La théorie des réseaux locaux et étendus


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IV. La topologie des réseaux

IV-1. La représentation d'un réseau

La topologie est une représentation d'un réseau. Cette représentation peut être considérée du point de vue de l'emplacement des matériels (câbles, postes, dispositifs de connectivité,...), alors on parle de « topologie physique », ou du point de vue du parcours de l'information entre les différents matériels, alors on parle de « topologie logique ». La topologie logique détermine la manière dont les stations se partagent le support et dépend de la méthode d'accès au réseau. Par exemple, un réseau peut être considéré comme appartenant à une topologie en étoile, du point de vue physique, alors qu'en réalité il appartient à une topologie en anneau, du point de vue logique.
En général, la topologie représente la disposition physique de l'ensemble des composants d'un réseau. La topologie d'un réseau est aussi appelée le schéma de base, l'architecture ou le plan
La topologie d'un réseau se représente souvent par un dessin qui réuni l'ensemble des postes, des périphériques, du câblage, des routeurs, des systèmes d'exploitation réseaux, des protocoles, etc...
La topologie d'un réseau peut avoir une extrême importance sur l'évolution du réseau, sur son administration, et sur les compétences des personnels qui seront amenés à s'en servir.
Les différentes topologies de réseaux sont les suivantes :

  • En bus
  • En étoile
  • En anneau
  • Les réseaux mixtes :
    • En bus étoile
    • En anneau en étoile
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Physiquement, les réseaux en bus, en étoile et en anneau peuvent se ressembler beaucoup parce qu'ils peuvent être tous organisés autour d'un boîtier. Selon la topologie, le boîtier contient un bus, un concentrateur ou un anneau.
D'une manière plus générale, la représentation d'un réseau peut s'établir en fonction de la circulation de l'information. D'un point de vue Client Serveur, les rôles sont bien définis et bien séparés. Ainsi, un réseau peut être "centralisé", "réparti" ou "distribué" bien que ces notions soient relatives et souples.

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IV-2. Les réseaux en bus

Les réseaux en bus sont aussi appelés réseaux en bus linéaire, épine dorsale ou backbone. Les différents postes ou périphériques du réseau sont reliés à un seul et même câble (tronçon (trunk), segment). A toutes les extrémités du câble est fixé un bouchon, un terminator. La topologie en bus est dite « topologie passive » parce que le signal électrique qui circule le long du câble n'est pas régénéré quand il passe devant une station.
Les réseaux en bus sont simples, peu coûteux, faciles à mettre en place et à maintenir. Si une machine tombe en panne sur un réseau en bus, alors le réseau fonctionne toujours, mais si le câble est défectueux alors le réseau tout entier ne fonctionne plus. Le bus constitue un seul segment que les stations doivent se partager pour communiquer entres elles.

IV-3. Les réseaux en étoile

Dans un réseau en étoile chaque poste est relié au réseau par l'intermédiaire de son propre câble à un concentrateur (un hub). Les concentrateurs s'appellent différemment selon la topologie à laquelle ils appartiennent (les switchs, les commutateurs, les MAU ne concernent que les réseaux en anneau de type Token Ring), et les termes employés par les spécialistes peuvent également être utilisés indifféremment (ou confusionnellement).
Les concentrateurs sont dénommés différemment selon leurs fonctionnalités :

  • Les HUB sont de simples concentrateurs qui régénèrent le signal et le transmettent à tous les ports (ceux sont des répéteurs).
  • Les SWITCH sont des HUB améliorés qui peuvent transmettre des données simultanément entre plusieurs couples de stations (des répéteurs plus efficaces).
  • Les commutateurs segmentent le réseau et filtrent les paquets.

Quand un des ports d'un concentrateur est inoccupé, alors le concentrateur le court-circuite automatiquement afin que le réseau ne soit pas coupé (à contrario d'un réseau en bus qui ne fonctionne plus si une station est déconnectée). Il existe des "HUB administrables" qui permettent de segmenter le réseau.
Les concentrateurs sont essentiellement un segment à l'intérieur d'une boîte. Il existe de vieux concentrateurs à « média partagé » qui sont « mono segment » (le réseau est constitué d'un seul segment logique), et les nouveaux concentrateurs (on parle plus facilement de commutateurs) qui segmentent le trafic (le réseau est constitué de plusieurs segments logiques). Le concentrateur centralise tous les échanges (le trafic), et toutes les communications passent au travers du concentrateur. Le concentrateur régénère le signal électrique (comme un répéteur multiport). Un concentrateur peut posséder 8 ou 10 ports, les ports peuvent être de différents types (concentrateurs hybrides).
Les commutateurs permettent de créer des segments logiques pour chacune des stations qui est reliée à l'un de ses ports, et indépendamment des autres segments des autres stations. Le trafic est ainsi segmenté, et chacune des stations peut émettre n'importe quand, c'est alors au commutateur de répartir les communications qui lui parviennent. Il existe des commutateurs qui disposent d'une fonction d'auto découverte (autodiscovery en anglais) et qui en 10 minutes enregistrent les adresses MAC des noeuds du réseau.
Un commutateur peut être relié à plusieurs concentrateurs, en cascade (à l'aide d'un câble UPLINK, le port juste à coté ne fonctionne plus), ce qui permet d'étendre un réseau en longueur et en nombre de stations. L'utilisation du commutateur permet de compartimenter le trafic de tout le réseau, les concentrateurs sont tous reliés au commutateur, les stations reliées à un même concentrateur (HUB) constituent un segment logique, et il y a autant de segments logiques qu'il y a de HUB. L'incorporation d'un commutateur au milieu de concentrateurs permet d'augmenter la bande passante relative des stations appartenant au même segment logique. 3 HUB de 4 ports chacun en cascade équivalent à un seul HUB de 10 ports.
Les réseaux en étoile sont plus faciles à administrer et à planifier. Si une machine ou un câble tombe en panne, alors le réseau fonctionne toujours pour les autres machines ; mais si le concentrateur tombe en panne, alors c'est tout le réseau qui ne fonctionne plus. Les réseaux en étoile sont plus faciles à gérer car très faciles à déplacer.

IV-4. Les réseaux en anneau

Les réseaux en anneau sont constitués d'un seul câble qui forme une boucle logique.
Les réseaux en anneau sont des réseaux qui gèrent particulièrement le trafic. Le droit de parler sur le réseau est matérialisé par un jeton qui passe de poste en poste. Chaque poste reçoit le jeton chacun son tour, et chaque station ne peut conserver le jeton qu'un certain temps, ainsi le temps de communication est équilibré entre toutes les stations. Le trafic est ainsi très réglementé, il n'y a pas de collisions de « paquets », le signal électrique circule seul sur le câble, depuis la station émettrice jusqu'à la station réceptrice, et cette dernière renvoi un accusé de réception.
La méthode d'accès au réseau s'appelle le passage du jeton. La topologie en anneau est dite « topologie active » parce que le signal électrique est intercepté et régénéré par chaque machine. Il existe un mécanisme qui permet de contourner une station qui est tombée en panne, c'est le « by-pass ». Quand une station n'a pas reçu le jeton au bout d'un certain temps, une procédure permet d'en créer un autre.
En général, l'anneau se trouve à l'intérieur d'un boîtier qui s'appelle un MAU (Multistation Access Unit). Toutes les stations sont reliées au MAU. Il existe des anneaux doubles, où chaque station est reliée à deux anneaux différents. Cette redondance permet d'assurer une certaine sécurité. C'est généralement le cas de figure des réseaux étendus de type FDDI.

IV-5. Les réseaux mixtes

Les réseaux mixtes sont des réseaux qui mélangent deux topologies :

  • Les bus en étoile
  • Les réseaux 100VG-AnyLAN (ETHERNET à 100 Mb/s) de la spécification IEEE 802.12 qui fonctionnent avec la méthode d'accès de la priorité de la demande
  • Les anneaux en étoile

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