Cours Réseaux N°3 : les topologies

Il s'agit de la manière de relier entre eux les équipements informatiques. Selon les topologies, on obtient des performances et des caractéristiques différentes : débits, nombre d'utilisateur maximum, temps d'accès, tolérance aux pannes, longueur de câblage, types d'applications...

On distingue deux niveaux de classification : suivant la taille et selon le type.

Les réseaux sont divisés en trois grandes familles : les LAN, MAN et WAN.

LAN = Local Area Network ou réseau local.

Ce type de réseau s'étend de 1 mètre à 2 kilomètres et peut compter de 2 à 200 abonnés. Le débit courant est de 1 à 100 Mbits/s.

MAN = Metropolitan Area Network ou réseau métropolitain.

Ce type de réseau s'étend de 1 mètre à 100 kilomètres et peut compter de 2 à 1000 abonnés. Le débit courant est de 1 à 100 Mbits/s.

WAN = Wide Area Network ou réseau grande distance.

Ce type de réseau s'étend sur plus de 1000 kilomètres et peut compter plusieurs milliers d'abonnés. Le débit, étant donné la distance à parcourir, est plus faible, de 50 bits/s à 2 Mbits/s. Les deux premiers types de réseaux utilisent des connexions multipoints tandis que le WAN utilise des connexions point à point. Par exemple, le réseau Transpac, réseau français est constitué de liaisons point à point entre des noeuds situés dans les grandes villes françaises.

Les réseaux peuvent être classés par type de modèle, architecture utilisé pour relier les machines le constituant. Il existe autant de topologies que de façons de connecter les matériels entre eux. Généralement on regroupe toutes ces possibilités en trois grandes formes de topologies.

• Le bus
  
  Il s'agit de la forme encore la plus rencontrée. Cette topologie permet une connexion multipoint. Le bus est le support physique de transmission de l'information. Les machines émettent simplement sur le câble. Par contre si le câble est défectueux, cassé, le réseau est paralysé. On trouve à chaque extrémité d'un brin des bouchons qui empêchent le signal de se réfléchir.
  On peut choisir l'exemple des réseaux Ethernet (10 base 5). Dans ce type de réseau, on utilise du câble coaxial. Deux brins sont reliés entre eux à l'aide de répéteurs. Les stations sont passives, c'est à dire qu'elles ne régénèrent pas le signal.
  Lorsque un ordinateur décide d'émettre et donc de faire parvenir une information à un autre ordinateur, il va dans un premier temps écouter le bus pour déterminer si ce dernier est libre. Si ce n'est pas le cas, il attend et réessaie ultérieurement, sinon il émet tout en continuant d'écouter afin de détecter une collision éventuelle avec une autre information en provenance d'un autre matériel. Si il y a collision, les deux matériels, émettent à nouveau après un temps aléatoire. Tous les matériels connectés au câble reçoivent toutes les données qui sont émises. La couche 2 (liaison) permet de faire le tri et de ne garder que ce qui le concerne.
  Une autre technologie avec le bus est le token-bus dont le fonctionnement est différent.
  
  

  Avantage :

  La longueur de câble est moins importante que pour les autres topologies.

  Inconvénient :

  Plusieurs machines sont reliées à un seul support - d'où la nécessité d'un protocole d'accès qui gère le tour de parole des stations afin d'éviter les conflits.

  
  
  
• L'étoile
  
  Chaque ordinateur, imprimante.. est relié à un nœud central : hub ou switch dans le cas d'un réseau éthernet. Les performances du réseau vont alors dépendrent principalement de ce nœud central.
  La technologie Ethernet issue de l'IEEE 802.3 est la plus souvent développée actuellement, son nom commercial (CSMA/CD) signifie Carrier Sense Multiple Access Collision Detect).
  Un hub pratique de la diffusion : si un pc envoie un message à un autre pc, l'information arrive au hub puis est diffusée sur tous les ports du hub ; seul le pc à qui est destiné le message récupère le contenu mais toutes les stations recoive ce message. Le routage de l'information est simple, tout passe par le matériel actif central. Par contre si ce matériel tombe en panne le réseau est paralysé.
  Un switch, par contre, réalise de la commutation : lorsqu'un pc veut communiquer avec un autre, l'information arrive au switch qui la commute uniquement sur le port où est relié le pc concerné par l'information. (il s'agit du même exemple que pour le hub).
  Toute l'information passe par le matériel central qui ensuite renvoie ces informations, vers toutes les machines ou uniquement vers celle(s) concernée(s). Cela dépend du matériel mis au centre de l'étoile et de sa configuration.
  Pour ce type de réseau, les câbles paires torsadées sont le plus souvent utilisés.
  
  

  Avantages :

  Chaque station possède sa propre ligne - évite les conflits.

  Administration du réseau facilitée (grâce au nœud central).

  Inconvénient :

  Longueur de câble importante

  
  
• L'anneau
  
  Il s'agit de la topologie en bus que l'on a refermé sur elle- même. Le sens de parcours du réseau est déterminé - ce qui évite les conflits. Les stations sont actives : c'est à dire qu'elles régénèrent le signal. Généralement cette topologie est active avec un deuxième anneau et un système de bouclage sur les stations. Ainsi si un poste est en panne il est supprimé logiquement de l'anneau. Ce dernier peut alors continuer a fonctionner. Ces topologies peuvent être déclinées en un grand nombre de possibilités en fonction des besoins, du coût, et de la politique de connexion. Cette possibilité d'interconnexion totale permet de sécuriser le réseau par contre elle est coûteuse en câble et en matériels. Cette topologie permet de fiabiliser le réseau et de diminuer la charge réseau sur le bus principal.
  Les données circulent toujours dans le même sens. Chaque matériel reçoit à son tour les données, teste au niveau de la couche 2 si cela la concerne. Si ce n'est pas le cas, les données sont émises à nouveau sur le support de transmission. Si les données reviennent à l'expéditeur, elles sont détruites. Cette topologie utilise ce que l'on appelle un jeton. Chaque machine reçoit un message particulier. Si elle a besoin d'émettre, elle attend que ce message lui parvienne et émet.
  
  

  Avantage :

  Le temps d'accès est déterminé (une machine sait à quel moment elle va pouvoir parler).

  Inconvénient :

  Si un nœud c'est à dire une station, ne fonctionne plus, le réseau est en panne. Pour éviter ceci, on remplace les stations par des MAU (Multistation Access Unit) : cela ressemble à un Hub mais le dernier port est relié au premier, ce qui revient à un anneau. Dans ce cas, la topologie logique reste en anneau mais la topologie physique est en étoile.