1. Réseaux :
Architecture Générique
M. OUZZIF

2. Architectures
• Trois grandes architectures concurrentielles dans le marché des
réseaux :
• Architecture OSI (Open Systems Interconnection), ou interconnexion de
systèmes Ouverts :
• Provenant de la normalisation de l’ISO (International Standardization Organization).
• Architecture TCP/IP :
• Utilisée dans le réseau Internet.
• Architecture introduite pour l’environnement ATM (Asynchronous Transfer
Mode)
• Par l’UIT (Union internationale des télécommunications).
• Architectures crosslayer :
• Regroupent toutes les fonctionnalités dans une seule couche.

3. Le modèle de référence de l’ISO :norme ISO 7498-1

4. Introduction
• Concept d’architecture en couches :
• Attribution de trois objets à chaque couche de niveau N:
• Service N :
• Désigne le service qui doit être rendu par la couche N de l’architecture à la couche supérieure (N + 1).
• Correspond à un ensemble d’actions devant être effectuées par cette couche :
• Incluant événements et primitives, pour rendre ce service au niveau supérieur.
• Protocole N.
• Désigne l’ensemble des règles nécessaires à la réalisation du service N.
• Règles définissent les mécanismes permettant de transporter les informations d’un même service N d’une
couche N à une autre couche N :
• En particulier, le protocole N propose les règles de contrôle de l’envoi des données.
• Points d’accès au service N, ou N-SAP (Service Access Point) :
• Situés à la frontière entre les couches N + 1 et N :
• Les services N sont fournis par une entité N à une entité N + 1 par le biais de ces points d’accès.
• Les différents paramètres nécessaires à la réalisation du service N s’échangent sur cette frontière.
• Un N-SAP (Service Access Point) permet donc d’identifier une entité de la couche N + 1, et chaque N-SAP peut être
mis en correspondance avec une adresse.

5. Introduction
• Attributs relatif à chaque service, protocole ou N-SAP d’une couche N :
• Sémantique d’association :
• Désigne la façon de dialoguer de deux entités communicantes.
• Deux types possibles : avec ou sans connexion.
• Avec connexion -> trois phases:
• Établissement de la connexion entre les deux entités communicantes.
• Transfert des données.
• Fermeture de la connexion
• Echange de primitives de service et d’unités de donnée de protocole, ou PDU (Protocol Data Unit) durant les
différentes phases de la communication.
• Sémantique de fonctionnalité :
• Désigne l’ensemble des procédures qui sont utilisées pendant la phase de transfert des données.
• Exemple :
• Association avec connexion  procédures :
• fragmentation-réassemblage, concaténation-séparation, données expresses, remise en séquence,
réinitialisation, contrôle de flux, contrôle d’erreur.
• Syntaxe de codage :
• Codage des primitives de service et des PDU utilisées par la sémantique d’association.
• Permettant la description des entités rencontrées dans un réseau.
• ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) : syntaxe la plus utilisée.

7. Sémantique d’association
• Deux types de dialogue entre les entités communicantes :
• Mode avec connexion (connection oriented) :
• Norme de base du modèle de référence
• Mode sans connexion (connectionless oriented) :
• Additif n° 1 à la norme
• Mode avec connexion :
• Norme de base ISO 7498 : entité de niveau N ne peut émettre de bloc d’information qu’après
avoir demandé à l’homologue avec lequel elle souhaite communiquer la permission de le
faire.
• Mise en place d’une connexion 
• protocole de niveau N émet donc un bloc d’information contenant une demande de connexion de niveau N.
• Récepteur a le choix d’accepter ou de refuser la connexion par l’émission d’un bloc de données indiquant sa
décision.
• Dans certains cas : Demande de connexion peut être arrêtée par le gestionnaire du service :
• Pouvant refuser de propager la demande de connexion jusqu’au récepteur :
- Par exemple par manque de ressources internes.
• Une demande d’ouverture de circuit virtuel de niveau 3 -- connexion réseau –
- Peut ainsi être stoppée dans un nœud intermédiaire si la mémoire est insuffisante ou si la
capacité d’émission est dépassée.

8. Sémantique d’association
• Avantage du mode avec connexion :
• Sécurisation du transport de l’information :
• Puisque les émetteurs et les récepteurs se mettent d’accord 
• L’ensemble de l’activité du réseau est facilement contrôlable -- au moins au niveau des nœuds extrémité --.
• Négociation de la qualité de service, ou QoS (Quality of Service) :
• Au moment de l’ouverture d’une connexion :
• Des paramètres peuvent être passés entre l’émetteur et le récepteur pour équilibrer la transmission dans des limites admissibles par
les deux extrémités.
• Des paramètres pouvant être échangés entre les participants à la communication :
• Pendant toute la durée de vie de la connexion.
• Inconvénients :
• Lourdeur de la mise en place d’une connexion :
• Même pour n’envoyer que quelques octets :
• Il faut mettre en place la connexion et discuter des valeurs des paramètres de service et, le cas échéant, de la qualité de service.
•  S’il faut ouvrir une connexion à chaque niveau de l’architecture OSI, le temps d’émission de quelques octets est considérablement
plus long que dans le mode sans connexion.
• Accès à des applications multipoint :
• Délicat dans ce mode  Nécessité d’ouverture d’autant de connexions que de points à atteindre :
• Exemple: on veut diffuser un fichier vers 1 000 utilisateurs distants, il est nécessaire d’ouvrir 1 000 connexions, c’est à- dire d’émettre 1
000 demandes de connexion, et ce à tous les niveaux de l’architecture.

9. Sémantique d’association
• Mode sans connexion :
• Blocs de données émis sans qu’il soit nécessaire de s’assurer au préalable que l’entité
distante est présente.
• Nécessité d’une connexion à l’un quelconque des niveaux de l’architecture  assurer
l’utilité du service rendu.
• Mise en place d’une telle connexion :
•  Il faut utiliser les services des couches inférieures
• Principale difficulté  contrôle de la communication :
• Possibilité de réception de données parvenant simultanément d’un grand nombre de
stations émettrices :
•  Pas de négociation entre l’émetteur et le récepteur.
• # Mode avec connexion  Possibilité de refus d’ouverture autant de connexions
•  Prise de précautions par le gestionnaire du réseau dans une communication sans connexion
que dans le mode avec connexion.
•  Difficulté à contrôler la communication.

10. Sémantique d’association
• Choix du mode :
• Niveau 2 :
• Avec connexion :
• Norme de base du niveau 2, HDLC (High-level Data Link Control), LAP-B, ATM et relais de trames.
• Sans connexion :
• Réseaux locaux dans lesquels la distance est faible entre les utilisateurs et où ces derniers sont tous
connectés sur un même câble.
• Niveau 3 :
• Avec connexion :
• Protocole X.25 du CCITT :
• Norme mise en place surtout pour les réseaux des opérateurs et des organismes publics de
télécommunications.
• Sans connexion :
• Le protocole IP (Internet Protocol) est sans connexion. On envoie les paquets IP sans demander son avis
au récepteur.
• Environnement national
• Assurer une qualité de service définie :
• Mode avec connexion est beaucoup plus apte à satisfaire cette contrainte.
• # Mode sans connexion : suffisant pour des environnements privés de réseaux locaux.

11. Sémantique d’association
• Niveau 4.
• Avec connexion :
• Protocole TCP .
• Recommandation X.224, ou ISO 8073.
• Sans connexion :
• Protocole UDP .
• Règle générale
• Assurer une qualité de service  Autant se mettre en mode avec connexion.
• Niveau de la session
• Mode avec connexion fortement recommandé :
• Il faut s’assurer qu’une entité distante est bien présente pour récupérer l’information.
• Existence d’une norme de session en mode sans connexion
• # les applications bénéficiaires peu nombreuses :
• Télévision diffusée.

12. Sémantique de fonctionnalité
• Propriétés devant être mises en œuvre pour réaliser une communication.
• Propriétés d’une connexion point-à-point :

13. Sémantique de fonctionnalité
• Quatre primitives de service :
• Définies pour permettre à un utilisateur de service de s’adresser à une entité ou à une entité
de répondre à un utilisateur de service :
• Les primitives de demande :
• Par lesquelles un utilisateur de service appelle une procédure.
• Les primitives d’indication:
• Par lesquelles l’entité destinataire est avertie qu’une procédure a été mise en route par l’entité émettrice sur
son point d’accès au service ou que le fournisseur de service indique qu’il appelle une procédure.
• Les primitives de réponse :
• Par lesquelles l’utilisateur distant du service N accepte ou refuse le service demandé.
• Les primitives de confirmation :
• Qui indiquent l’acceptation ou le refus du service demandé qui a été fait au point d’accès au service N.
• Services N peuvent être obligatoires :
• le logiciel ou le matériel réalisant ces services doit être présent.
• Services N peuvent être optionnels :
• Implémentation par le fournisseur non obligatoire.
• Services peuvent être confirmés ou non :
• i.e. demander une confirmation explicite ou non du fournisseur de service vers l’utilisateur
du service.

14. Sémantique de fonctionnalité
• Quatre primitives de service avec respect de l’ordre temporel:

15. Sémantique de fonctionnalité
• tilde = pas de relation temporelle

16. Sémantique de fonctionnalité
• Echange d’informations entre deux entités du niveau N + 1 :
•  Nécessité d’une association dans la couche N en suivant un protocole N.
• Association définie par une connexion N.
• Fonctions ajoutées à la norme :
•  Pour déterminer où se trouvent les entités avec lesquelles on souhaite communiquer
et comment y arriver :
• Appellation, pour identifier une entité de façon permanente.
• Adresse N : pour indiquer où se trouve un point d’accès à des services N.
• Répertoire N : pour traduire l’appellation d’une entité N en l’adresse N – 1 du point
d’accès aux services N – 1 auxquels elle est reliée.
• Identificateur d’extrémité de connexion N :
• Dans le contexte d’un point d’accès à des services N  doit être unique.
• Mise en correspondance des adresses pour aller d’une entité d’application à
une autre en passant par l’ensemble des couches :
• Peut se faire soit par un adressage hiérarchique soit par une gestion de tables.

17. Sémantique de fonctionnalité

18. Sémantique de fonctionnalité
• Adressage hiérarchique :
• l’adresse est composée de plusieurs parties :
• Possibilité de retrouver l’adresse N en enlevant les suffixes N + 1, N + 2, etc. -- qui sont des
éléments d’adresse unique dans le contexte d’un point d’accès à des services N + 1, N + 2 –
à partir d’une adresse de niveau supérieur à N.

19. Sémantique de fonctionnalité
• Adresses de niveau 3 et de niveau 7 : particulièrement importantes.
• Adresse portée par la couche 3
• Appelée également adresse de niveau paquet :
• Est située dans l’en-tête du paquet.
• Permet d’acheminer les paquets d’une extrémité à une autre du réseau.
• L’adresse utilisée dans la couche 7 :
• Adresse de niveau application, est située dans la zone de contrôle associée au niveau
application.
• Permet de retrouver le processus qui, à l’intérieur du niveau application, a procédé à
l’émission ou qui doit recevoir les données.
• L’adresse de niveau 3 :
• Peut être remplacée par une adresse de niveau 2 dans les réseaux qui ont adopté un
transfert de niveau trame.
• L’adresse importante reste de niveau 3 si un paquet est transporté dans la trame.
• # devient de niveau 2 si la couche paquet est supprimée.

20. Sémantique de fonctionnalité
• Tables d’adressage pour traduire les adresses N en adresses N – 1 :
• Seconde méthode de mise en correspondance des adresses.
• Structure des adresses aux différents niveaux peut en effet se présenter de
manière très différente.
• Forme hiérarchique,
• Forme géographique
• Forme plate :
• Réseaux Ethernet  l’adresse de structure plate:
• Chaque constructeur de carte Ethernet possède un numéro constructeur sur 3 octets.
• À cette valeur, il suffit d’ajouter un numéro de série sur 3 octets également pour obtenir une adresse
unique.
• Gestion délicate  Taille tables :
• Plus le nombre d’entrées dans une table est important :
• Plus la surcharge de travail des nœuds de routage augmente.

21. Sémantique de fonctionnalité
• L’adressage géographique :
• Cas particulier de l’adressage hiérarchique.
• Parties de l’adresse sont dictées par la situation géographique de l’interface
utilisateur.
• Exemple : utilisé autrefois par le réseau téléphonique :
•  adressage totalement géographique :
• L’adresse permettait de situer l’emplacement de l’utilisateur.
• Aujourd’hui :
• Le fait de garder son adresse téléphonique en déménageant détruit le contexte géographique.
• Adresses Internet:
• Hiérarchiques et non géographiques.
• Le nombre de niveaux hiérarchiques :
• Deux pour la première génération d’Internet, dite IPv4.
• Huit pour la deuxième, IPv6.

22. Sémantique de fonctionnalité
• Unité de donnée d’un service N : ou N-SDU (Service Data Unit) :
• Ensemble de données provenant de l’interface avec la couche N et devant être
transportées sur une connexion N.
• N-PCI (Protocol Control Information) :
• Informations de contrôle du protocole N.
• Proviennent d’entités N.
• Ajoutées, le cas échéant, à des SDU sur une connexion N – 1.

23. Sémantique de fonctionnalité
• N-PDU (Protocol Data Unit) :
• Unités de donnée du protocole N.
• Spécifiées par un protocole N.
• Informations de contrôle du niveau N ou informations provenant d’une ou plusieurs
unités de donnée de service.
• N-PCI (Protocol Control Information) :
• Pour coordonner le travail au même niveau.
• N-ICI (Interface Control Information) :
• Pour contrôler la communication entre entités de niveau N + 1 et entités de niveau N.
• Informations de gestion ajoutées éventuellement aux données à transporter au travers de
l’interface N (autrement dit aux N-PDU).
•  Construction de N-IDU (Interface Data Unit).

24. Sémantique de fonctionnalité
• N-IDU ou données de l’interface N:
• Données utilisateur qui traversent l’interface
de couche
• Proviennent des données utilisateur N ou
NUD.
• Cas plus simple :
• Ni segmentation ni groupage
• A une N-SDU correspond une seule N-PDU.
• En règle générale, les unités de donnée ont
des longueurs différentes.

25. Sémantique de fonctionnalité
• La fonction de segmentation-réassemblage :
• Fonction accomplie par une entité N pour mettre en correspondance une unité de
donnée du service N avec plusieurs unités de donnée du protocole N.

26. Sémantique de fonctionnalité
• Le groupage-dégroupage :
• Fonction accomplie par une entité N pour mettre en correspondance plusieurs unités
de donnée du service N avec une unité de donnée du protocole N.
• Le dégroupage est la fonction inverse du groupage.

27. Sémantique de fonctionnalité
• La concaténation-séparation ;
• La concaténation
• Fonction accomplie par une entité N pour
mettre en correspondance plusieurs unités
de donnée du protocole N avec une unité de
donnée du service N – 1.
• Séparation :
• Opération inverse.
• Possibilité d’effectuer qu’une seile concaténation dans un sens et une séparation dans
l’autre sens entre deux couches au travers de l’interface.
• Impossible de couper une N-PDU en plusieurs morceaux, lesquels deviendraient des
(N – 1)-SDU.

28. Sémantique de fonctionnalité

29. Appellation des couches
• Dans la réalité, on utilise une lettre pour désigner chaque niveau.
Pour chaque niveau du
• modèle de référence ces lettres sont les suivantes :
• P – Physique
• L – Liaison : LSDU, LPDU, LSAP
• N – Réseau : NSDU, NPDU, NSAP
• T – Transport : TSDU, TPDU, TSAP
• S – Session : SSDU, SPDU, SSAP
• P – Présentation : PSDU, PPDU, PSAP
• A – Application : ASDU, APDU, ASAP

30. Sémantique de fonctionnalité

31. Sémantique de fonctionnalité
• Les connexions
• Connexion N : association établie pour permettre la communication entre au moins
deux entités N + 1 identifiées par leur adresse N.
• Possède au moins deux extrémités de connexion N qui associent deux entités.
• Service offert par la couche N pour permettre l’échange d’informations entre des
entités N + 1.
• À une extrémité de connexion N correspond une adresse N.
• Nécessité des mêmes éléments du
protocole et d’une connexion N-1.
• Données transférés  libération
connexion – de deux types :
• Immédiate : Pas sûr que toutes les
données sont parvenus.
• Négocié : après réception des
accusés.

32. Sémantique de fonctionnalité
• Contrôle de flux et contrôle d’erreur :
• Rôle : cadencer l’envoi des PDU sur la connexion :
• De telle sorte que l’entité homologue puisse récupérer les informations à une vitesse lui
convenant, sans perte d’information ni de temps.
• contrôle de flux ayant lieu sur l’interface entre deux couches :
• Ce contrôle est généralement d’autant plus facile à effectuer que les entités
correspondantes sont plus rapprochées.
• Nécessité de prise en charge des erreurs sur une connexion N :
• Erreurs de ligne c’est-à-dire sur la connexion.
• Erreurs dues aux protocoles traversés.
• Pertes d’information par écrasement dans des mémoires intermédiaires.
• Utilisation des accusés de réception :
• Font partie informations de contrôle du protocole N-PCI.

33. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 1 (physique)
• Architectures faisant référence aux couches du modèle de base
• Trois dernières couches liées généralement regroupées en une seule
•  Reste quatre niveaux.
• 
• Architecture de niveau 1 ou physique
• Architecture de niveau 2 ou trame
• Architecture de niveau 3 ou paquet
• Architecture de niveau 4 ou message

34. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 1 (physique)
• Paquet encapsulé dans une trame
• Trame émise sur le support physique.
• Les nœuds intermédiaires :
• ne s’occupent que de modifier le type de support physique,
• sans remonter au niveau de la trame.
• Même trame retrouvé à l’autre extrémité du réseau en décapsulant le
paquet.
• Réseaux de niveau physique sont évidemment les plus rapides
• puisqu’il n’y a pas à récupérer la trame ou le paquet dans les nœuds intermédiaires.

35. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 1 (physique)

36. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 2 (trame)
• Paquet mis dans une trame.
• Les nœuds de transfert intermédiaires :
• Rassemblent les bits pour récupérer la trame.
• Les adresses, ou références, se trouvent dans la trame de façon que le nœud puisse
les router ou les commuter.
• En règle générale, il s’agit d’une commutation :
• ATM, le relais de trames et Ethernet entrent dans ce cas de figure.
• Les exemples de réseaux routés de niveau 2 sont rares.
• Commutation de niveau 2 hétérogène
• Possible  structure de la trame dans un nœud intermédiaire peut-être modifiée.
• Exemple : une trame ATM peut-être remplacée par une trame Ethernet 
commutateur décapsule la trame pour récupérer le paquet mais qu’il ne s’en sert
pas. Il le ré encapsule immédiatement dans une nouvelle trame.
• Technique également utilisée dans MPLS.

37. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 2 (trame)

38. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 3 (Paquet)
• Une architecture de niveau 3 demande que le niveau de l’entité examinée
par le nœud soit un paquet.
• Solution préconisée par Internet.
• Bits regroupés pour reformer la trame à chaque nœud, décapsulée la trame
pour retrouver le paquet.
• Zones du paquet examinés pour retrouver l’adresse ou la référence (adresse
dans IP et référence dans X.25).
• Paquet de nouveau encapsulé dans une trame une fois la porte de sortie
déterminée.
• Eléments binaires envoyés ensuite sur le support physique.
• Architecture assez lourde  beaucoup de travail pour remonter jusqu’au
niveau paquet.

39. Les niveaux d’architecture : Les architectures de
niveau 3 (Paquet)