Cours réseaux informatiques ia2

Cours réseaux informatiques Dr. Ouni sofiane 1

Chapitre 1 Rappel desConcepts des réseaux 3

1. Définition des réseaux informatiques• Un réseau informatique (computer network) est un système de communication (ensemble matériel + logiciel) qui permet à un ensemble d’ordinateurs (au sens large) d’échanger de l’information• L’échange d’information n’est pas une finalité en soi. Les réseaux servent avant tout à réaliser des services 4

2.• Caractéristiques des réseaux Zone de couverture géographique (des communications): – LAN (Local Area Network) : Réseaux Locaux, ≈≤ 1Km, comme Ethernet, WiFi • LAN filaire • WLAN (Wireless LAN) : réseaux locaux sans fil WIFI , Quelques centaines de mètres • PAN (Personal Area Network) : interconnexion d’équipements , bluetooth, quelques mètres – WAN (Wide Area Network) : Réseaux à grande distance, > 1Km, un pays, toute la planète, comme Internet (réseau des réseaux). Les WAN assure la connexion des réseaux LAN. – MAN (Metropolitan Area Networks): Réseaux métropolitains, Intermédiaires entre LAN et WAN - qq dizaines de km, ville ou région, comme WIMAX (60Km) • Débit (nombre de bits transmis par seconde) – LAN : 100Mbits/s, 1Gbits/s, 10Gbits/s 5 – WAN : 54Kbits/s, 128Kbits/s, 256Kbits/s,512kbits/s, 1Mbits/s …

Caractéristiques des réseaux• Support de transmission des données – LAN : paires torsadés(RJ45), fibre optique, onde radio ,… – WAN : ligne téléphonique, satellite, câble, Ligne spécialisée,… 6

Caractéristiques des réseaux• Équipements d’interconnexion : – LAN : Hub (concentrateur), switcher (commutateur) ,… – WAN : Routeur, Modem,… 7

Caractéristiques des réseaux• une hiérarchie Modem puis routeur, puis des switchers, puis des Hubs, puis des ordinateursRéseauxdistants :WAN Réseaux Locaux : LAN 8

Caractéristiques des réseauxType de liaisons entre Équipements réseaux• Liaison directe : sans commutation – point à point : entre deux équipements (ordinateurs) – accès multiple : Plusieurs ordinateurs utilisant un même support de transmission• Liaison commutée : utilisation des 9 équipements de commutation

Caractéristiques des réseaux• Liaison directe : Point à Point – point à point : modem, USB, port série, câble croisé réseau (RJ45),… USB USB - port série USB to RS232 (9-pin) Cable Câble réseau : RJ45 10

Caractéristiques des réseaux• Liaison directe : accès multiple • Réseau en Bus utilisant le câble coaxiale Connecteur en T et jonction coaxiale • Réseau avec des HUB (concentrateurs): connecteur multipoints Hub réseau RJ45 et BNC Hub réseau RJ45 et USB 11

Caractéristiques des réseaux• Liaison commutée – Le commutateur assure l’ouverture de lien avec d’autre commutateur afin d’assurer l’acheminement des communications D A Commutateur (switcher) C B 12

3. Les services Internet– le courrier électronique (mail)– le transfert de fichiers (ftp)– l’accès à distance (telnet)– l’accès au World Wide Web– les services utilisant le Web :documentation, commerce électronique, … 13

le courrier électronique (email)• Le-mail permet non seulement denvoyer des textes, mais toutes sortes de fichiers (programmes, images, vidéos, sons), sous la forme de pièces jointes (attachements). 14

le courrier électronique (email) : architecture 15

le courrier électronique (email) : paramétrage 16

le courrier électronique (email) : paramétrage Informations sur lutilisateur: Votre nom: votre nom complet. Adresse de messagerie: votre adresse e-mail Informations sur le serveur: Serveur de courrier entrant (POP3): Serveur de courrier sortant (SMTP): Informations de connexion: Nom dutilisateur: votre nom dutilisateur 17 Mot de passe: votre mot de passe pour lémail

FTP (File Transfer Protocol) : Transfert de fichiersFTP (File Transfer Protocol) est le premier outil qui a été mis à la disposition des utilisateurs pour échanger des fichiers sur Internet.En utilisant FTP, vous serez clients dun modèle client/serveur et vous vous adresserez à un serveur. En effet, en quelques clics, vous pourrez télécharger la dernière version dun logiciel ou inversement, vous pouvez mettre à la disposition des utilisateurs des fichiers ou 18 des logiciels que vous avez créés.

FTP : interface navigateur 19

FTP : architecture 20

Telnet• Telnet (TErminal NETwork ou TELecommunication NETwork, ou encore TELetype NETwork) : Désigne un protocole et une application qui permet de travailler sur un ordinateur à distance. 21

Telnet : connexionpouvoir connecter au serveur TELNET il faut :• Lancer la commande TELNET à partir dun client TELNET• Donner le nom ou ladresse IP de la machine serveur TELNET, le nom de compte dutilisateur et le mot de passe• Le serveur va faire la vérification de ces informations• Les droits dexécuter des commandes dépendent des droits de compte dutilisateur• La connexion est faite, si lauthentification de client est bien réussite, le client peut maintenant saisir une ligne de commande• Le serveur reçoit cette ligne de commande et lexécute. Le résultat de lexécution sera ensuite affiché à lécran de la machine Client.• EXIT est la commande pour quitter le client TELNET. 22

Telnet : utilisation• Accès à une machine distante pour lire et écrire des fichier à distance• Accès à un serveur distante pour exécuter des applications : simulateur de phénomènes physiques …• Accès distant à un serveur email• Accès distant pour configurer un équipement réseaux : routeur, … 23

Telnet : utilisation pourconfiguration routeur ADSL 24

World Wide Web• Le World Wide Web, littéralement la « toile (daraignée) mondiale », communément appelé le Web, parfois la Toile ou le WWW, est un système hypertexte public fonctionnant sur Internet et qui permet de consulter, avec un navigateur, des pages mises en ligne dans des sites. 27

World Wide WebPage web : est un document pouvant contenir du texte, des images, du son, ... et des liens vers dautres documents. Exemple : http://crb.ulco.free.fr/c2i/siteSite web :est un ensemble de pages web reliées entre elles par des liens hypertextes.Serveur web : est un ordinateur hôte qui contient des pages web et les met à la disposition du net. 28

World Wide Web : navigateurLa barre dadresse :• Cest dans cette zone que vous taperez ladresse URL (Uniform Resource Locator) du site à afficher.• Le préfixe http:// se rajoute automatiquement. Il désigne la nature du protocole de communication entre le serveur web et le navigateur : Hyper Text Transfert Protocol.• Si léchange de données est crypté, on utilisera le protocole http sécurisé https:// (site sécurisé). 29

World Wide Web : architecture 30

4. Évolution d’Internet 31

Évolution d’Internet 32

Applications Multimédia surInternet : Vidéo avec WebCAM • Vidéo surveillance • Visualisation de place principale dans les villes • Communication audio visuel Augustine au sud de l’Alaska en Eruption : WebCam du Volcan 33

Applications Multimédia surInternet : Vidéo avec WebCAM• Communication avec voix et vidéo entre deux utilisant : – WebCam – Une connexion Internet – Logiciel de visualisation temps réel : skype, … 34

Applications Multimédia surInternet : Vidéo conférence 35

Téléphonie sur Internet• Voix sur IP (aussi connu sous le nom de VoIP, Téléphonie sur IP, téléphonie Internet) fait référence à la technologie qui permet de router les conversations vocales sur Internet ou un réseau informatique 36

Téléphonie sur Internet• Il y a deux types de téléphones : – Téléphone IP, fonctionne sur le réseaux informatique – Téléphone classique se connectant au réseau téléphonique• On peut passer du réseaux Internet au réseau téléphonique et vise versa 37

5. Évolution d’Internet: réseaux mobiles• Réseaux mobiles : réseaux sans fil, réseaux GSM,GPRS, UMTS… 38

Réseaux sans fil : WiFi• Connexion à Internet via un routeur ADSL sans fil• Impression sans fil sans câble imprimante• Utilisation des ressources (partage de fichier, disque, lecteur CD…) d’une machine distante sans câble. 39

GSM, GPRS : BTS• La «Base Transceiver Station » (BTS) est l’équipement terminal du réseau vers les téléphones portables• Une BTS est un groupement d’émetteurs et de récepteurs fixes.• Elle échange des messages avec les stations mobiles présentes dans la cellule qu’elle BTS contrôle. 40

GSM, GPRS : architecture• BSC « Base Station Controller » contrôleur des BTS• BSC assure l’acheminement des communications d’autres zones• MSC « Mobile Switching Centre » assure l’interconnexion vers le réseaux téléphonique (fixe). 41

Web sur mobile : WAP• WAP : Wireless Application Protocol. Protocole normalisé permettant laccès à lInternet à partir dun téléphone portable. Exemple www.awt.be en Windows mobile 42

Évolution des réseaux mobiles 43

4.5. Convergence des réseaux 44

Évolution des réseaux : débit et technologie 45

6. Concepts de base des réseaux à partir d’exemple de Requête WEB 46

Comment fonctionne un réseau ? 47

6. Notions de protocole 51

Notions de protocole 52

Les protocoles de l’Internet 54

Les protocoles normalisés de l’ISO(International Standards Organisation) Open Systems Interconnection (OSI) 7 6 5 4 3 2 1 55

OSI Reference Model (Condensed Information) 57

Internet Protocols FTP RFC SNMP NFS RPC 959Telnet SMTP RIP Routing protocols BGP DNS OSPF IGRP EIGRPRFC 854 RFC 821 RFC 1058 RFC 1035 ICMP TCP RFC 793 UDP RFC 768 RFC 792 IP RFC 791 ARP RFC 826 X.25 PPP HDLC SLIP LAPB Ethernet/IEEE 802.3 LAN Public telephone network 60

Internet 72

The OSI Reference Model Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Network Layer Layer Data Link Data Link Layer Layer Physical Physical Layer Layer 74

The Physical Layer Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Layer Specifies Network Layer electrical Data Link Data Link Layer connectionLayer Physical Physical Layer Layer 75

The Physical Layer Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Network Layer Layer Amplification Regeneration Data Link Data Link Layer Layer Physical Physical Hub Layer Layer 76

The Data Link Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport DelineationLayer Layer Address Error of Network Formatting DetectionNetwork Layer Data Layer Data Link Data Link Layer Layer Physical Physical Layer Layer 77

The Data Link Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Network Layer Layer Data Link Bridge Data Link Layer & Switch Layer Physical Physical Layer Layer 78

The Network Layer Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Layer End to end Layer Transport routing Network Network Layer Layer Data Link Data Link Layer Layer Physical Physical Layer Layer 79

The Network Layer Connection Application Application Layer Layer Presentation Presentation Layer Layer Session Session Layer Layer Transport Transport Layer Layer Network Route Network Layer r Layer Data Link Data Link Layer Layer Physical Physical Layer Layer 80

source message M application Encapsulation segment Ht M transportDatagram Hn Ht M network(packet)Frame Hl Hn Ht M link(trame) physical Hl Hn Ht M link Hl Hn Ht M physical switch destination Hn Ht M network Hn Ht M M application Hl Hn Ht M link Hl Hn Ht M Ht M transport physical Hn Ht M network Hl Hn Ht M link router physical 82

Chapitre 2:Architecture physique des réseaux et transmission 84

(DCE)(DTE) 87

Normalisation des jonctions 91

Jonction V24 94

Jonction V24 95

Jonction V24 96

Jonction V24 99

Ethernet Encoding Manchester Encoding110 110

Media de transmission• Spécifications des câbles : il est important de tenir compte des considérations suivantes liées aux performances: – À quelles vitesses la transmission de données. Le type de conduit utilisé influence la vitesse de transmission. – Les transmissions doivent-elles être numériques ou analogiques ? La transmission numérique ou à bande de base nécessite des types de câble différents de ceux utilisés pour la transmission analogique ou à large bande. – Quelle distance un signal peut-il parcourir avant que latténuation naffecte la transmission ? Si le signal est dégradé, les équipements réseau ne peuvent ni le recevoir ni linterpréter. La dégradation est directement liée à la distance parcourue par le signal et au type de câble utilisé 118

spécifications pour Ethernet : IEEE, ITU, EIALes spécifications Ethernet suivantes se rapportent au type de câble: 10BaseT , 10Base5 , 10Base210BaseT indique une vitesse de transmission de 10 Mbits/s. La transmission est du type à bande de base ou interprétée numériquement. La lettre T indique une paire torsadée. 119

Câble CoaxialeUn câble coaxial présente plusieurs avantages pour les réseaux locaux. Il peutcouvrir des distances plus longues que les câbles à paires torsadées blindées(STP), à paires torsadées non blindées (UTP) ou ScTP (screened twisted pair).La taille du câble est un paramètre important. Linstallation dun câble coaxialest plus onéreuse que celle dun câble à paires torsadées. Les câbles Ethernetépais ne sont presque plus utilisés ; ils sont désormais réservés à des 120installations spécifiques.

Câble à paires torsadées blindées (STP)Le câble à paires torsadées blindées allie les techniques de blindage,dannulation et de torsion des fils. Chaque paire de fils est enveloppée dansune feuille métallique et les deux paires sont enveloppées ensemble dans unrevêtement tressé ou un film métallique.Lisolation et le blindage augmentent considérablement la taille, le poids et le coût 121du câble

Câble à paires torsadées non blindées (UTP)Le câble à paires torsadées non blindées (UTP) est un média constitué de quatrepaires de fils. Chacun des huit fils de cuivre du câble est protégé par un matériauisolant. De plus, les paires de fils sont tressées entre elles. Ce type de câblerepose uniquement sur leffet dannulation produit par les paires torsadées pourlimiter la dégradation du signal due aux interférences électromagnétiques et radio.La norme TIA/EIA-568-B.2 comprend des spécifications liées aux performances 122des câbles .

Médias optiques 123

• Les connecteurs les plus fréquemment utilisés sont les connecteurs SC (Subscriber Connector) pour la fibre multimode, et les connecteurs ST (Straight Tip) pour la fibre monomode 125

Médias sans fil 130

Connexion d’un ordinateur au sans fils 131

• Pour résoudre le problème dincompatibilité, un point daccès est généralement installé pour servir de concentrateur central dans le mode infrastructure des LAN sans fil. Le point daccès est relié par câble au réseau local câblé pour fournir un accès Internet et la connectivité au réseau câblé. Les points daccès sont équipés dantennes et fournissent la connectivité sans fil sur une zone donnée appelée cellule. La dimension dune cellule dépend de la structure de lemplacement dans lequel le point daccès est installé, outre la taille et la puissance des antennes. Elle est généralement comprise entre 91,44 et 152,4 mètres 132

Infrastructure sans fils à plusieurs pointsd’accès • Pour desservir des zones plus vastes, il est possible dinstaller plusieurs points daccès avec un degré de chevauchement permettant le «roaming» entre les cellules. Dans de nombreux réseaux de points daccès, le chevauchement est important pour permettre le déplacement des équipements au sein du LAN sans fil. Un chevauchement de 20 à 30 % est souhaitable. Comme ce pourcentage favorise le «roaming» entre les cellules, lactivité de déconnexion et de reconnexion peut se produire en toute transparence sans interruption de service. 133

Le câble reliant le port du commutateur au port de la carte réseau delordinateur est un câble droit. 135

Le câble reliant un port de commutateur à lautre est un câble croisé. 136

certification TIA/EIA-568-B• Le bruit est toute énergie électrique dans un câble de transmission qui rend difficile, pour le récepteur, l’interprétation des données venant de l’émetteur. La certification TIA/EIA-568-B exige désormais que les câbles soient testés pour différents types de bruits. 139

Normes IEEE sur les caractéristiques de câblage 141

Connecteur BNC 142

RJ45 143

Fibre optiqueValise de raccordement à froid pourconnecteur ST ou SC Outillage Pince à dénuder 3 diamètres, 250, 900µm et 3mm Pince à kevlar Pince a sertir Colle Ensemble de tubes de colle Epoxy Opticure Anaerobic Adhesive accessoire de mélange pour Epoxy Seringue et aiguille Polissage plaque de travail en verre plateau de caoutchouc Disques de polissage : SC/FC & STbr> Silicon Carbide S 145

Normes IEEE sur les caractéristiques de câblage 146

Conception LAN 147

Conception LANMDF : ((Main distribution facility) le répartiteur principalIDF: (Intermediate distribution facility) Les locaux techniques secondaires(appelés des répartiteurs intermédiaires)HCC : horizontal cross-connectVCC : interconnexion verticale (vertical cross-connect) permet dinterconnecter 148 les divers répartiteurs intermédiaires IDF au répartiteur principal MDF

Conception LAN 149

Conception LAN 150

Conception LAN 151

Conception LAN 152 Table de brassage

Conception LAN 153

HCC & VCC : Câblage horizontale et verticale 154

HCC 155

HCCDans une topologie en étoile simple comportant un seul local technique, lerépartiteur principal MDF comprend un ou plusieurs tableaux d’interconnexionshorizontales (horizontal cross-connect ou HCC). 156

VCCUne interconnexion verticale (vertical cross-connect ou VCC) permetdinterconnecter les divers répartiteurs intermédiaires IDF au répartiteur principalMDF. Un câblage en fibre optique est généralement utilisé car les câbles verticauxdépassent souvent la limite des 100 mètres 157

Chapitre 3 :Réseaux Locaux 159

Chapitre 3 :Local Area Networks (LANs) 160

Key Features of a LAN• High throughput (débit élevé)• Relatively low cost• Limited to short distance• Often rely on shared media (méduim partagé)• (fiabilité) 162

Star Topology• Central component of network known as hub• Each computer has separate connection to hub 163

Ring Topology• No central facility• Connections go directly from one computer to another 164

Bus Topology• Shared medium forms main interconnect• Each computer has a connection to the medium 165

Example LAN : Ethernet• Most popular LAN• Widely used• IEEE standard 802.3• Several generations – Same frame format – Different data rates – Different wiring schemes 166

IEEE 802.2 LAN/MAN Standards 167

IEEE 802 Protocol Layers 168

LAN Protocol Data Units 169

Medium Access Control - Where• Centralized• Decentralized 170

Medium Access Control - How• How • Round Robin – each station in turn is given opportunity to transmit • Reservation – time slots reserved for stream traffic • Contention – all stations compete for time as required - no control 171

MAC 172

Ethernet 173

802.3 Ethernet and Fast Ethernet• CSMA/CD – If medium idle, transmit – Else, wait until idle, then transmit – If collision, transmit jamming signal – Wait random time, transmit 174

MAC Rules and Collision Detection/ Backoff 175

CSMA/CD Operation 176

Types of Collisions 177

CSMA/CD - Protocol1. If the medium is idle, transmit; otherwise go to step 22. If the medium is busy, wait until it is free and transmit immediately3. If a collision is detected, transmit a jamming signal and stop4. Wait a random length of time and try again 178

MAC Frame64 <= length <= 1500 octets 179

Ethernet Frame StructureData:Sending adapter encapsulates network packet (≤1500B)• Preamble:• 7 bytes with pattern 10101010 followed by one byte with pattern 10101011• used to synchronize receiver, sender clock rates 180

Ethernet Frame Structure (more)• Addresses: 6 bytes MAC – if adapter receives frame with matching destination address, or with broadcast address then pass to network-layer – otherwise, discard frame• CRC: if CRC check fails then frame is dropped 181

Ethernet (Mac) AddressingThe MAC address consists of 12 hex digits (48 bits)The first six digits (assigned by the IEEE) represent the OrganizationalUnique Identifier (OUI) which identifies the manufacturerThe last six are assigned by the manufacturer and represent a uniquehardware ID number for the NIC 182

Ethernet Technologies 10BaseT and 100BaseT• 10/100 Mbps rate; latter called “fast ethernet”• T stands for Twisted Pair• Nodes connect to a hub: “star topology”; 100 m max distance between nodes and hub twisted pair hub 183

802.3 10 Mbps Physical Layer 184

802.3 100BASE-T PhysicalLayer Medium Alternatives 185

Interconnecting with hubs• Multi-tier topology extends max distance between nodes• But individual segment collision domains become one large collision domain (causes transmission rate reduction)• Can’t interconnect 10BaseT & 100BaseT Backbone hub ≤100m ≤100m ≤100m hub hub hub ≤100m ≤100m ≤100m 186

Switch• Link layer device – Operate on Ethernet frames rather than bits – examines frame header and selectively forwards frame based on MAC dest address – when frame is to be forwarded on segment, uses CSMA/CD to access segment• transparent – hosts are unaware of presence of switches• plug-and-play, self-learning 187 – switches do not need to be configured

Forwarding switch 1 2 3 hub hub hub• How do determine onto which LAN segment toforward frame?• Looks like a routing problem... 188

Switch: traffic isolation• switch installation breaks subnet into LAN segments• switch filters packets: – same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments – segments become separate collision domains switch collision domain hub hub hub 189collision domain collision domain

Institutional network mail serverto externalnetwork 1Gbps router 1Gbps web server switch IP subnet 100Mbps 100Mbps 100Mbps hub hub hub 100Mbps 100Mbps 100Mbps 190

Token Ring 191

Frame Transmission on a Ring 192

Token Ring Fundamentals IEEE 802.5• Stations take turns sending data: – May transmit only during its turn and only one frame during each turn• Access method: “token-passing” – A token is a placeholder frame• Small “token” packet circulates on ring• As token passes, transmitting station changes token from “free” to “busy” and follows token with data to be transmitted 193

Token Ring Operation 194

IEEE Standard 802.5• • A standard for Token Ring• • Ring consists of point-to-point links• • Can be connected by twisted pair, coax, and fibre optics• • Typical data rate: 4 Mbps à 16Mbp 195

Token Ring LAN Implementation 196

MAU MAU IBM CompatibleIBM Compatible MAU MAU IBM AS/400 197

IEEE 802.4 Token Bus• Same technique as Token Ring but implement in bus topology• Because of complexity of implementation, token bus is not a popular. 198

FDDI• Fiber Distributed Data Interface• 100 Mbps• LAN and MAN application• Use Token Ring technique• Dual rings• Mainly used for large span distance up to 200 km or for very high data rates• Can connect up to 1000 stations• 1 error in 2.5 x 1010 bits 199

FDDI Characteristics Dual Counter-rotating RingsSingle-attached Single-attached Concentrator Stations Dual-attached Dual-attached Concentrator Concentrator • Max Size - 100 Km • Max Nbr Stations - 500 200

Counter-rotating Ring (Self-healing) 201

Wireless networks (Réseaux sans Fil) 202

Les Réseaux WAN 207

Chap 4 : WAN 208

Internetworking devicesDescending in increasing power and complexity• Hubs• Bridges• Switches• Routers 209

HubsAs seen earlier, a hub interconnects two or more workstationsinto a local area network. A simple interconnecting device thatrequires no overhead to operate.When a workstation transmits to a hub, the hub immediatelyresends the data frame out all connecting links.A hub can be managed or unmanaged. A managed hubpossesses enough processing power that it can be managed froma remote location.Hubs continue to become smarter.Some call any interconnection device in a LAN a hub! 210

Hubs connecting segments 211

BridgesA bridge can be used to connect two similar LANs, such as twoCSMA/CD LANs.A bridge can also be used to connect two closely similar LANs,such as a CSMA/CD LAN and a token ring LAN.The bridge examines the destination address in a frame andeither forwards this frame onto the next LAN or does not.The bridge examines the source address in a frame and placesthis address in a routing table, to be used for future routingdecisions. 212

Bridge interconnecting two identical LANs 213

A bridge interconnecting two CSMA/CD networks hastwo internal port tables 214

Switches.It can interconnect two or more workstations, but like a bridge, itobserves traffic flow and learns.When a frame arrives at a switch, the switch examines thedestination address and forwards the frame out the one necessaryconnection. •Workstations that connect to a hub are on a shared segment. •Workstations that connect to a switch are on a switched segment. 215

Workstations connected to a shared segment of a LAN 216

Workstations connected to a dedicated segment of a LAN 217

A Switch with Two Servers Allowing Simultaneous Access toEach Server 218

A server with two NICs and two connections to a switch 219

Switch providing multiple access to an e-mail server 220

Routers (really specialized computers)The device that connects a LAN to a WAN or a WAN to a WAN(the INTERNET! – uses IP addresses).A router accepts an outgoing packet, removes any LAN headers(MAC addr) and trailers, and encapsulates the necessary WANheaders (IP addr) and trailers.Because a router has to make wide area network routingdecisions, the router has to dig down into the network layer ofthe packet to retrieve the network destination address. 221

RoutersThus, routers are often called “layer 3 devices”. They operate atthe third layer (IP), or OSI network layer, of the packet.Routers often incorporate firewall functions. 222

Connections (in general)Bridges for LANs and hubs.Switches for LANs and workstations.Routers for LANs and WANs (the Internet). 223

Linksys Router for Home Network 224

source message M application Encapsulation segment Ht M transportdatagram Hn Ht M networkframe Hl Hn Ht M link physical Hl Hn Ht M link Hl Hn Ht M physical switch destination Hn Ht M network Hn Ht M M application Hl Hn Ht M link Hl Hn Ht M Ht M transport physical Hn Ht M networkHl Hn Ht M link router physical 225

Internet 226

An Internet According to TCP/IP 227

IP Packet Format 229

• Version—Indicates the version of IP currently used.• IP Header Length (IHL)—Indicates the datagram header length in 32-bit words.• Type-of-Service—Specifies how an upper-layer protocol would like a currentdatagram to be handled, and assigns datagrams various levels of importance.• Total Length—Specifies the length, in bytes, of the entire IP packet, includingthe data and header.• Identification—Contains an integer that identifies the current datagram. Thisfield is used to help piece together datagram fragments.• Flags—Consists of a 3-bit field of which the two low-order (least-significant) bitscontrol fragmentation. The low-order bit specifies whether the packet can befragmented. The middle bit specifies whether the packet is the last fragment in aseries of fragmented packets. The third or high-order bit is not used.• Fragment Offset—Indicates the position of the fragments data relative to thebeginning of the data in the original datagram, which allows the destination IPprocess to properly reconstruct the original datagram.• Time-to-Live—Maintains a counter that gradually decrements down to zero, atwhich point the datagram is discarded. This keeps packets from looping endlessly.• Protocol—Indicates which upper-layer protocol receives incoming packets afterIP processing is complete.• Header Checksum—Helps ensure IP header integrity 230

• Source Address—Specifies the sending node.• Destination Address—Specifies the receiving node.• Options—Allows IP to support various options, such as security.• Data—Contains upper-layer information. 231

IP Addressing 232

Global Addressing Scheme• Specified by Internet Protocol• In addition to physical address (contained in NIC), each host is assigned a 32-bit IP address. 233

Internet Addresses• Each interface on the internet must have a unique Internet Address, or IP address.• An IP address is a 32 bit number.• Usually written using Dotted Decimal Notation• Example: – 1000 1100 1111 1100 0000 1101 0010 0001 in binary – 8C FC 0D 21 in hex – 140.252.13.33 in dotted decimal 234

Dotted Decimal Notation• Syntactic form used by IP software to make the 32-bit form shorter and easier to read – Written in decimal form with decimal points separating the bytes 235

Details of IP Addresses• Assigned per interface, not per host, hence... – Routers always have multiple IP addresses.• Three kinds of IP Addresses – unicast: destined for a single host – broadcast: destined for all hosts on a local net (not all hosts on the “internet”) – multicast: destined for all hosts in a specific multicast group.• (We will concentrate for now on unicast addresses) 236

IP Address Hierarchy• 2-part IP address – Prefix: identifies the physical network to which the computer is attached – Network number or id – Suffix: identifies an individual computer on a given physical network – Host id• Unique address – Netid assigned globally – Internet Assigned Number Authority, IANA – Hostid assigned locally• How many bits for Netid and for Hostid?237

Classful IP addressing• 5 different classes to cover the needs of different types of organizations – 3 primary classes: A, B, C• Class type is determined by the first four bits – Netid and hostid have varying lengths, depending on the class type and use byte boundaries• Classful IP addresses are self-identifying• Maximum number of networks and maximum number of hosts for each class? 238

Classes of IP AddressesClass 7 bits 24 bits A 0 netid hostid 14 bits 16 bits B 10 netid hostid 21 bits 8 bits C 1 10 netid hostid 28 bits D 1110 multicast group id 27 bits E 1 1110 (reserved for future use) A: 0.0.0.0 to 127.255.255.255 D: 224.0.0.0 to 239.255.255.255 B: 128.0.0.0 to 191.255.255.255 E: 224.0.0.0 to 247.255.255.255 C: 192.0.0.0 to 239.255.255.255 239

Decimal representation and class ranges of Internet addresses 240

Details of IP Addresses (continued)• Assigned by a central authority – the Network Information Center, or InterNIC (rs.internic.net) assigns network id’s for the entire internet. – Local system administrator gets a network id from the InterNIC, then assigned Id’s to individual interfaces on each host.• The hostid portion may be broken down by a local system administrator into “subnet” and “host”.• Special case addresses: 241

Network and Host Addresses 245

Summary of special IPPrefix Suffix addresses Type of Address Purpose______All 0s All 0s This computer Used during bootstrapNetwork All 0s Network Identifies a networkNetwork All 1s Directed broadcast broadcast on specified netAll 1s All 1s limited broadcast broadcast on local net127 Any loopback testing 246

Routers and IP addresses• An internet is composed of arbitrarily many physical networks interconnected by routers – Each IP address specifies only one physical network. What is the router’s address? – Routers can have more than two interfaces, therefore must be assigned one IP address for each connection.• An IP address identifies a connection between a computer and a network, not a247

routers 248

Subnetting• IP addressing has only two levels of hierarchy• Subnetting - Add another level to address/routing hierarchy: subnetworks 249

Subnetting• 3 levels of hierarchy: Netid, subnetid, hostid• Subnets are visible only within the local site• Masking: process that extracts address of physical network from an IP address.• Subnet masks define variable partition of host part of Class A and B addresses Class B Address 111111111111111111111111 00000000 Subnet Mask (255.255.255.0) Network Number SubnetID HostID Subnetted Address 250

MaskingTo find network or subnetwork address, apply (perform AND)the mask to the IP address 251

Ladresse 193.112.2.166 avec le masque 255.255.255.128 désigne la machine numéro 38 du réseau 193.112.2.128 qui sétend de 193.112.2.129 à 193.112.2.254 (plage de 126 adresses). Les adresses ont été converties en base 2 : 252

CIDR notation• CIDR: Classless Inter-Domain Routing• CIDR notation uses slash notation followed by the size of the mask in decimal example: 128.10.0.0/16• CIDR mask The mask tells you which bits count – Suppose 10.10.9.3 wants to send to 10.10.10.9 • Are we on the same network? • That depends on the mask – If we are 10.10.10.10/24, then no – If we are 10.10.10.10/22, then yes 254

Subnet Mask ConversionsPrefix Subnet Mask Prefix Subnet MaskLength Length/1 128.0.0.0 /17 255.255.128.0 Decimal Octet Binary Number/2 192.0.0.0 /18 255.255.192.0/3 224.0.0.0 /19 255.255.224.0/4 240.0.0.0 128 1000 0000 /20 255.255.240.0/5 248.0.0.0 192 1100 0000 /21 255.255.248.0/6 252.0.0.0 224 1110 0000 /22 255.255.252.0/7 254.0.0.0 240 1111 0000 /23 255.255.254.0/8 255.0.0.0 248 1111 1000 /24 255.255.255.0/9 255.128.0.0 252 1111 1100 /25 255.255.255.128/10 255.192.0.0 254 1111 1110 /26 255.255.255.192/11 255.224.0.0 255 1111 1111 /27 255.255.255.224/12 255.240.0.0 /28 255.255.255.240/13 255.248.0.0 /29 255.255.255.248/14 255.252.0.0 /30 255.255.255.252/15 255.254.0.0 /31 255.255.255.254/16 255.255.0.0 /32 255.255.255.255 255

Summary on IP addressing• Virtual network needs uniform addressing scheme, independent of hardware• IP address: – 32-bit number – 5 classes: A, B, C, D, E – specifies a connection between a computer and a network – Dotted decimal notation and CIDR notation – Some special IP addresses 256

Network Layer 257

Network Layer• Handles the movement of packet around the network• Routing of packets (routage des paquets)• Internet Protocol 258

ARP• LAddress resolution protocol (ARP, protocole de résolution dadresse) est un protocole effectuant la traduction dune adresse de protocole de couche réseau (typiquement une adresse IPv4) en une adresse MAC (typiquement une adresse ethernet). 259

ICMP• Internet Control Message Protocol est lun des protocoles fondamentaux constituant la suite de protocoles Internet. Il est utilisé pour véhiculer des messages de contrôle et derreur pour cette suite de protocoles, par exemple lorsquun service ou un hôte est inaccessible. 260

Ping• Ping est le nom dune commande informatique (développée par Mike Muuss ) permettant denvoyer une requête ICMP Echo dune machine à une autre machine. Si la machine ne répond pas il se peut que lon ne puisse pas communiquer avec elle. 261

IP Routingtrois types de routes :• les routes correspondant à des réseaux directement connectés: pour ces réseaux, le routeur peut acheminer le paquet directement à la destination finale en faisant appel au protocole de niveau 2 (Ethernet par exemple).• les routes statiques, configurées en dur sur le routeur par ladministrateur du réseau,• les routes dynamiques, apprises dun protocole de routage dynamique dont le rôle est de diffuser les informations concernant les réseaux disponibles. 262

Transport layer 264

Transport layer• Provides a flow of data between two hosts.• Two vastly different transport protocol – UDP – TCP 265

UDP• User Datagram Protocol (mode datagram)• Simple, datagram-oriented, transport layer protocol.• No reliability (non fiable) 266

UDP 267

TCP : Transmission Control Protocol• Connection based communication (communcation basée connexion)• Uses the IP layer service• Provides reliable service (service fiable) 268

TCP - Transmission Control Protocol• TCP is the protocol layer responsible for making sure that the commands and messages are transmitted reliably from one application program running on a machine to another one on the other machine• A message is transmitted and then a positive acknowledgement is being waited for If the positive acknowledgement does not arrive in a certain period of time, the message is retransmitted• Messages are numbered in sequence so that no one is being lost or duplicated; Messages are delivered at the destination in the same order they were sent by the source• If the text of a mail is too large, the TCP protocol will split it into several fragments called “datagrams” and it makes sure that all the datagrams arrive correctly at the other end where they are reassembled into the original message• TCP can be viewed as forming a library of routines that many applications can use when they need reliable network communication with an application on another computer• TCP provides also flow control and congestion control 269

TCP Protocol Format 270

TCP 271

TCP Protocol Format Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledgment NumberOffset Reserv Flags(6) Window (16 bits) Checksum (16) Urgent Pointer Options(If any) Padding Data (variable length)0 4 10 16 24 31 272

• Source/Dest port: TCP port numbers to ID applications at both ends of connection• Sequence number: ID position in sender’s byte stream• Acknowledgement: identifies the number of the byte the sender of this segment expects to receive next• Hlen: specifies the length of the segment header in 32 bit multiples. If there are no options, the Hlen = 5 (20 bytes)• Reserved for future use, set to 0• Code: used to determine segment purpose, e.g. SYN, ACK, FIN, URG 273

• Window: Advertises how much data this station is willing to accept. Can depend on buffer space remaining.• Checksum: Verifies the integrity of the TCP header and data. It is mandatory.• Urgent pointer: used with the URG flag to indicate where the urgent data starts in the data stream. Typically used with a file transfer abort during FTP or when pressing an interrupt key in telnet.• Options: used for window scaling, SACK, 274 timestamps, maximum segment size etc.

Establishing and closing TCP Connections SYN FIN time ACKSYN+ACK FIN ACK ACK Open Close 276

TCP – simple lost packet recovery Sender site Receiver site Send pkt 1 Loss Start timer Pkt should arrive ACK normally ACK should be sent arrives Timer expires Retransmit pkt 1 start timer Rcv pkt 1 Send ACK 1 Rcv ACK 1 Network messages 279

Sliding Windows segment 1 segments ack1 segment 2 time 1 2 3 4 acks ack2 1 2 3 4Positive Sliding windowacknowledgment transmissionwith retransmission 282

TCP flow control• Windows vary over time – Receiver advertises (in ACKs) how many it can receive • Based on buffers etc. available – Sender adjusts its window to match advertisement – If receiver buffers fill, it sends smaller adverts• Used to match buffer requirements of receiver• Also used to address congestion control (e.g. in intermediate routers) 284

Well-known TCP ports21 - FTP server23 - telnet server25 - SMTP mail server53 - domain nameserver109 - POP2 server110 - POP3 server 285

Flow using Streams (TCP) Server Client socket() bind() socket() listen() connect() accept()send()/recv() send()/recv()closesocket() closesocket() 287

Internet application Layer 289

DNS• Domain Name System• Distributed database• Map between hostnames and IP addresses• Electronic mail routing information 290

Others Protocol• TFTP• Telnet SSH• FTP DHCP• SMTP POP• SNMP NFS• HTTP NIS 291

Something required to connect• IP address• Netmask• Network ID• Boardcast• Default gateway• DNS• DHCP• WINS 292

www.storrconsulting.com 294

Outils de capture et d’analyse de trame: wireshark, Ethereal 295

Encapsulation 296

Top Pane Middle Pane Ethereal windows shows showsframe/packet encapsulation for sequence a given frame 297 Bottom Pane shows hex & text

Top pane: frame sequence TCP DNS Connection HTTP Query Setup Request & Response 298

Middle pane: Encapsulation Ethernet Frame Ethernet Protocol Type Destination and Source Addresses 299

Middle pane: Encapsulation And a lot of other stuff! IP Packet IP Source and Destination AddressesProtocol Type 300

Middle pane: Encapsulation TCP Segment Source and Destination Port Numbers GET HTTP Request 301

Couche application : Protocole HTTPStation cliente (contient un navigateur web) Serveur Web (apach , IIS,CERN …) 302

Les formulaires 314

Dreamwaver 319

JAVASCRIPT• JavaScript est un langage de programmation de scripts principalement utilisé dans les pages web interactives• Cest un langage orienté objet à prototype, cest-à-dire que les bases du langage et ses principales interfaces sont fournies par des objets qui ne sont pas des instances de classes 320

Exemple : comptage de caractères 321

<html> <head> <title></title><script type="text/javascript">  </script></head> 322

<body><FORM> <TEXTAREA NAME="boite" COLS=40 ROWS=2> </TEXTAREA> <INPUT TYPE="button" VALUE="Verif" onClick="dim(this.form,1)"> </FORM></body> </html> 323

PHP et pages Web Dynamiques• PHP signifiait à lorigine Personnal Home Page, on considère maintenant quil veut dire PHP Hypertext Preprocessor• Langage permettant la création de pages Web au contenu dynamique, analogue à la technologie ASP de Microsoft, mais provenant des environnements UNIX-Apache et libre de droits. 324

Pages Web statiquesLes fichiers de descriptions HTML sont de simples fichiers texte. Lorsque les donnéesarrivent sur le poste client, le navigateur interprète le code pour effectuer le rendu de lapage. 325

Pages dynamiques, scripts web côté serveurLes scripts côté serveur, nécessitent deux éléments, le langage (php, perl, asp...) et le 327moteur (zend dans le cas de php par exemple).

Moteur PHP:Serveur web exécution Coté serveur Coté client : navigateur (HTML) 330

Implantation au sein du code HtmlPour que le script soit interprété par le serveur, deux conditions sont nécessaires :• le fichier contenant le code doit avoir lextension .php et non .html.• le code PHP contenu dans le code HTML doit être délimité par les balises <?php et ?>. 331

Un exemple de script simple 332

Les variables en PHP 334

PHP, HTML FormsAction.PHP 336

Partie du HTML 337

Cours réseaux informatiques ia2

by Amel Morchdi

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