signification des trames, paquets ou messages échangés entreentités paires au sein d’une couche. Les entités utilisent lesprotocoles pour implanter leurs spécifications de service. Ellessont libres de changer de protocole pourvu qu’elles ne changentpas la visibilité du service par leurs utilisateurs.

Le service et le protocole sont totalement découplés

Les couches OSI (2)PECA

Les couches OSI (3)

PDU = Protocol Data Unit

PECA

Le modèle OSI (2)

Application : quelles sont lesdonnées à envoyer ?

Présentation : sous quelle forme ? Session : qui est le destinataire ? Transport : où est le destinataire ? Réseau : quelle route faut-il

prendre? Liaison : quelles sont les

caractéristiques du réseau ? Physique : quel est le support

physique ?

PECA

OSI : l’encapsulation PECA

Exemple d’encapsulation

La simplicité du modèle OSI

Notion de bande passante (1)

Notion de bande passante (2)

Internet

En quelques dates 1970 : début de l'Internet

transmission de textes aspect peu attrayant réservé à quelques initiés

1991 : définition des normes WWW (CERN et Tim Berners-Lee)

1992 : premier navigateur : Mosaïc 1992 : volonté politique

les autoroutes de l'information campagne présidentielle aux USA (Al Gore)

1993 : volonté économique Netscape (base du futur Mozilla Firefox) Internet Explorer (Microsoft)

WWW, Internet, Web ? Internet : réseau informatique mondial reposant sur le

protocole de communications TCP/IP, et donnant accès à uncertain nombre de services

Il ne faut pas confondre Internet et WWW, qui n’est qu’undes services offerts !

Internet a été créé pour l’armée américaine en cas d’attaquenucléaire (APARNET)

Internet: le réseau des réseaux Réseaux proposant plusieurs

services Téléphonie, télévision,

communications informatique etc.

Le Web ou WWW (Word Wide Web) utilise Internet !

Réseau: plusieurs ordinateurs reliés entre eux.

Structure hiérarchisée en grappes.

Entre deux machines il existe un chemin physique.

Le Web est une structure, avec des ressources liées par des liens, qui repose sur Internet.

Internet et adresse IP Chaque machine connectée au réseau Internet possède

une adresse unique On parle d’adresse IP (Internet protocol) On peut faire l’analogie avec un numéro téléphonique Ou le courrier postal

Une adresse en quatre nombres séparés par des points; Exemple 194.214.24.250 A une adresse numérique on associe une adresse plus

facile à retenir : « 194.214.24.250 » équivalent a « univ-paris2.fr »

Cette correspondance est effectuée par des serveurs spéciaux, appelés DNS (Domain Name Server)

Principes TCP/IP Théorie : l’idée principale d’Internet est que si un serveur ou

un client (ou tout autre machine servant à la transmissiondes données) disparaît pour une raison quelconque, le réseaucontinue à être accessible pour toutes les machines

Pratique : les principaux serveurs (noms par exemples) sontaux État-Unis, d’où une guéguerre entre l’Europe/USA/Chinepour obtenir les serveurs

Le débit (et la localisation) entre les serveurs est un doncenjeu majeur

Pour connecter une machine à une autre, il y a plusieurschemins possibles (c’est justement fait exprès) ; Lequelchoisir ? Problème du routage

Le routage est maintenant totalement réglé avec IPV6

TCP/IP et OSIPECA

Standard TCP/IP

Les informations Les informations à échanger sont de nature multiple :

Données informatiques Parole Musique Image fixe Séquence vidéo Combinaison de ces différents médias (multimédia)

Ces informations subissent, tout au long du processusde communication, un certain nombre de manipulationset de transformations avant d’être délivrées à leurdestinataire. Ce sont les phases suivantes: Codage Stockage et traitement Transmission sur le support physique

Client/serveur Le Web est considéré comme un système client/serveur. Votre ordinateur joue le rôle du client, tandis que les

ordinateurs distants qui sauvegardent les pages Web sont les serveurs.

L’ordinateur serveur possède un Système d’Exploitation, des répertoires, dont un qui contient les pages Web.

Exemple Internet : clients/serveurServeur

Clients

Client/serveur

Serveur Web Navigateur

Pages(HTML)

Connexion

Etablie

Echanges (HTTP)

Accès Internet

Requis pour les particuliers pour accéder à Internet : Canal de communication

Lignes téléphoniques (analogiques ou numériques) Fibres optiques, câble, satellite

Fournisseur d’accès Système d’exploitation compatible avec le protocole TCP/IP

Logiciels pour utiliser les services

Principaux protocoles sur TCP/IP

HTTP/HTTPS pour les pages web FTP pour les transferts de fichiers SMTP/POP3 pour les mails IRC pour les discussions instantanées NNTP pour les newsgroups SSL pour les transactions sécurisées

Les services

WWW (le World Wide Web, la toile d’araignée mondialeselon le J.O.)

Courier électronique Messagerie instantanée Peer to peer (pair-à-pair) Usenet (newsgroups)