Les réseaux
Édition 2011

La référence des professionnels en réseaux et télécoms

Avec près de 100 000 exemplaires vendus, " Les Réseaux" de Guy Pujolle s'est imposé comme la référence en langue française auprès des étudiants comme des professionnels en réseaux et télécoms.

À l'occasion de cette 7e édition, l'ouvrage a fait l'objet d'une refonte importante : réorganisation de la structure du livre, mise ajour des chapitres existants avec renvoi en annexes téléchargeables des technologies en perte de vitesse, ajout de nouveaux chapitres. Au total, plus de 40 % de contenu nouveau ou profondément remanié, et un ouvrage recentré sur les technologies réellement utilisées aujourd'hui.

Un ouvrage exhaustif, en prise sur l'évolution du marché et sur les avancées de la R&D

L'ouvrage témoigne ainsi des évolutions rapides des technologies et des usages, avec la domination plus forte que jamais d'IP et d'Ethernet, la course aux hauts débits dans les technologies mobiles (3G+ et 4G) comme dans les réseaux sans fil (Wi-Fi 802.11n/ac/af ... ),

les solutions de convergence entre ces deux familles de réseaux hertziens, l'attention accrue portée à la sécurité, en particulier dans le monde IP et dans l'univers du sans fil, la maturité de la téléphonie sur IP, l'internet des choses (capteurs, RFID...), les perspectives offertes par la virtualisation et l'auto-configuration des réseaux (autonomic networks), etc.

Table des matières

Préface à la ~ édition...........................................

PREMIÈRE PARTIE
Les éléments de base des réseaux .
CHAPITRE 1

Introduction aux réseaux. ....................................... 3

Transfert,commutationetroutage ................................ 4

Lesréseauxavec etsansfil........................................ 6

Letransfertdepaquets........................................... 7

Lemodèlederéférence........................................... 9

Commutationetroutage. ......................................... 10

Lesréseauxinformatiques........................................
Il
Lesréseauxdetélécommunications................................ 13

Lesréseauxdescâblo-opérateurs.................................. 15

L'intégrationdesréseaux......................................... 18

Conclusion. .................................................... 18

CHAPITRE 2

Architecture des réseaux ....................................... 21

Lemodèlederéférence........................................... 21

Lescouchesdumodèlederéférence ................................ 22

L'architecture TCP/IP ........................................... 27

Lesarchitecturesdeniveau1(élémentbinaire)........................ 30

Lesarchitecturesdeniveau2(trame)................................ 30

Lesarchitecturesdeniveau3(paquet)............................... 31

Lesarchitectureshybrides........................................ 32

Les architectures « crosslayer» ................................... 32

Les techniques de transfert ....................................... 33

Lacommutationde circuits. ...................................... 33

Letransfertdemessages ......................................... 34

Leroutagedepaquets............................................ 36

Lacommutationdetrames. ....................................... 38

LacommutationdetramesATM................................... 39

Routeurs et commutateurs. ....................................... 39

Fonctionnalitésdesrouteursetdescommutateurs...................... 40

Lescommutateurs .............................................. 42

Lesrouteurs ................................................... 43

Les commutateurs-routeurs ou LSR (Label Switch Router) . . . . . . . . . . . . . . 44

Conclusion 45

CHAPITRE 3

Le médium de transport. ........................................ 47

Le médium physique. ............................................ 47

Lapairede filstorsadée.......................................... 48

Lecâble coaxial................................................ 50

Lafibreoptique................................................. 50

Lesmédiashertziens ............................................ 52

Le câblage. ..................................................... 53

Lecâblagedépartemental. ........................................ 55

Lecâblaged'établissement. ....................................... 60

Les équipements ................................................ 65

Leconnecteur.................................................. 65

L'adaptateur '. ................................... 66

Lecoupleur.................................................... 66

Leséquipementsréseau.......................................... 67

Conclusion ............................................. 69

CHAPITRE 4

'.Les equl
t'pemen s reseau . 71

Architecture des routeurs . 72

Architecture des commutateurs . 74

Rôle et fonctionnalités des commutateurs . 75

Les catégories de commutateurs . 76

Blocage et mémorisation . 77

Exemples de commutateurs . 79

Le commutateur Crossbar . 79

Le commutateur Banyan et ses extensions . 81

Les passerelles . 82

Les répéteurs . 84

Les ponts . 85

Le protocole Spanning-Tree . 86

Le protocole Source-Routing . 86

Les relais-routeurs . 87

Les routeurs multiprotocoles . 87

Les gigarouteurs . 88

Les bridge-routers . 89

Les relais de transport . 89

Les techniques de tunneling . 90

Translation et encapsulation . 90

Les pare-feu . 91

Les proxy . 92

Les appliances . 93

Les contrôleurs . 95

Conclusion . 96

PARTIE II

les protocoles des niveaux 1 à 4. ................................. 97

CHAPITRE 5

Le niveau physique. ............................................. 99

Lecodageetlatransmission...................................... 99

Latransmissionenbandedebase .................................. 102

Lamodulation.................................................. 103

Lamodulationd'amplitude........................................ 104

Lamodulationdephase.......................................... 104

Lamodulationdefréquence....................................... 105

Lesmodems .................................................... 106

Nœudset terminaux ............................................. 107

Lesmultiplexeurs................................................ 108

Multiplexagesfréquentielettemporel ............................... 108

Lemultiplexagestatistique........................................ 108

La transmission 110

Latransmissionenbandedebase .................................. 110

Latransmissionlargebande....................................... 110

Lanumérisationdessignaux...................................... III

Numérisationdessignauxanalogiques .............................. 113

Numérisationdelaparoletéléphonique.............................. 115

Détectionetcorrection d'erreur................................... 117

Lacorrectiond'erreur. ........................................... 118

Ladétectiond'erreur ............................................ 120

Lesarchitecturesdelaniveau physique............................ 121

Conclusion 122

CHAPITRE 6

Le niveau trame. ............. ................................... 125

L'architecturedeniveau trame.................................... 126

Lesfonctionnalitésduniveautrame................................. 126

L'adressagedeniveautrame....................................... 128

Lesprotocolesdeniveautrame.................................... 128

Leprotocoleppp(Point-to-PointProtocol)........................... 129

LatrameEthernet............................................... 129

Lelabel-switching .............................................. 132

LeprotocoleATM .............................................. 133

L'en-têtedelatrameATM........................................ 134

Conclusion 137

CHAPITRE 7

Le niveau paquet '. 139

Caractéristiques du niveaupaquet................................. 139

Lesmodesavec etsansconnexion.................................. 141

Lesprincipauxprotocolesdeniveaupaquet .......................... 142

Les grandes fonctionnalités du niveaupaquet....................... 142

Lecontrôlede flux.............................................. 143

Lecontrôledecongestion......................................... 147

Leroutage..................................................... 149

L'adressage. .................................................... 155

Les fonctionnalités du niveaupaquet............................... 157

Laqualitédeservice............................................. 158

IP (InternetProtocol)............................................ 160

LesprotocolesIPv4 etIPv6....................................... 161

Conclusion 167

CHAPITRE 8

Le niveau message. ............................................. 169

Les fonctionnalités du niveaumessage.............................. 169

Caractéristiques du niveaumessage................................ 171

Adressesetcheminsde données................................... 172

Lesprotocolesdeniveaumessage.................................. 174

LeprotocoleTep............................................... 174

LeprotocoleUDP... ............................................ 182

Lesprotocolesassociésà Ethernet.................................. 183

LeprotocoleAAL .............................................. 183

Conclusion ..................................................... 184


PARTIE III

Les réseaux d'accès .
CHAPITRE 9

Les réseaux d'accès terrestres .
La fibre optique . APON (ATM Over PON)
o ••••••• o ••••••••••• o ••••• o ••••••••
EPON (Ethernet Passive Optical Network) .
GPON (Giga Passive Optical Network) .
Les réseaux câblés (CATV) .
Les paires métalliques .
La boucle locale métallique .
Les accès xDSL .
Le modem ADSL .
Les protocoles de l'ADSL. .
Les modems VDSL .
Le Multi-Play .
La boucle locale électrique .
Conclusion .

CHAPITRE 10

Les réseaux d'accès hertziens .
Les normes des réseaux sans fil . Typologie des réseaux hertziens . La boucle locale sans fil . Les systèmes WLL . L'allocation de ressources . Exemples de réseaux d'accès hertziens . Les réseaux de mobiles . La radio cognitive et les avancées technologiques . La boucle locale satellite . Les protocoles de la boucle locale satellite . Conclusion .
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CHAPITRE 11
Les réseaux de domicile. ....................................... 235
Lescouchesbassesdel'architecture ............................... 236
Le CPL....................................................... 236
Lesréseauxhertziens............................................ 245
Lesaccès ..................................................... 247
Lescouchessupérieuresde l'architecture........................... 248
UPnP 250
DLNA........................................................ 251
Modèledecompatibilité.......................................... 253
Lesautres architectures.......................................... 254
Conclusion ....................................... 254

PARTIE IV

Les architectures réseau................. . 257

CHAPITRE 12
Les réseaux optiques ........................................... 259
Lafibreoptique................................................. 259
Lemultiplexageenlongueurd'onde................................ 262
Architecturedesréseaux optiques................................. 263
Lesréseaux àdiffusion. .......................................... 264
Lesréseaux àroutageenlongueurd'onde............................ 266
Lescommutations parburstetparpaquet.......................... 268
SignalisationetGMPLS. ......................................... 271
Conclusion ..................................................... 273

CHAPITRE 13
Les réseaux de niveau physique. ............................... 275
Lesinterfacesavec leniveauphysique.............................. 276
SONET(SynchronousOpticalNetwork)............................ 278
SDH(SynchronousDigitalHierarchy).............................. 280

PoS (Packet over SONET) et EoS (Ethernet over SONET» ........... 283
L'interface OTN (Optical Transport Network) ...................... 284
MPLS-TP . ... ... .. 286
RPR (Resilient Packet Ring) ...................................... 287
Conclusion ..................................................... 292

CHAPITRE 14

Les réseaux Ethernet et ATM 293
Les modes partagé et commuté. ................................... 293
Les réseaux Ethernet partagés .................................... 294
Caractéristiques ................................................ 296
L'accèsaléatoire................................................ 300
Les réseaux Ethernet commutés. .................................. 304
Ethernet pour les entreprises ..................................... 305
LeFastEthernet100MbiUs....................................... 308
LeGigabitEthernet(GbE)........................................ 308
Le 10GigabitEthernet(lOGbE). ................................... 310
Le100GigabitEthernet(100GbE).................................. 312

Ethernet pour les opérateurs. ..................................... 312
EthernetCarrierGrade........................................... 314
La commutation de cellules. ...................................... 318
Circuitvirtueletconduitvirtuel. ................................... 319

L'architecture en couches de l'ATM. ............................... 320
Conclusion ..................................................... 322

CHAPITRE 15
MPLS et GMPLS ................................................. 323
MPLS (MultiProtocol Label-Switching) ............................ 323
Caractéristiques ................................................ 325
Fonctionnement ................................................ 326
Distributiondesréférences ....,................................... 329
L'ingénieriedetrafic............................................. 333
Laqualitédeservice............................................. 336

MPLS-TP ...................................................... 338

GMPLS (Generalized MPLS)... . . 340
LesextensionsdeMPLS ......................................... 340
Réseauoverlay ................................................. 342
ContrôleetgestiondeMPLS...................................... 344
Plandecontrôlede GMPLS....................................... 345

Conclusion 346
CHAPITRE 16
Les réseaux IP : architecture...................... 347
L'architecture IP ................................................ 347
Internet. ...................................................... 348

Fonctionnement des réseaux TCP/IP. .............................. 350
L'adressageIPv4etIPv6 ......................................... 352
DNS(DomainNameSystem) ..................................... 355

Le routage IP ................................................... 358
Lesalgorithmesderoutage ....................................... 360
NAT(NetworkAddressTranslation)................................ 368

Conclusion 372
CHAPITRE 17
Les réseaux IP : gestion et contrôle. ........................... 373
Les protocoles de contrôle ........................................ 373
ICMP(InternetControlMessageProtocol)........................... 373
IGMP(InternetGroupManagementProtocol) ........................ 375

Les protocoles de signalisation .................................... 376
RSVP........................................................ 376
RTP(Real-timeTransportProtocol) ................................ 381

Les protocoles de sécurité ........................................ 382
Laqualitédeservice............................................. 382
IntServ(lntegratedServices)...................................... 383
DiffServ(DifferentiatedServices).................................. 385

IP Mobile. ...................................................... 398
Configuration automatique des réseaux IP. ......................... 400
Conclusion .. ................................................... 401

PARTIE V

Les réseaux de mobiles. ........................................... 403

CHAPITRE 18
Les réseauxdemobiles 2G et3G............................... 405 Lesquatregénérationsderéseauxdemobiles....................... 405 La 2G 406 La3G .... .. .... 410
L'UMTS 413
Architecturegénérale............................................ 413
L'UTRAN..................................................... 415
Lacouche physique............................................. 418
LesservicesetlaQoS ........................................... 424
Conclusion ..................................................... 425

CHAPITRE 19
Les réseaux de mobiles 3G+ et 4G 427
La génération 3G+ 428
LeHSDPA .................................................... 428
LeHSUPA .................................................... 430
LeHSOPA .................................................... 430
Le LTE....................................................... 431
LTE Advanced...................... . . 431
WiMAXphase2 ................................................ 432
Lesfemtocells. .................................................. 433
Radiologicielleetradiocognitive. ................................. 436
Lescellules surmesure. .......................................... 437
Conclusion ...................... 438

CHAPITRE 20
Convergence fixe/mobile. ....................................... 439
Handoversverticaux. ............................................ 439

UMA(UnlicensedMobileAccess).................................. 441
IEEE802.21.................................................... 442
IMS(IPMultimediaSubsystem) .................................. 446
NGN(NextGenerationNetwork).................................. 451
Conclusion ..................................................... 452

PARTIE VI
Les réseaux sans fil. ............................................. ... 453

CHAPITRE 21
Les réseaux personnels..... 455
LesWPAN ..................................................... 455
IEEE802.15.................................................... 456
Bluetooth....................................................... 457
Communications................................................ 459
Techniquesd'accès.............................................. 462

UWB 465
Interfaceradio ................................................. 466
Complexitéeténergie............................................ 468
ZigBee................. . 469
Leniveauapplicatif............................................. 471

Wi-Fipersonnel................................................. 473
Conclusion ..................................................... 473

CHAPITRE 22
Les réseaux Wi-Fi ............................................... 475
IEEE802.11 .................................................... 476
ArchitectureWi-Fi ...' ......................................... 477
Couchephysique................................................ 477
Coucheliaisondedonnées. ....................................... 478

Techniquesd'accès .............................................. 479

Fonctionnalités . 481 Handovers . 481 Sécurité . 482 Trames Wi-Fi . 490 IEEE S02.11a, b et g . 491 IEEE S02.11n . 492 IEEE S02.11ac . 494 IEEE S02.11af . 496 Qualité de service . 497 Équipements Wi-Fi . 499 Points d'accès . 500 Contrôleurs . 503 Ponts . 505 Antennes . 506 Conclusion 510
CHAPITRE 23 Réseaux hertziens avec relais . 511 Réseaux ad-hoc . 511 Routage . 514 OLSR . 516 AODV . 517 Réseaux mesh . 518 Réseaux satellite . 520 Couches de protocoles des réseaux satellite . 522 Systèmes satellite ................................................ 526 Constellations de satellites . 526 Handovers satellitaires . 527 Conclusion 529
CHAPITRE 24
L'Internet des choses 531 Les réseaux de capteurs . 531
RFID.......................................................... 533
UtilisationdesRFID ............................................ 534
LatechnologieRFID............................................ 535
EPCglobal..................................................... 535
SécuritédesRFID .............................................. 536
NFC(NearFieldComunication)................................... 537
HIP(HostIdentityProtocol)...................................... 537
Conclusion ......................................... 537

PARTIE VII

Contrôle, gestion et sécurité. ...................................... 539

CHAPITRE 25

VLAN et VPN .. .................................................. 541
VLAN......................................................... 541
Fonctionnementdes VLAN....................................... 543
VPN........................................................... 546
ArchitecturedesVPN ........................................... 547
CatégoriesdeVPN.............................................. 547
VPNdeniveauxtrame,paquetetapplication ......................... 549
VPNfonctionnels............................................... 555
Conclusion ..................................................... 556

CHAPITRE 26

La gestion de réseau 559
Fonctionsdebasedelagestionderéseau ........................... 560
GestionISO. ................................................... 561
ProblématiquedelagestionISO ................................... 564
TMN 565
ArchitectureduTMN............................................ 566
GestionInternetavecSNMP...................................... 571
ArchitecturedeSNMP........................................... 571
ComparaisondeCMIPetdeSNMP ................................ 576

GestionparleWeb .............................................. 578
WBEM(Web-BasedEnterpriseManagement) ........................ 579
JMAPI(JavaManagementAPI) ................................... 580
Gestionparlemiddleware........................................ 581
LemodèleDME. ................................................ 584
SLA(ServiceLevetAgreement) ................................... 585
SLA,SLOetSLS............................................... 585
Paramètresd'unSLSdeQoS...................................... 586
Conclusion 589

CHAPITRE 27

Le contrôle de réseau 591
Lecontrôledecongestion......................................... 592
Latechniqueparpriorité ......................................... 592
Lecontrôledecongestionréactif................................... 593
Gestionrapidedesressources...................................... 594
Le contrôle de flux dans les réseaux IP ............................. 594
Lecontrôlede fluxdansTCP...................................... 594
Lecontrôlede fluxdansIP........................................ 596
Lasignalisation ................................................. 598
Caractéristiquesde lasignalisation ................................. 599
Fonctionnementde lasignalisation ................................. 599
Sécurité....................................................... 600
Mobilité ...................................................... 601
Chargedu réseau............................................... 601
LeprotocoleRSVP.............................................. 601
Caractéristiques................................................ 602
Fonctionnement ................................................ 603
SIP(SessionInitiationProtocot)................................... 605
Entités. ....................................................... 606
Entitésutilisatrices.............................................. 606
Entitésréseau.................................................. 607
Messages. ..................................................... 610
Scénariosdesession............................................. 613

SDP(SessionDescriptionProtocol)................................. 614
GIMPS (General Internet Messaging Protocol for Signaling) . . . . . . . . . 616
Conclusion 617

CHAPITRE 28
La sécurité et l'identité. ............................... .......... 619
Lesservicesdesécurité........................................... 620
Lesmécanismesdechiffrement ................................... 621
Lesalgorithmesdechiffrement.................................... 622
Solutionsdechiffrement.......................................... 625
Lescertificats.................................................. 625
L'authentification. .............................................. 626
L:intégritédesdonnées........................................... 626
Lanon-répudiation.............................................. 627
Caractéristiquesdesalgorithmesde sécurité........................ 627
Lesalgorithmesdechiffrement.................................... 627
Laperformancetemporelle ....................................... 629
Lesalgorithmesd'authenticité..................................... 630
Lesalgorithmesd'authentification. ................................. 631
Autresmécanismesd'authentification ............................... 634
Exemplesd'environnementsdesécurité ............................ 636
PGP(PrettyGoodPrivacy) ....................................... 636
L'infrastructurePKI............................................. 637
Lesvirus....................................................... 640
L'identité. ...................................................... 641
Lessystèmesdegestiondesidentités................................ 641
Vieprivée..................................................... 642
Lasécuritéparcarteàpuce ...................................... 643
Conclusion 646

CHAPITRE 29
La sécurité dans l'environnement IP ............................ 647
Lesattaques parInternet......................................... 647
LesattaquesparICMP........................................... 648

Lesattaquespar Tep............................................ 648
LesattaquesparchevaldeTroie ................................... 649
Lesattaquespardictionnaire...................................... 649
Lesautresattaques.............................................. 649
Lesparades..................................................... 650
L'authentification ............................................... 650
L'intégritédufluxdedonnées ..................................... 650
Lanon-répudiation.............................................. 650
Laconfidentialité............................................... 651
IPsec(IPsécurisé)............................................... 652
L'en-têted'authentification........................................ 653
L'en-têted'encapsulationdesécurité ................................ 654
SSL(SecureSocketsLayer)....................................... 656
Lesprotocolesd'authentification .................................. 659
ppp(Point-to-PointProtocol)...................................... 659
RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Server) . . . . . . . . . . . . . . . . . 673
Lespare-feu .................................................... 674
Lasécuritéautour dupare-feu..................................... 677
Conclusion 680

PARTIE VIII

Les nouvelles générations. ........................................ 681

CHAPITRE 30
TolP et IPTV ..................................................... 683
L'applicationtéléphonique. ....................................... 684
Lescodeursaudio ............................................... 685
LatéléphoniesurIP ............................................. 686
Lesprotocolesdesignalisation..................................... 688
Lesréseauxdetéléphonie IPd'entreprise ............................ 690
Miseenœuvredelatéléphoniesur IP............................... 692
Lesapplicationsdetéléphoniesur IPgrandpublic..................... 693
IPTV 697
Conclusion .................... 698

CHAPITRE 31
Les réseaux autonomiques ..................................... 699
Les agents intelligents. ........................................... 699
Gestiond'unenvironnementcomplexe .............................. 700
Lessystèmesmultiagents......................................... 701
Lessystèmesd'agents réactifs..................................... 707

Les agents réseau. ............................................... 709
LesagentsInternet. ............................................. 709
Lesagentsintranet.............................................. 710
Lesagentsassistantsoubureautiques ................... 710
Les agents mobiles. .............................................. 710
Lesréseauxactifs............................................... 712
Lesréseauxprogrammables....................................... 713
Les réseaux autonomes. .......................................... 716
Lesréseauxautonomiques........................................ 716

Conclusion 719
CHAPITRE 32
Virtualisation, Post-IP et Cloud. ................... .. .. ......... 721
La virtualisation de réseau ....................................... 721
Utilisation..................................................... 723
Isolation ...................................................... 724
Virtualisationderéseauétendue ................................... 725
Le Post-IP 726
Pourquoiunenouvellegénération?................................. 726
Lestendances2015.............................................. 730
Le Cloud ....................................................... 731
Conclusion ..................................................... 733
Index. ............................................................ 735