C'est quoi un réseau informatique ?

Un réseau informatique est un ensemble d'équipements (ordinateurs, serveurs, imprimantes, téléphones, objets connectés) reliés par des câbles ou par radio, qui échangent des données en suivant des règles communes appelées protocoles. Ce chapitre pose le vocabulaire de base : à quoi sert un réseau, les types de réseaux (LAN, WAN…), les topologies, les modes de communication et les unités de mesure. Il présente aussi le réseau de l'entreprise fictive qui sert d'exemple dans tout le cours.

À quoi sert un réseau

Un réseau répond à quatre besoins, que tu retrouveras dans n'importe quelle entreprise.

• Communiquer. Messagerie, visioconférence, téléphonie sur IP, échanges de fichiers : deux personnes, ou deux programmes, échangent des données quelle que soit leur position.
• Partager des ressources. Une imprimante, un serveur de fichiers, une connexion Internet ou une base de données servent à tout le monde au lieu d'être achetés en double.
• Centraliser. Les données rangées sur un serveur sont sauvegardées, protégées par des droits et identiques pour tous. Un fichier qui vit sur un seul poste disparaît avec ce poste.
• Accéder à des services distants. Applications en ligne, cloud, sites web, mises à jour : tout passe par Internet, le réseau des réseaux.

Dans ton métier de technicien ou de développeur, tu vas installer, configurer, dépanner ou programmer des choses qui communiquent. Une application web qui ne répond pas, un poste qui « n'a pas Internet », une imprimante introuvable : neuf fois sur dix, la réponse demande de comprendre ce qui se passe sur le réseau.

Les éléments d'un réseau

Tout réseau, de ta box à Internet entier, combine les mêmes ingrédients.

Un protocole est l'équivalent d'une langue commune : deux machines de marques différentes, avec des systèmes différents, se comprennent parce qu'elles appliquent la même norme. Les protocoles d'Internet sont publiés dans des documents ouverts appelés RFC (Request for Comments) ; ceux d'Ethernet et du Wi-Fi sont des normes de l'IEEE (802.3 et 802.11).

Les types de réseaux : PAN, LAN, MAN, WAN

On classe les réseaux selon leur étendue géographique.

Le LAN appartient à l'organisation : elle achète les câbles, les switchs et les bornes, et elle en est responsable. Le WAN est presque toujours loué à un opérateur (Orange, SFR, Bouygues Telecom, Free et les opérateurs pour entreprises) : l'entreprise paie un accès, en fibre ou en 4G/5G, et l'opérateur transporte ses données.

Entre les deux se trouve la frontière la plus importante d'un réseau d'entreprise : le routeur (souvent combiné à un pare-feu) qui relie le LAN à Internet. Tout ce qui sort ou entre passe par lui. Le référentiel du BTS SIO parle de périmètre du réseau : savoir où il commence, où il s'arrête et qui le contrôle, c'est la base de toute réflexion de sécurité.

Les topologies

La topologie physique décrit comment les équipements sont câblés. La topologie logique décrit comment les données circulent. Les deux ne coïncident pas toujours : un vieux réseau câblé en étoile autour d'un hub fonctionnait logiquement comme un bus, puisque le hub répétait tout à tout le monde.

Le calcul du maillage complet tombe parfois en exercice : relier 5 routeurs chacun à tous les autres demande 5 × 4 / 2 = 10 liaisons ; pour 10 routeurs, il en faut 45. C'est pour cela qu'on se contente souvent d'un maillage partiel : assez de liens pour qu'une panne ne coupe rien, pas plus.

Un point unique de défaillance (SPOF, Single Point Of Failure) est un élément dont la panne arrête tout le service. Dans une étoile, c'est le switch central. Les réseaux d'entreprise doublent donc les éléments critiques : deux switchs de cœur, deux liens vers chaque switch d'étage, deux accès Internet.

Le modèle client-serveur et le pair-à-pair

La plupart des échanges suivent le modèle client-serveur. Un serveur est un programme qui attend des demandes et y répond : un serveur web, un serveur DNS, un serveur de fichiers. Un client est un programme qui envoie une demande : ton navigateur, le client de messagerie, l'explorateur Windows qui ouvre un partage. Le même ordinateur peut être client d'un service et serveur d'un autre.

Dans le modèle pair-à-pair (peer-to-peer), chaque machine est à la fois cliente et serveuse : partage de fichiers BitTorrent, certaines applications d'appel vidéo, la diffusion des mises à jour Windows entre postes d'un même réseau (l'optimisation de la distribution).

Unicast, broadcast, multicast

Un message peut viser un, tous ou certains destinataires.

• Unicast : d'un émetteur vers un seul destinataire. C'est le cas général : ton PC qui demande une page à un serveur.
• Broadcast (diffusion) : d'un émetteur vers tous les hôtes du réseau local. Un poste qui cherche un serveur DHCP ou l'adresse matérielle d'une machine crie à tout le monde, faute de savoir à qui s'adresser. Un broadcast ne franchit pas un routeur : l'ensemble des machines qu'il atteint s'appelle le domaine de diffusion.
• Multicast : d'un émetteur vers un groupe d'abonnés. Une chaîne de télévision diffusée sur le réseau d'un FAI, les annonces de certains protocoles de routage.
• Anycast : une même adresse portée par plusieurs serveurs dans le monde ; le réseau t'envoie vers le plus proche. Les serveurs DNS publics et les serveurs racine du DNS fonctionnent ainsi.

Trop de broadcast ralentit un réseau, puisque chaque machine doit lire chaque diffusion. C'est une des raisons pour lesquelles on découpe un grand réseau en plusieurs petits (chapitre 7).

Débit, latence, gigue : mesurer un réseau

Le débit est la quantité de données transmises par seconde. Il s'exprime en bits par seconde : kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. Attention à l'unité : les tailles de fichiers s'expriment en octets (o, ou byte, B en anglais), et 1 octet = 8 bits.

Les préfixes réseau sont décimaux : 1 kbit/s = 1 000 bit/s, 1 Mbit/s = 1 000 000 bit/s. Les tailles de mémoire utilisent parfois des préfixes binaires : 1 Kio = 1 024 octets, 1 Mio = 1 048 576 octets. Windows affiche « Go » là où il calcule en Gio, d'où l'écart entre la taille annoncée d'un disque et ce que tu vois.

La latence est le temps que met un message pour arriver. On mesure souvent l'aller-retour (RTT, Round Trip Time) avec la commande ping. Sur un réseau local, elle est inférieure à la milliseconde ; vers un serveur en France par la fibre, quelques millisecondes ; par satellite géostationnaire, plus de 500 ms.

La gigue (jitter) est la variation de la latence d'un paquet à l'autre. Elle gêne surtout la voix et la vidéo en direct. Le taux de perte est la proportion de paquets qui n'arrivent pas. Une visioconférence supporte mal plus de 1 % de pertes.

Simplex, half-duplex, full-duplex. En simplex, les données vont dans un seul sens (une radio FM). En half-duplex, dans les deux sens mais pas en même temps (un talkie-walkie, le Wi-Fi sur un canal donné). En full-duplex, dans les deux sens simultanément (un câble Ethernet entre un PC et un switch).

Le réseau fil rouge : Sorbier Logistique

Les exemples du cours se passent chez Sorbier Logistique, une entreprise fictive de transport et d'entreposage de 14 salariés, répartis en six services (Direction, Comptabilité, Commercial, Logistique, Informatique, Juridique). C'est la même entreprise que dans le cours SQL : tu y es en alternance au service informatique.

Son réseau ressemble à celui de beaucoup de PME :

• un accès Internet par la fibre, avec une adresse IP publique fixe ;
• un pare-feu qui fait aussi routeur, à la frontière entre le LAN et Internet ;
• un switch de cœur dans la baie informatique, et un switch par étage ;
• deux serveurs (annuaire et fichiers, application de gestion) ;
• des bornes Wi-Fi pour les salariés, les visiteurs et les terminaux de l'entrepôt ;
• des postes de travail, des imprimantes et quelques caméras.

Aujourd'hui, tout ce petit monde partage un seul réseau, 192.168.10.0/24. Au fil des chapitres, tu vas comprendre ce que veut dire cette notation, pourquoi ce réseau unique pose problème, puis le découper proprement (chapitre 8).

Exercices

Exercice 1 sur 4 Classer les réseaux Réussi À revoir

Pour chaque situation, donne le type de réseau (PAN, LAN, WLAN, MAN ou WAN).

1. Une montre connectée qui envoie ses données au téléphone en Bluetooth.
2. Les 30 postes d'une salle de TP reliés à deux switchs.
3. Le lien loué qui relierait le siège de Sorbier, à Lyon, à une future agence à Marseille.
4. Les bornes Wi-Fi d'une médiathèque.
5. Le réseau de fibre d'une métropole qui relie ses mairies de quartier.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 1

1. PAN : quelques mètres, un usage personnel.
2. LAN : un site, des équipements qui appartiennent à l'établissement.
3. WAN : deux villes, un lien fourni par un opérateur.
4. WLAN, c'est-à-dire un LAN sans fil.
5. MAN : l'échelle d'une agglomération.

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Exercice 2 sur 4 Débit et temps de transfert Réussi À revoir

Un technicien doit copier une image système de 6 Go depuis le serveur de fichiers.

1. Combien de temps faut-il au minimum avec un lien à 1 Gbit/s ?
2. Et avec le Wi-Fi d'une salle de réunion qui plafonne à 200 Mbit/s réels ?
3. Pourquoi le temps réel est-il un peu plus long que ces calculs ?

On prend 1 Go = 1 000 Mo.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 2

1. 6 Go = 6 000 Mo = 48 000 Mbit. À 1 000 Mbit/s : 48 000 ÷ 1 000 = 48 secondes.
2. À 200 Mbit/s : 48 000 ÷ 200 = 240 secondes, soit 4 minutes.
3. Chaque paquet transporte des en-têtes (Ethernet, IP, TCP) en plus des données utiles, les accusés de réception de TCP occupent aussi le lien, et le disque du serveur ou du poste peut être plus lent que le réseau.

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Exercice 3 sur 4 Topologies et pannes Réussi À revoir

1. Dans un réseau en étoile autour d'un switch, que se passe-t-il si le câble d'un poste est coupé ? Et si le switch tombe en panne ?
2. Combien de liaisons faut-il pour relier 6 sites en maillage complet ?
3. Chez Sorbier, quel est le point unique de défaillance le plus évident sur le schéma ?

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 3

1. Câble coupé : seul ce poste perd le réseau. Switch en panne : tous les postes reliés à ce switch sont coupés, c'est le point faible de l'étoile.
2. 6 × 5 / 2 = 15 liaisons.
3. Le switch de cœur, par où passent tous les échanges entre les étages, les serveurs et la sortie, et le pare-feu, seule porte vers Internet. Si le switch de cœur tombe, plus personne n'accède aux serveurs ni à Internet ; si le pare-feu tombe, Internet est coupé pour tous. On réduit ce risque en doublant l'équipement (deux pare-feu en haute disponibilité, deux switchs de cœur) ou au moins en gardant un matériel de secours configuré.

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Exercice 4 sur 4 Unicast, broadcast ou multicast ? Réussi À revoir

1. Un poste qui vient de démarrer cherche un serveur DHCP sans connaître son adresse.
2. Ton navigateur demande la page d'accueil d'un site.
3. Une vidéo diffusée en direct à tous les abonnés d'une chaîne IPTV.
4. Pourquoi un broadcast émis au premier étage n'arrive-t-il pas sur Internet ?

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 4

1. Broadcast : il ne connaît personne, il s'adresse à tout le réseau local.
2. Unicast : un client, un serveur.
3. Multicast : un flux, un groupe d'abonnés.
4. Parce que les routeurs ne transmettent pas les broadcasts : la diffusion reste dans son domaine de diffusion, le réseau local, et le pare-feu de Sorbier en marque la limite.

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