Partage de technologie

2.5 Réseau informatique

2024-07-12

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Avis de non-responsabilité : l'article fait référence à "Architecte systèmeTutoriel (Deuxième édition)", s'il y a une infraction, je le modifierai et le supprimerai immédiatement.

Système qui utilise des lignes de communication pour connecter des systèmes informatiques et des équipements de communication géographiquement dispersés avec des fonctions indépendantes sous différentes formes, et qui s'appuie sur des logiciels de réseau et des protocoles de communication pour réaliser le partage de ressources et le transfert d'informations.

1. Concepts de base du réseau

1. Développement

(1) Naissance

Dans les années 1960, un système en ligne à distance centré sur un seul ordinateur était utilisé pour transmettre des informations.

(2) Formation

Dans les années 1960 et 1970, plusieurs hôtes étaient interconnectés via des lignes de communication dans le but de partager des ressources entre eux.

(3) Interconnexion

De la fin des années 1970 aux années 1990, il existait un réseau ouvert et standardisé avec une architecture de réseau unifiée et conforme aux normes internationales. Cette période a produit deux architectures importantes : l'architecture TCP/IP et l'architecture OSI de l'Organisation internationale de normalisation.

(4) Développement rapide

Depuis les années 1990 jusqu'à aujourd'hui, les réseaux locaux ont mûri, les technologies de fibre optique et de réseau à haut débit ont émergé et l'Internet représenté par Internet s'est développé.

2. Fonction

(1) Communication de données (fonctions principales)

Méthode de communication qui utilise la technologie de transmission de données pour transférer des informations entre deux nœuds de communication selon un certain protocole de communication. Les informations transférées sont exprimées sous forme de données binaires. Caractéristiques : Lié à la télématique.

PS : Trois grands métiers de la communication : télégraphe, téléphone et réseau informatique

(2) Partage de ressources (objectif principal)

Partage de ressources matérielles, de ressources logicielles et de ressources de données

(3) Gestion centralisée

MIS

(4) Mettre en œuvre le traitement distribué

Les grandes tâches sont divisées en petites tâches qui sont traitées par différents ordinateurs puis résolues de manière centralisée.

(5) Équilibrage de charge

Fait référence à la charge de travail répartie uniformément sur chaque système informatique du réseau. Le centre de réseau est responsable de la distribution et de la surveillance. Lorsqu'un certain ordinateur est surchargé, le système passe automatiquement à un système informatique avec une charge plus légère.

3. Indicateurs pertinents

(1) Indicateurs de performance

  • Débit (débit de données/débit binaire, l'un des indicateurs de performance les plus importants, unité b/s (bits par seconde))

Vitesse à laquelle un hôte ou un appareil de communication connecté à un réseau informatique transmet des données sur un canal numérique.

  • Bande passante (deux significations)

1) Fait référence à la largeur de canal d'un signal. La bande passante d'un signal représente la plage de fréquences occupée par les différentes composantes de fréquence contenues dans un signal. L'unité est le Hertz (kilohertz, mégahertz, gigahertz, etc.)

2) Réseau informatique : La bande passante représente la capacité des lignes de communication du réseau à transmettre des données. La bande passante du réseau représente le « débit de données le plus élevé » pouvant passer d'un nœud à un autre nœud du réseau par unité de temps. Unité : bits par seconde, b/s

  • Débit

La quantité de données transitant par un certain réseau (ou canal, interface) par unité de temps. Limité par la bande passante du réseau ou le débit nominal du réseau.

Parfois, le débit peut également être exprimé en termes d’octets ou de trames transférés par seconde.

  • Latence (délai/délai, indicateur de performance important)

Temps nécessaire aux données (un message, un paquet ou même un bit) pour voyager d'une extrémité d'un réseau (lien) à l'autre.

Il est divisé en : délai d'envoi, délai de propagation, délai de traitement, délai de file d'attente, etc.

  • Temps d'aller-retour (RTT, une mesure de performance importante)

Temps écoulé entre le moment où l'expéditeur envoie les données et celui où l'expéditeur reçoit la confirmation du destinataire (le destinataire envoie la confirmation immédiatement après avoir reçu les données).

  • Utilisation

Utilisation du canal : probabilité que le canal soit utilisé (passages de données), exprimée en pourcentage. Une utilisation de canal complètement inactive est nulle.

Utilisation du réseau : moyenne pondérée de l'utilisation des canaux de l'ensemble du réseau.

(2) Indicateurs de non-performance

  • coût
  • qualité
  • standardisation
  • fiabilité
  • Évolutivité et évolutivité
  • Facilité de gestion et de maintenance

4. Perspectives d'application

Le deuxième plus grand réseau au monde après le réseau téléphonique mondial

2. Technologie de communication (bases des réseaux informatiques)

1 canal

Transmission d'informations : processus par lequel la source et le récepteur envoient et reçoivent des informations via le canal.

(1) Classement

(2) Processus de traitement de la transmission des informations

1) Un canal est un canal de transmission d'informations

2) L'émetteur reçoit les informations envoyées par la source, les code et les module, convertit les informations en un signal adapté à la transmission sur le canal et l'envoie au canal.

3) Le récepteur est chargé de recevoir les informations du canal, de les démoduler et de les décoder, et de récupérer les informations vers l'hôte. Tous les signaux de fréquence ne peuvent pas être transmis via le canal. La taille de la plage de fréquences correspond à la bande passante du canal.

(3) Formule de Shannon

Calculer la capacité du canal : le taux de transmission maximum du canal

C=B*log2(1+S/N)

C : Capacité de canal, b/s

B : bande passante du signal, Hz

S : puissance moyenne du signal, W

N : puissance de bruit moyenne, W

S/B : rapport signal/bruit, dB (décibel)

Pour augmenter la capacité du canal, vous pouvez utiliser une bande passante plus grande pour réduire le rapport signal/bruit ; ou utiliser une bande passante plus petite pour augmenter le rapport signal/bruit.

2. Transformation des signaux

Traitement du signal émetteur : codage source, codage canal, entrelacement, mise en forme d'impulsions, modulation.

Traitement du signal du récepteur : démodulation, décision d'échantillonnage, désentrelacement, décodage de canal, décodage de source.

(1) Codage source

Signal analogique-conversion analogique-numérique-codage par compression (suppression des informations redondantes)-signal numérique

(2) Codage des canaux

En ajoutant des informations redondantes pour la détection et la correction des erreurs à la réception.

(3) Entrelacement

Afin de résoudre le problème des erreurs de décodage de canal causées par des erreurs de bits continues, l'entrelacement perturbe l'ordre des données après le codage de canal selon certaines règles, et l'extrémité réceptrice restaure l'ordre des données grâce à l'entrelacement avant le décodage.

(4) Formation d'impulsions

Pour réduire les besoins en bande passante, les données transmises sont converties en une forme d'onde appropriée.

(5)Modulation

Processus de transport d'informations dans un signal porteur haute fréquence qui répond aux exigences du signal.

3. Réutiliser la technologie

La transmission simultanée de plusieurs canaux de données nécessite l'utilisation de technologies de multiplexage et d'accès multiples.

Fait référence à la technologie de transmission simultanée de plusieurs canaux de données sur un seul canal.

(1) Multiplexage temporel TDM

(2) Multiplexage par répartition en fréquence FDM

(3) Multiplexage par répartition en code CMD

4. Technologie d'accès multiple

Technologie qui transmet les données de plusieurs utilisateurs simultanément sur une seule ligne et sépare les données de plusieurs utilisateurs à la réception.

(1) Accès multiple à répartition dans le temps TDMA

(2) Accès multiple par répartition en fréquence FMDA

(3) Accès multiple par division de code CMDA

5. Caractéristiques du réseau de communication 5G

3. Technologie réseau

1. Réseau local (LAN)

Groupe d'ordinateurs (c'est-à-dire réseau de communication) qui interconnecte plusieurs ordinateurs via des supports de transmission dans une plage géographique limitée. Le réseau local est fermé.

(1) Topologie du réseau

  • structure en étoile

En prenant le nœud central (centre de contrôle) comme centre, il est connecté au centre par des lignes de connexion. Les données transmises par un nœud doivent transiter par le nœud central.

Avantages : vitesse de transmission rapide (la communication entre deux nœuds quelconques ne prend que deux étapes), structure de réseau simple, construction de réseau facile et contrôle et gestion faciles

Inconvénients : faible fiabilité, faible capacité de partage du réseau, une fois le nœud central paralysé, l'ensemble du réseau est paralysé

  • Structure arborescente (réseau centralisé hiérarchique)

Caractéristiques : Faible coût de réseau et structure simple. Il n'y a pas de boucle entre deux nœuds, chaque liaison prend en charge la transmission bidirectionnelle et l'expansion des nœuds est pratique et flexible, ce qui facilite l'inspection du chemin de liaison.

Inconvénients : toute défaillance de liaison de nœud non feuille affectera l'ensemble du système réseau.

  • Structure des autobus

Chaque périphérique nœud est connecté à un bus. Tous les périphériques nœuds transmettent des informations via le bus.

Une panne de bus affectera la communication de chaque nœud.

  • structure en anneau

Chaque nœud est connecté via un lien de communication connecté bout à bout, formant une boucle fermée.

Le statut de chaque appareil est égal et les informations circulent dans une direction selon une direction fixe.

Toute défaillance d'un nœud entraîne une paralysie physique, ce qui n'est pas propice à l'expansion. Le délai de réponse du système est long et l'efficacité de la transmission des informations est faible.

  • grille

Il existe un lien de communication entre tous les nœuds. La défaillance d'un nœud n'affecte pas les autres nœuds.

Câblage encombrant, coûts de construction élevés et méthodes de contrôle complexes

(2) Technologie Ethernet (la technologie LAN la plus courante)

  • Structure de trame Ethernet

Trame Ethernet : Paquet de données sur la liaison Ethernet, la structure est la suivante :

DMACSMACLongueur/TypeDONNÉES/PADFCS

DMAC : adresse MAC du terminal de destination

SMAC : adresse MAC source

Longueur/Type : 2 octets, la valeur est supérieure à 1 500, le type de trame de données inférieur à 1 500 représente la longueur ;

DATA/PAD : données spécifiques, pas moins de 64 octets (moins de 64 octets, un contenu de remplissage supplémentaire est requis)

FCS : champ de vérification de trame

  • Longueur de trame minimale (64 octets)

Objectif/Raison : Afin d'éviter d'envoyer un nœud qui a envoyé le dernier bit d'un paquet de données, mais dont le premier bit n'a pas encore été envoyé à un nœud plus éloigné. Les données sont envoyées par erreur en pensant que la ligne est inactive, ce qui entraîne des conflits d'envoi de données sur la liaison.

  • Distance de transmission maximale

Pas de restrictions strictes, mais affecté par la qualité de la ligne, l'atténuation du signal, etc.

  • contrôle de flux

Fonction : Empêcher la perte de trame lorsque l'équipement est bloqué.

2. Réseau local sans fil (WLAN)

(1) Topologie WLAN

  • Point à point
  • Type de moyeu

Il se compose d'un nœud central (HUB) et de plusieurs nœuds périphériques. Communications contrôlées de manière centralisée.

  • Entièrement distribué

Aucune application spécifique.

3. Réseau étendu (WAN)

entre villes, pays ou pays

Un réseau étendu est composé d'un sous-réseau de communication (composé de périphériques de nœuds de communication et de liens connectant ces périphériques) ou d'un sous-réseau de ressources (un ensemble de périphériques et de leurs logiciels qui implémentent des fonctions de partage de ressources dans le réseau).

(1) Technologies associées

(2) Caractéristiques

1) Orienté vers les services de communication de données, aidant les utilisateurs à utiliser des ordinateurs pour échanger des informations sur de longues distances ;

2) Large couverture, longue distance de communication et réseau étendu n'a pas de topologie fixe

3) Le département ou l'entreprise de télécommunications est responsable des composants, de la gestion et de la maintenance, et fournit des services payants axés sur la communication à l'ensemble de la société.

(3) Classement

  • réseau de transport public
  • Réseau de transport dédié
  • réseau de transmission sans fil

4. Réseau métropolitain (MAN)

Réseau établi par une seule ville

3 niveaux : couche centrale, couche d'agrégation et couche d'accès

5. Réseau de communication mobile

4. Technologie de mise en réseau

1. Équipement réseau et son niveau de fonctionnement

(1) Moyeu

Dans la forme la plus simple d'équipement réseau, les données reçues d'un port sont transmises à tous les autres ports, que le système connecté au port soit prêt ou non. Un port est désigné comme port de liaison montante et peut être utilisé pour se connecter à d'autres hubs ou périphériques de routage.

(2) Répéteur

L'équipement d'interconnexion LAN est situé dans la couche physique du système OSI.

(3) Pont réseau

La couche liaison de données du système OSI.

(4) Commutateur

La couche liaison de données d’OSI. Fournissez un canal de transfert exclusif pour deux nœuds de réseau accédant au commutateur. Il dispose de fonctions d'adressage et de commutation automatiques, de la capacité d'éviter les conflits de ports et d'améliorer le débit du réseau.

(5) Routeur

La couche réseau d'OSI. Généralement utilisé pour l’interconnexion WAN ou WAN et LAN.

(6) Pare-feu

Pare-feu matériel : le programme de pare-feu est intégré à la puce.

2. Protocole réseau

(1) Modèle d'interconnexion de systèmes ouverts (OSI/RM)

De la couche basse à la couche haute : couche physique, couche liaison de données, couche réseau, couche transport, couche session, couche présentation et couche application

Les accords sont conclus entre les mêmes couches et les services sont fournis par les couches supérieures et inférieures.

(2) Ensemble de protocoles OSI

(3) Ensemble de protocoles TCP/IP

Famille de protocoles TCP/IP : Internet Protocol IP, Transmission Control Protocol TCP, User Datagram Protocol UDP, Virtual Terminal Protocol TELNET, File Transfer Protocol FTP, Email Transfer Protocol SMTP, Online News Transfer Protocol NNTP, Hypertext Transfer Protocol HTTP

(4) Comparaison entre le modèle ISO/OSI et le modèle TCP/IP

Modèle ISO/OSIModèle TCP/IP
Couche d'applicationCouche d'application
couche de présentation
couche de session
couche de transportcouche de transport
Couche réseauCouche Internet
couche de liaison de donnéescouche d'interface réseau
couche physiquecouche matérielle

3. Technologie d'échange

(1) Fonction de commutation

Fonction de collecte de ligne ; fonction de relais ; fonction de pontage du domaine de conflit d'isolement ;

(2) Principe de base de l'échange

Un commutateur est un périphérique réseau basé sur l'identification d'adresse MAC qui peut remplir la fonction d'encapsulation et de transfert de paquets de données.

Apprentissage du chemin de transfert ; transfert de données ; inondation de données ; mise à jour de l'adresse de liaison ;

(3) Protocole de commutation

Protocole Spanning Tree (STP) : résolution des problèmes de boucle de liaison

4. Technologie de routage

(1) Principe de routage

Recevez un paquet de données provenant d'une interface réseau et déterminez la prochaine adresse à transmettre en fonction de l'adresse de destination du datagramme.

(2) Protocole du routeur

Protocole de routage : protocole qui spécifie la manière dont les paquets de données sont transférés.

Classification:

  • Protocole de passerelle intérieure TGP

Protocole de routage fonctionnant au sein d'un système autonome AS

  • Protocole de passerelle extérieure EGP

Protocole de routage entre AS

5. Ingénierie des réseaux

1. Planification du réseau

Y compris : analyse de la demande du réseau, analyse de faisabilité, analyse du réseau existant (lors de l'optimisation et de la mise à niveau du réseau existant)

2. Conception du réseau

Concevoir une solution qui résout le problème de l'utilisateur. Y compris : détermination des objectifs généraux du réseau, détermination des principes généraux de conception, conception du sous-réseau de communication, sélection des équipements, conception de la sécurité du réseau, etc.

3. Mise en œuvre du réseau

Y compris : plan de mise en œuvre du projet, acceptation de la conception du réseau, installation et débogage de l'équipement, essai d'exploitation et de commutation du système, formation des utilisateurs, etc.