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TP1-ESDN-01 : Les réseaux informatique#

Objectifs#

acquérir le vocabulaire informatique des réseaux
identifier les différents éléments d’un réseau informatique et les éventuelles faiblesses
distinguer la localisation des données transitant sur un réseau informatique
comprendre un protocole par commutation de paquets

Les réseaux informatiques#

Derrière l’écran, il y a une infrastructure

Un réseau informatique est une infrastructure qui permet à un ensemble de machines de communiquer entre elles des données informatiques. Ces données informatiques sont formées, comme nous l’avons vu, de bits.

Ces machines peuvent être :

des serveurs web (comme gymnase de Beaulieu)
des serveurs mail (comme Eduvaud)
des serveurs de fichiers (comme fs10 -> enseignement)
des ordinateurs de bureau comme la machine que vous utilisez actuellement
ou votre smartphone …

Ces machines sont reliées entre elles par toute une infrastructure active et passive. Un élément actif du réseau est un équipement qui est chargé d’assurer la répartition des signaux alors qu’un élément passif ne l’est pas (comme une antenne ou un câble réseau).

Réseau domestique#

Voici un réseau que vous connaissez bien, celui de votre maison.

Exercice 1 : les différents éléments d’un réseau domestique#

Sur l’image, distinguez les

éléments actifs
éléments passifs

avec leur nom et écrivez-les sur une feuille

Exercice 2 Le réseau du gymnase#

A l’aide de google, ChatGPT ou n’importe quel outil de recherche que vous jugerez utile, identifiez et nommez les différents éléments physiques actifs et passifs nécessaires au fonctionnement d’un réseau informatique plus grand qu’un réseau domestique tel que celui du gymnase de Beaulieu.

Vous devez être capable de répondre aux questions suivantes :

Qu’est-ce qu’un réseau filaire ?
Les ordinateurs de la salle B-310 fonctionnent-ils en WIFI. Sinon, comment ?
Qu’est-ce qu’un switch ? Un hub ? Un routeur ?
Comment est connectée l’imprimante de la salle ?

Communiquer sur un réseau informatique#

Pour pouvoir communiquer, il faut se mettre d’accord sur des règles. C’est ce que l’on appelle un protocole de communication

On peut faire une analogie avec un appel téléphonique qui doit suivre un certain nombre de règles:

tel

Exercice 3 : protocole de communication téléphonique#

Sur une feuille, décrivez les différentes règles d’une communication téléphonique. Etablissez le protocole de communication. A chaque étape, il doit y avoir deux participants.

participant1 -> participant2
participant2 -> participant1

etc..

Protocole par commutation de paquets sur un réseau informatique#

Une donnée (data) transmise sur un réseau informatique peut-être :

une page web
un email
un message sur un réseau social
un son
un fichier texte
etc..

Elle est souvent de grande taille. Statistiquement, plus la donnée est grande, plus il y a des risques pour qu’un élément réseau physique soit défaillant ou qu’une partie du message soit perdu durant la transmission. A la réception, la donnée ne sera pas telle qu’elle avait été envoyée.

Pour résoudre ce problème, on a recourt à la commutation de paquets : une grande donnée (page web, image, email, etc..) est découpée en petits paquets. Chaque paquet peut prendre un chemin différent entre une source et un destinataire. C’est ensuite au destinataire de recomposer la donnée initiale.

packets-switching

Chaque paquet est formé de la donnée brute et de métadonnées (une métadonnée est une donnée qui fournit de l’information sur une autre donnée) qui permet de :

l’acheminer entre une source et un destinataire
sa durée de vie (c’est-à-dire s’il peut être considéré comme perdu et devrait être renvoyé)
le type de service
sa position par rapport à la donnée envoyée
et d’autres informations nécessaire

L’un des protocoles encore largement utilisé est Internet Protocol v4 (ou IPv4). Les paquets IPv4 sont formées d’un en-tête (ou header) qui contient toutes les métadonnées du paquet et des données brutes (data) que l’en-tête décrit.

IPv4 Header

Clients et serveurs#

L’adresse de la source et du destinataire sont les éléments centraux qui permettent de pouvoir acheminer un paquet d’un point A à un point B.

La source (la machine qui envoie des données) est un serveur
Le destinataire (la machine qui reçoit des données) est un client

Client serveur

Adresse IP#

L’adresse d’une machine est décrite sous la forme d’une adresse IP (IP = Internet Protocol). Il s’agit de 4 nombres séparés par des points :

XXX.XXX.XXX.XXX

Cette adresse permet de trouver un ordinateur de façon unique sur le réseau. Une bonne analogie est votre adresse postale : Prénom, Nom, Rue, Ville, Pays.

Exercice 4 (Internet Protocol)#

Répondez aux questions suivantes en utilisant tous les outils à disposition sur votre machine :

moteurs de recherche
ChatGPT
votre cerveau (surtout)
les préférences du système (menu pomme)

Qu’est-ce qu’une adresse IP ?
- combien de bits faut-il pour coder une adresse IP ?
- combien d’adresses IP est-il possible de produire ?
- Pourquoi parle-t-on d’IPv4 ? Mobilisez les connaissances vues au cours pour répondre.
Recherchez l’adresse IP de votre ordinateur. Quelle similitudes avec l’adresse IP de vos voisins
Quelle est l’adresse IP de votre Smartphone ?

Dans un navigateur web de votre préférence, connectez-vous aux adresses écrites sur le tableau.

A quel service correspondent ces adresses ?
Où se situent les serveurs physiques ?

Réseau de réseaux (Internet)#

Le réseau du gymnase est formé de plusieurs réseaux locaux (LAN)

lan .

Internet n’est rien d’autre que l’interconnection de réseaux locaux. Cette interconnection se fait au travers d’un élément actif du réseau appelé passerelle.

La passerelle est un point unique qui permet de router les paquets, c’est-à-dire de diriger ceux qui ne sont pas à destination d’une machine du réseau local, vers le réseau global.

routage

Nom de domaine, nom de machine#

Il est difficile de mémoriser le nom d’une machine avec son adresse IP. Pour faire cela, on utilise un nom. Ce nom est basé sur le Système de Noms de Domaines (en anglais Domain Name System), abbrégé en DNS.

DNS#

Le DNS associe un nom à toute adresse IP.

Le système de noms de domaine est constitué par une hiérarchie. Le sommet est la racine DNS et on la représente par un point . .

La suite de la hiérachie DNS est formée de :

Top Level Domain (TLD) : qui sont les extensions de pays : .ch, .it ou .de, ou des extensions standard : commercial .com, organisation .org, réseau .net. Il existe environ 1800 TLD
un nom de sous-domaine comme par exemple gymnasedebeaulieu, google ou cff

Ces deux éléments (TLD + nom de sous domaine) représentent un nom de domaine et se lit de droite à gauche:

cff.ch
gymnasedebeaulieu.ch
google.ch
google.com

Ce qui vient à droite avant le nom de domaine représente soit

Une machine : l’adresse www.google.ch représente la machine www du nom de domaine google.ch
Un sous-domaine. Au Royaume Uni par exemple, le choix a été fait de régler les adresses avec un TLD et un SLD (Second Level Domain) : .uk est le TLD, suivi d’un SLD (par exemple .com.uk pour les sites commerciaux, .gov.uk pour ceux du gouvernement, etc..)

DNS

ICANN#

A noter (et à réfléchir), c’est l’ICANN (Internet Corporation Assigned Names and Numbers qui attribue les Top Level Domain ainsi que les adresses IP au niveau mondial. C’est une société de droit californien à but non lucratif.

Exercice 5 (DNS et URL)#

En utilisant les outils à votre disposition (notamment les “préfédences du système” (menu pomme en haut à gauche de votre écran), répondez aux questions suivantes :

quel est le nom de votre machine ?
quel est l’adresse IP du serveur www.gymnasedebeaulieu.ch

Exercice 6 : Tout ensemble#

Dessinez, en groupe, les différents éléments physiques du réseau de la salle B-310 et du gymnase avec les différents éléments vus :

type d’élément du réseau
adresse IP
services

Et la vie privée dans tout cela ?#

On constate que:

tous les protocoles, règles et normes sont ouverts par design puisque l’écosystème de machines est très disparate.
toutes les communications ne sont pas cryptées

Des outils comme wireshark ou tcpdump ont été développés. Ces outils permettent de capturer, lire et analyser les paquets IP qui transitent à travers une ou plusieurs interface réseau.

tcpdump

tcpdump via un Terminal

wireshark