Modèle OSI en détails

MOdèle OSI interconnexion

Le modéle OSI (Open Systems Interconnection) permet de représenter le fonctionnement des communications entre les divers composants à travers Internet. Le principe de ce modéle a été standardisé par l’ISO (l’Organisation Internationale de Normalisation – Standardization en anglais).

Nous allons voir au cours de cette série d’articles sur OSI comment voyage précisément les données sur Internet, à partir d’un point à un autre.

Pour faciliter la compréhension, un système d’interconnexion est divisé en 7 couches dont voici la liste dans l’ordre de la couche inférieure à la couche supérieure :

  1. La couche physique
  2. La couche de liaison de données
  3. La couche réseau
  4. La couche transport
  5. La couche session
  6. La couche de présentation
  7. La couche application

MOdèle OSI interconnexion

L’utilisateur est souvent considéré comme 8 ième couche.

Sur le shéma ci-dessus, vous pouvez visualiser le transfert des données d’un transmetteur vers un receveur, au plus bas de la couche, le lien physique reliant les appareils est utilisé, les données remontent ensuite d’une couche à l’autre pour en venir à l’utilisateur lui même.

Dans le prochain article, nous verrons en détails ce qui se passe au niveau de cette première couche. Comment les données transitent sous forme de signaux depuis un composant vers un autre. A titre d’exemple nous décortiquerons les paquets émis pour permettre d’identifier une adresse d’origine et une de destination, par quels moyens un paquet transite d’un point A vers un point B ?

Sources :

http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_ics_browse.htm?ICS1=35&ICS2=100

Bien choisir la fibre optique

Fibre OPtique qualité

Nous avons déjà parlé des câbles réseau Ethernet et les différences entre ces derniers, la fibre optique est un excellent compromis et la tendance va plutôt dans son sens car les normes préconisent à présent une infrastructure universelle de communication pour toutes les applications et le niveau des services supportés est de plus en plus exigeant.

Dans le cadre des nouvelles constructions, logements, batiments en tout genre, le guide UTE C 90-483 définit en 4 niveaux ou grades les performances des installations. Voici la liste dans l’ordre des niveaux :

  1. Grade 1 : Câble UTP pour le haut début 100MHz (ex : télévision en coaxial)
  2. Grade 2 : Réseau local numérique – câble FTP (250MHz)
  3. Grade 3 : Câble SFTP/SSTP (900MHz)
  4. Grade 4 : fibre optique

Avantages de la fibre

Pour citer les avantages, il faut la comparer au câble réseau traditionnel. Voici les avantages notable :

  • Limitation beaucoup moins contraignante par rapport à la distance entre éléments d’une installation : aux alentours de 2km alors que pour le câble Ethernet, 100m représente la limite.
  • En monomode, la bande passante est illimitée (en théorie)
  • La fibre est insensible aux interférences éléctromagnétiques
  • La vitesse de transfert est nettement supérieure

Inconvénients

La fibre optique est fragile, il faut la manier avec délicatesse et veiller à ne pas exercer de torsions et des pliages trop importants.

Composition d’une fibre

La fibre optique est formée de plusieurs couches, un fil de verre est entouré d’une gaine réfléchissante. La lumière parcoure donc ce fil à la manière d’impulsions numériques.

Fibre optique - interieur

De l’intérieur vers l’extérieur, voici les différentes couches :

  1. le coeur ou l’âme permet la circulation de la lumière
  2. La gaine optique protège la fibre de verre
  3. le revêtement protège mécaniquement le coeur et la gaine
  4. la fibre de renfort en kevlar agit comme protection
  5. la gaine supérieure contient le tout

Multimode et monomode

Il existe 2 types de fibres, chaque type aura une utilisation particulière.

La fibre multimode présente un plus grand diamètre afin de permettre le passage de plusieurs longueurs d’ondes lumineuses. On l’utilise sur les plus courtes distances.

La fibre monomode n’autorise qu’un seul mode de propagation, on l’utilise sur des distances supérieures à 5km.

Plus la distance augmente plus la fibre multimode perdra en bande passante, le débit en sera plus limité.

Il faut aussi noter que les deux fibres sont incompatibles.

Voici un tableau récapitulatif des différents types de fibres qu’elles soient multimode ou monomode :

Type de fibre OS1 / OS2 OM1 OM2 OM3 OM4
Monomode Multimode multimode multimode multimode
Diamètre 9/125µ 62.5/125µ 50/125µ 509/125µ 50/125µ
Distance > 5km < 5km < 550m < 300m < 150m
Domaine d’utilisation liaisons bâtiments vidéosurveillance et réseau vidéosurveillance et réseau Gigabit et Datacenter Datacenter
Débit illimité 100 Mbit/s 100Mb/s 1Gb/s 10 Gb/s 10Gb/s 40Gb/s
Bande passante illimitée 200 MHz / km 500MHz / km 1500 MHz / km 3500 MHz / km

Mono mode Multi mode Fibre optique

Qualité d’une fibre

Les fibres sont déclinées en plusieurs finitions qui permet de les distinguer au niveau du degré de réflectance.

Le polissage des fibres permet d’atteindre tel ou tel niveau :Fibre APC

  1. polissage PC (Physical Contact) : la réflectance obtenue aura une résistance moindre de 30dB
  2. UPC (Ultra Physical Contact) : réflectance meilleure de – 50 dB
  3. APC (Angled Physical Contact) : gain de 60dB

Voilà qui termine ce bref article sur la fibre optique, à présent vous pourrez lire les revues d’achat de câbles en toute connaissance des éléments disposés.

Pour plus de détails :

http://www.formation-fibre-optique.com/wp-content/uploads/2010/12/livret_didactique_fo_web.pdf

http://www.infocellar.com/networks/fiber-optics/fiber-polishing.htm

Débits théoriques entre box et équipements réseau

VDSL2_ADSL2+

Vous avez une box, que ce soit chez Orange ou un autre fournisseur, vous avez un débit théorique ADSL2 ou VDSL2 pour les plus chanceux.

Nous allons voir brièvement ce que VDSL2 a de plus à offrir par rapport à ADSL2+ mais surtout ce qu’une box a réellement dans le ventre et si on aurait pas intérêt du moins chez les professionnels ou bien les particuliers partageant du contenu en réseau interne ou bien même sur Internet, à investir dans un routeur.

Savez vous que vos cartes réseaux (pour les pcs les plus récents)  sont faites pour accueillir jusqu’à 1 Gb de données par seconde ? Attention ce ne sont pas des octets mais des bits !

En octets cela nous confère grossièrement : 1000 / 8 = 125 Mo / s

ce qui représente un débit plus qu’acceptable.

Exemple de base :

TP-link TG-3468 

Cette carte PCIe (que l’on trouve dans les ordinateurs de bureau relativement récents), affiche un débit de 1000 Mbps et un contrôle de flux full duplex IEEE 802.3x 802.3u et 802.3ab (transmission dans les 2 sens sur 2 paires).

Nous vous invitons à consulter l’article sur les normes IEEE 802.

En attendant cette carte reflète aussi ce que l’on trouve sur les cartes mères de nos portables ou pc de bureau.

Par contre au niveau transmission par Wifi, il faut bien regarder ce qui se trouve dans nos ordinateurs, on vera ensuite ce qui se trouve sur le chemin de nos données (câbles, CPL, Hub, switch, routeur, livebox…).

Exemple de carte wifi :

Tp-link TL-WN781ND Tp-link TL-WN781ND

Cette carte de bas de gamme affiche 150Mbps soit théoriquement 150 / 8 = 18.75 Mo / s

Nous sommes déjà bien au dessous d’un réseau câblé et attention aux intérferences !

Poursuivons avec les câbles Ethernet

Si vous êtes relié avec un câble réseau à votre box, alors vous avez peut être :

câble RJ45 standard FTP Cat 5e

à priori il affichera une compatibilité en débit jusqu’à 1000 Mbps

Il est plus judicieux d’utiliser des câbles réseau plus récents pour vos nouvelles box.

RJ45 standard FTP Cat 5e

Vous avez peut être un Switch pour relier plusieurs ordinateurs à votre box car les ports de la box ne suffisent pas.

Le Switch

Exemple de base :

TP-link TL-SF1005D

chaque port est compatible 10/100 Mbps

et au total ne peuvent transiter que 200Mbps de données en théorie.

Switch TL-SF1005

Alors, là on a déjà réduit la vitesse ?

Chaque composant a son importance et nous n’avons pas intégrer la manipulation de transfert au sein des terminaux.

Pour un switch, faites bien attention aux performances pour ne pas brider votre installation, par exemple un switch plus récent du style :

D-Link Switch 5 ports gigabit DGS-105

compatible normes IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3ab, IEEE 802.1p, IEEE 802.3x sera déjà plus performant et reste très accessible au niveau du prix.

Si l’on se base sur les inscriptions Gigabit pour chaque équipement alors on a déjà une idée du débit théorique. Et pour optimiser davantage, il faut fouiller.

Qu’en est il de la livebox ?

Soyons optimiste, on assumera que vous avez la dernière livebox play de Orange.

Vous avez donc les possibilités suivantes :

  • Débit double Wifi 450Mbps
  • 4 ports Gigabit Ethernet soit 1000 Mbps, par contre pas d’information sur le débit total géré en cas de plusieurs ports utilisés.

A partir de maintenant, au mieux théoriquement sans Switch/hub et en restant câblé, nous sommes à un transfert de 125Mo/s. Ce qui n’est pas si mal.

Voyons un peu ce qui se passe une fois que l’on traverse nos murs.

ADSL2+, VDSL2 – les débits

VDSL2_ADSL2+

ADSL2+ est une amélioration de ADSL et ADSL2 en exploitant de nouvelles fréquences dans les 2.2MHz ce qui permet de transmettre davantage de données en même temps.

En fonction de votre position par rapport au central téléphonique, votre débit pourra atteindre en théorie jusqu’à 25Mb/s

Généralement en ville ou dans des zones bien desservies, vous bénéficiez de l’adsl2+.

VDSL2 successeur de VDSL1 (Very high speed Digital Subscriber Line) est une technologie qui commence à faire parler d’elle car les fournisseurs peuvent la déployer plus facilement que la fibre et les performances obtenues sont remarquables du moins lorsqu’on a la chance de se trouver proche du central. On monte alors à 100Mb/s à moins de 500m du centre.

Pour les plus chanceux qui ont la fibre, les logements immeubles récents ont pour obligation d’être précablé en Fibre optique, en attendant d’avoir ce type de câble à la porte de l’immeuble.

Des mélanges fibres et vdsl2 devraient présenter un bon compris tant au niveau coût que optimisation des installations. Il faudra encore patienter quelques années voire décennies pour voir arriver tout cela chez nous tous.

La fibre optique permet un débit théorique maximal jusqu’à 1Gbit/s.

Alors qu’en pensez vous ? Allez vous conserver votre livebox ?

Oui dans la majorité des cas, c’est bien suffisant, si ce n’est que pour accéder à Internet depuis son ordinateur alors cela n’a pas beaucoup d’incidence, le débit interne de la livebox est amplement suffisant.

Peut être que non si vous souhaitez avoir une configuration optimale chez vous entre vos différents équipements, si le plafond de 1GBit/s ne vous sied pas alors qu’est ce qui peut faire mieux aujourd’hui ?

Admettons vous avez la fibre optique et êtes en 100Gbits/s, vous avez des cartes réseaux compatibles fibre optique ou bien un adaptateur réseau 10GBase-T compatible câbles réseau Catégorie 6 ou 7 :

Adaptateur fibre

Il vous faudra un switch performant comme un Netgear 10Gigabit ProSafe® Plus XS708E  :

xs708e-routeur-10GBase-t

Et pour en finir un routeur GES-10GR (à titre d’exemple). Soit une configuration telle que sur l’image :

Router-switch-10g

Voilà, vous avez tout ce qu’il faut pour établir un réseau performant, si vous allez voir les prix pour chaque élément, vous noterez que ce genre de configuration est réservée aux datacenters et aux réseaux professionnels, pour une utilisation domestique, le budget est conséquent. Au final, notre livebox offre un très bon compromis et de sérieuses fonctionnalités qui ne cessent d’évoluer. Vous pouvez bien entendu consulter les équivalents sur le marché et avoir votre propre routeur et switch avec davantage de ports, d’autres options (par exemple au niveau sécurité…), mais ceci n’est pas l’objet de l’article.

En conclusion, si vous changez d’équipement réseau tel un switch ou une carte Wifi, des prises CPL… souvenez vous de bien regarder les normes compatibles et les débits théoriques affichés.

Dans un autre article, nous dévoilerons les performances des éléments internes aux ordinateurs. Les données transitent via les câbles réseau ou ondes wifi mais avant cette étapes, il y a d’autres éléments à considérer entre le disque dur et la carte mère…

Câbles réseau UTP FTP SFTP SSTP catégories et utilisation

Décomposition câble Ethernet

Lorsque vous prévoyez de câbler une infrastructure réseau, la question du type de câble à utiliser dépend de différents facteurs :

  1. les performances attendues
  2. les contraintes environantes
  3. respect des réglementations
  4. la pérennité et l’évolution des solutions.

Voici quelques shémas qui aideront à la compréhension globale du sujet :

Débit Câbles réseaux

Le débit dépend du type de câble employé.

Les câbles Ethernet RJ45 contiennent 4 paires torsadées de fil en cuivre.

Ce sont les normes qui édictent les catégories de câbles, voici les différences entre les catégories :

  • Catégorie 5   : Fréquence < 100MHz – Débit 10/100Mbps
  • Catégorie 5e : fréquence < 100MHz – Débit jusque 1Gb/s
  • Catégorie 6   : fréquence < 250 MHz – Débit jusque 1Gb/s
  • Catégorie 6a : fréquence < 500MHz – débit jusque 10Gbps
  • Catégorie 7   : fréquence < 600MHz – débit jusque 10 Giga bits / s

Pour satisfaire les tests imposés par les normes de qualité, il faut jouer sur le matériau utilisé à l’intérieur des câbles et notamment des conducteurs eux-mêmes, la qualité du cuivre est un exemple.

Les câbles ont les conducteurs fabriqués en cuivre ou bien faits de brins d’aluminium recouverts de cuivre, la gaine en PVC recouvre les conducteurs.

Quant au blindage et la disposition des paires à l’intérieur des gaines ainsi que la présence de drain et de feuilles d’aluminium on distingue les types suivants :

  • Câble U/UTP multibrin non blindé : jusque 1000 m
  • Cat. 5e F/UTP multibrin blindé – présence d’un drain et blindage en aluminium à l’intérieur de la gaine.
  • Cat. 6 U/UTP multibrin non blindé
  • Cat. 6 F/UTP multibrin blindé – présence d’un drain et blindage en aluminium à l’intérieur de la gaine.
  • Cat. 6 F/FTP multibrin blindé – blindage général et paire par paire par feuille d’aluminium et drain.
  • Cat. 6a S/FTP blindage général par tresse de cuivre et blindage par paire aluminium – Gaine LSOH.

Et on comprend mieux le schéma :

Robustesse câbles réseaux

En matière d’évolutivité, prévoir le lendemain est essentiel lors de la construction de nouvelles infrastructures :

Evolutivité câbles réseaux

Et lorsque l’on a un réel besoin de performances ou non :

Usage Câbles réseaux

Voici une coupe d’un câble réseau pour en déterminer la décomposition :

Décomposition câble Ethernet

D’après les shémas, l’inclusion de la fibre optique permet de comparer la qualité et les performances de cette technologie qui est un sérieux adversaire pour son implémentation dans les infrastructures.

Nous vous renvoyons à l’article sur la fibre optique pour davantage de précision par rapport à ses caractéristiques.

Standards IEEE Réseaux Wifi et Ethernet

IEEE

Que veut dire IEEE et quel est l’impact sur notre utilisation d’internet ?

Si vous faites un tant soit peu attention au descriptif affiché sur les boites de matériel informatique, vous verrez souvent la mention IEEE et quelques chiffres du style 802.11n… Bien entendu ces données n’expriment rien au parfait inconnu et nous avons tendance à laisser la compréhension de ce standard à des personnes plus compétentes. Mais il suffit d’en parler quelques secondes et on voit vite l’importance que cela a au niveau des possibilités offertes par tel ou tel composant  réseau.

Parlons tout d’abord de l’acronyme IEEE; derrière ces lettres se cache un institut : Institut of Electrical and Electronics Engineers

Et lorsque l’on voit ces lettres sur un paquet, souvent on a affaire à une branche associative de IEEE : L’Association des Standards IEEE-SA.

Cette dernière organisation développe des standards depuis plus d’un siècle dans de nombreux domaines y compris les télécommunications, le transport, la nanotechnologie…

Par contre ici nous allons résumer une partie des plus notable reliée aux réseaux à la fois filaires (Ethernet) et Wifi : le groupe de standards IEEE 802 LAN/MAN.

Nous passons outre le procédé d’établissement d’un standard qui passe par des procédés de tests et votes, pour en venir  à ce qui nous interesse dans le domaine informatique.

Ethernet : IEEE 802.3

Cette norme édicte ce qui se passe au niveau de la couche des réseaux filaires, dans un autre article nous détaillerons les différentes couches existantes qui vont de la couche matériel physique à la couche logiciels en passant par la couche de liaison des données.

Voici un tableau récapitulatif de quelques évolutions de cette norme :

Norme Date Performances Type de matériel Photo
802.3 1983 10Mbits/s Câble coaxial 10Base5

Topologie en bus avec 100 connexions espacées de 2m50

Maximum 500m

Cable coaxial
802.3e 1987 1Mbits/s Câble Ethernet 1Base5

liaison avec câble catégorie 3

paires torsadées non blindées

Maximum 200 m

ethernet-1base5
802.3x 1997 200 Mbits/s Full duplex * et Contrôle de flux
802.3z 1998 1000 Mbits/s Gigabit Ethernet

Raccordement Ethernet 1000 BASE-X  (fibre optique)

1000-BASE-X
802.3an 2006 10Gbits/s 10GBASE-T

câble cuivre à paires torsadées

Distance maximale 100m

Opérations mode full duplex (*)

Norme des câbles en cuivre ISO / IEC 11801:2002

Liaison physique Catégorie 6e FTP

6a UTP ou 7 Blindé

Connecteurs respectifs : RJ45 et GG45

rj45

gg45

802.3ba 2009 40-100Gbits/s 100 Gigabit Ethernet

40Gbits/s sur paires torsadées

100Gbits/s sur fibre optique

Full duplex

Maximum 40 km sur fibre optique monomode

100m sur multimode OM3

150 m sur OM4

7m sur paires torsadées

OM4-fibre-optique

Notes :

* Full duplex : communication point à point entre 2 équipements – les données transitent dans les 2 sens mais sur 2 canaux (paires torsadées ou fibres).

Cette liste n’est pas exhaustive mais représente bien l’évolution des normes et performances par rapport au matériel utilisé.

Wifi : IEEE 802.11

Comme spécifié lors d’un précédent article sur les ondes éléctromagnétiques, nous sommes dans une zone de fréquence entre 2.4GHz (2.4Ghz et 5Ghz en standard) et 60 GHz plus récemment avec le Wigig.

Voici une liste des protocoles 802.11

Norme Année Performances Fréquences Bande passante Type de matériel Photo
802.11a 1999 Entre 1.5 et 54 Mbits/s 5GHz 20 MHz Cartes et routeurs wifi-carte
802.11b 1999 Maximum 11 Mbits/s 2.4GHz

Problèmes interférences avec d’autres équipements (radio, microondes, blutooth…)

22MHz Cartes, routeurs routeur-wifi.
802.11g 2003 54 Mbits/s 2.4 20 – 40 MHz cartes wifi
802.11n 2009 de 7.2 à 150Mbits/s

en fonction du traitement des erreurs et l’utilisation de la fréquence.

2.4 et 5 GHz Entre 20 et 40 MHz
802.11ac 2013 Au maximum 866.7 Mbit/s 5GHz Entre 20 et 160 MHz Composants Wave 2 prévus 2014 et 2015
802.11ad 2012 7 Gigabits/s 60GHz WiGig wigig

On peut prévoir une évolution du Wifi spéctaculaire dans les prochaines années, l’utilisation des câbles sera peut être bientôt du passé lorsque l’on observe les performances obtenues avec le WiGig.

Voilà, les chiffres sur les boites d’équipement réseau n’ont plus de secret pour vous et vous pouvez optimiser votre installation. Dans un autre article nous tracerons les performances des autres composants pour comprendre l’impact de chacun sur la vitesse de transmission de vos données.

Pour plus d’informations :

http://www.wi-fi.org

http://standards.ieee.org/findstds/index.html

http://www.inetdoc.net/articles/ethernet/ethernet.ieee.10Mbps.html

http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.3

http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11