Les fondamentaux des réseaux informatiques

Dans le cadre du DevOps, la compréhension des réseaux informatiques n’est pas seulement une compétence technique ; elle est essentielle pour faciliter une collaboration efficace, automatiser les processus et assurer la continuité des services.

Pourquoi ces connaissances sont indispensables ?

On n’attend pas d’un consultant DevOps d’être un expert des réseaux informatiques, mais d’avoir un certain nombre de connaissances dans ce domaine.

Ce sont en effet les Administrateurs Système, qui sont chargés de garantir que les applications et les services web sont disponibles en permanence. Le réseau informatique est l’épine dorsale de toute infrastructure informatique. Lors d’un incident, Les Administrateurs Système doivent établir rapidement des diagnostics incluant le réseau informatique.

Qu’est-ce qu’un réseau informatique ?

Un réseau informatique relie des appareils tels que des ordinateurs, des imprimantes et des serveurs, permettant ainsi le partage de ressources et d’informations. Dans un environnement connecté, les utilisateurs peuvent, par exemple, accéder aux imprimantes partagées, utiliser des applications hébergées sur des serveurs distants, ou se connecter à Internet pour des communications internationales.

Le réseau peut être aussi simple que deux ordinateurs connectés directement l’un à l’autre ou aussi vaste qu’Internet, reliant des milliards de dispositifs dans le monde. Outre le partage de ressources, les réseaux permettent aussi la gestion centralisée des dispositifs connectés, rendant possible la sauvegarde des données ou la mise à jour des logiciels à distance.

Types de réseaux informatiques

Les réseaux se distinguent par leur portée géographique et leur usage. Voici les types de réseaux les plus courants aujourd’hui :

• Réseau Local (LAN - Local Area Network) : Un LAN couvre une petite zone géographique, comme un bureau, un bâtiment, ou une maison. Ce type de réseau offre une connectivité rapide entre les appareils connectés. La connexion est généralement assurée par des câbles Ethernet pour une vitesse et une fiabilité accrues, ou par Wi-Fi pour plus de flexibilité. Dans un LAN, les utilisateurs peuvent partager des fichiers et des ressources, comme une imprimante partagée ou un serveur local.
• Réseau Métropolitain (MAN - Metropolitan Area Network) : Le MAN couvre une zone géographique plus large qu’un LAN, par exemple une ville entière. Ce type de réseau relie plusieurs LAN ensemble, souvent via des connexions à haut débit, pour permettre la communication entre différents bâtiments ou sites d’une même organisation. Par exemple, une université peut utiliser un MAN pour relier ses différents campus dans une même ville, facilitant ainsi la communication et le partage de données.
• Réseau Étendu (WAN - Wide Area Network) : Le WAN couvre une zone très vaste, pouvant aller jusqu’à un pays ou un continent. Il permet la connexion de plusieurs réseaux locaux (LAN) et métropolitains (MAN) à travers de grandes distances. Un WAN utilise des technologies de télécommunication avancées, comme la fibre optique, les lignes louées, ou même des satellites. Internet est le plus grand exemple de WAN, connectant des millions de réseaux locaux et de périphériques à l’échelle mondiale.

Les Composants d’un Réseau

Ordinateurs et Périphériques

Dans un réseau informatique, les ordinateurs et les périphériques jouent le rôle d’émetteurs et de récepteurs de données. Ils peuvent être des ordinateurs de bureau, des ordinateurs portables, des smartphones, des imprimantes, ou tout autre appareil capable de se connecter à un réseau. Ces dispositifs sont souvent appelés “nœuds”.

Répartiteurs, Commutateurs et Routeurs

Les routeurs et les commutateurs sont des appareils importants dans la gestion du trafic réseau.

• Répartiteurs (Hub en anglais) : Un hub, aussi connu sous le nom de concentrateur réseau, est un dispositif de réseau de base utilisé pour connecter plusieurs appareils dans un réseau local (LAN).
• Commutateurs (Switch en anglais) : Un commutateur est un dispositif de réseau qui connecte plusieurs appareils au sein d’un réseau local (LAN). Contrairement à un simple répartiteur (hub), un commutateur est intelligent ; il peut identifier les appareils connectés par leur adresse MAC (Media Access Control) et diriger le trafic de données de manière sélective.
• Routeurs : Ils connectent différents réseaux ensemble. Par exemple, un routeur domestique connecte le réseau local à Internet. Les routeurs utilisent des tables de routage et des protocoles pour déterminer le meilleur chemin pour acheminer les paquets de données entre les réseaux.

Médias de Transmission

Les médias de transmission sont les moyens physiques par lesquels les données sont transportées dans un réseau. Il existe deux types principaux :

• Câblé : Les données sont transmises à travers des câbles, comme les câbles Ethernet. Ces médias sont généralement utilisés pour les réseaux locaux (LAN) en raison de leur vitesse et de leur fiabilité élevées.
• Sans fil : Les données sont transmises par des ondes radio. Les technologies sans fil, comme le Wi-Fi, sont largement utilisées pour leur flexibilité et leur facilité d’installation, bien qu’elles puissent être moins fiables que les connexions câblées.

Fonctionnement de Base des Réseaux

Dans un réseau informatique, les données sont transmises sous forme de paquets. Un paquet contient non seulement les données envoyées (comme le contenu d’un e-mail), mais aussi des informations de contrôle, comme l’adresse IP de l’expéditeur et celle du destinataire.

Le processus de transmission est le suivant :

1. Lorsqu’un appareil envoie des données, celles-ci sont divisées en paquets qui traversent le réseau.
2. Chaque paquet est acheminé indépendamment, en suivant le meilleur chemin possible, déterminé par les routeurs et les commutateurs.
3. Les paquets arrivent à destination et sont réassemblés pour former les données d’origine.

Ce système repose sur le Protocole IP, qui assure que chaque paquet atteint la bonne destination. Internet, ainsi que la plupart des réseaux modernes, repose sur ce modèle de transmission par paquets, ce qui rend le transfert de données rapide, fiable et adaptable à des distances variées.

Modèles de communication en réseau OSI

Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un modèle théorique qui décompose les processus de communication en réseau en plusieurs couches distinctes, facilitant ainsi l’interopérabilité entre différents systèmes. Son objectif principal est de standardiser les échanges de données afin que des appareils de différents constructeurs et réseaux puissent communiquer sans difficulté. Il sert de guide pour comprendre et développer des technologies de réseau, même si en pratique, certains protocoles ne suivent pas strictement ce modèle.

Fonctionnement du Modèle OSI

Le modèle OSI se compose de sept couches, chacune jouant un rôle précis dans le processus de communication. Ces couches vont de l’interface utilisateur jusqu’à la transmission physique des données sur le réseau. Chaque couche interagit uniquement avec la couche juste au-dessus et celle juste en dessous, facilitant le traitement par étapes.

Les couches du modèle OSI sont les suivantes :

• Couches Matérielles :
  1. Couche Physique : C’est la couche la plus basse, où les données sont converties en signaux électriques, optiques ou radio pour être transmises physiquement sur un support (câble, fibre optique, ondes radio).
  2. Couche Liaison de Données : Elle établit une connexion de données fiable entre deux appareils en détectant et corrigeant les erreurs de transmission.
  3. Couche Réseau : Cette couche gère l’adressage et le routage des paquets de données vers leur destination finale. Elle permet aux données de passer par différents routeurs et réseaux.
• Couches Hautes :
  1. Couche Transport : Elle assure le transfert fiable des données, divise les données en segments et gère le contrôle de flux pour garantir que chaque segment arrive complet et dans le bon ordre.
  2. Couche Session : Cette couche gère l’ouverture et la fermeture des sessions de communication entre appareils. Elle permet de rétablir la connexion en cas d’interruption.
  3. Couche Présentation : Elle convertit les données en un format que la couche Application ou l’utilisateur final peut comprendre (par exemple, encodage, chiffrement).
  4. Couche Application : C’est la couche la plus haute, celle que voit l’utilisateur. Elle fournit des services réseau aux applications, comme l’accès aux fichiers distants, les emails ou le transfert de fichiers.

Chaque couche du modèle OSI joue un rôle spécifique dans le traitement et la transmission des données. Ce découpage permet de gérer les différentes fonctions de communication indépendamment les unes des autres, facilitant ainsi le dépannage et le développement des réseaux.

Numéro de Couche	Nom de la Couche	Fonction	Type de Couche
1	Physique	Transmission brute de données	Couche Matérielle
2	Liaison de Données	Organisation des données en trames	Couche Matérielle
3	Réseau	Routage des paquets entre réseaux	Couche Matérielle
4	Transport	Transmission fiable des données	Couche Haute
5	Session	Gestion des sessions de communication	Couche Haute
6	Présentation	Traduction des données	Couche Haute
7	Application	Services réseau pour applications	Couche Haute

Applications du Modèle OSI dans les Réseaux Modernes

Bien que le modèle OSI soit avant tout une référence théorique, il est extrêmement utile dans plusieurs domaines :

• Diagnostic et dépannage réseau : Le modèle OSI fournit une approche par étapes pour localiser les problèmes de réseau. Par exemple, si un utilisateur ne peut pas se connecter à un site, un administrateur réseau peut tester chaque couche pour identifier le problème, que ce soit au niveau de la couche physique (câble défectueux), de la couche réseau (problème d’adressage IP) ou de la couche application (erreur d’application).
• Conception et développement de protocoles : Les protocoles réseau sont souvent conçus en suivant la logique du modèle OSI. Par exemple, le protocole IP travaille à la couche réseau pour gérer l’adressage et le routage, tandis que le protocole TCP, à la couche transport, garantit la livraison fiable des segments.
• Formation et documentation : Le modèle OSI est une référence incontournable pour apprendre le fonctionnement des réseaux, car il permet de comprendre étape par étape comment les données transitent et comment chaque couche interagit avec les autres.
• Interopérabilité des systèmes : En suivant des standards basés sur le modèle OSI, les fabricants et développeurs de logiciels peuvent créer des systèmes qui communiquent sans être limités par des technologies propriétaires. Cela facilite les échanges sur Internet, où des millions de dispositifs de différentes marques et générations communiquent chaque jour.

Conclusion

En conclusion, ce cours vous a offert une première exploration des concepts fondamentaux des réseaux informatiques, depuis la structure des différents types de réseaux jusqu’aux composants essentiels qui assurent la communication entre appareils. Nous avons également introduit le modèle OSI, un cadre théorique qui aide à comprendre et à organiser les processus de transmission de données en réseau.

Il est important de noter que ce cours ne constitue qu’une introduction aux bases du réseau. Les chapitres suivants approfondiront des aspects techniques essentiels, tels que le protocole IP, le routage, le DHCP, le DNS, et le NAT. Ces concepts, cruciaux dans la mise en place et la gestion des réseaux modernes, vous permettront d’acquérir une compréhension plus complète et de renforcer vos compétences pour concevoir, diagnostiquer et optimiser des infrastructures réseau.

N’hésitez pas à poursuivre votre apprentissage dans les chapitres suivants pour explorer ces notions de manière plus détaillée et découvrir comment elles s’appliquent concrètement dans le monde des réseaux !

Plus loin

Livres

• Réseaux 6e édition ↗ de Andrew Tanenbaum
• Les Réseaux ↗ de Guy Pujolle
• Réseaux informatiques - Notions fondamentales (9e édition) ↗ de José Dordoigne
• Les réseaux informatiques - Guide pratique pour l’administration, la sécurité et la supervision ↗

MOOC

• Concevez votre réseau TCP/IP ↗
• Maîtrisez vos applications et réseaux TCP/IP ↗