Technologie de routage et de commutation (H3C) ① - Notions de base des réseaux informatiques

Table des matières des articles de la série

①——Bases du réseau informatique

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Manuel : « Explication détaillée et pratique de la technologie de routage et de commutation » compilé par l'Université H3N, Tsinghua University Press

Un aperçu des réseaux informatiques

1.1 Réseau informatique

Réseau informatique : Un réseau informatique est un ensemble d'ordinateurs autonomes interconnectés.
L'autonomie signifie que chaque ordinateur est autonome et n'est pas contrôlé par d'autres ; l'interconnexion signifie l'utilisation de supports de communication pour connecter des ordinateurs et atteindre l'objectif de communication mutuelle.

En termes simples, un réseau informatique est un système de réseau qui connecte des ordinateurs indépendants et des périphériques externes spécialisés répartis dans différentes zones géographiques à l'aide de lignes de communication pour former un système de réseau puissant et à grande échelle, de sorte que de nombreux ordinateurs puissent facilement transférer des informations entre eux et partager des informations.

1.2 Fonctions de base des réseaux informatiques

• Partage de ressources
• Traitement distribué et équilibrage de charge
• Des services d’informations complets

1.2.1 Partage des ressources

• Les ressources sont divisées en ressources logicielles et ressources matérielles
• Les ressources logicielles comprennent des données sous diverses formes : informations numériques, messages, sons, images, etc. ;
• Les ressources matérielles comprennent divers périphériques, tels que les imprimantes, le FAX (fax), le modem (modem, c'est-à-dire le modem), etc.

L'émergence d'Internet permet aux deux parties de communiquer au-delà des barrières temporelles et spatiales, de transmettre des informations et de partager des ressources à tout moment et en tout lieu.

1.2.2 Traitement distribué et équilibrage de charge

Traitement distribué et équilibrage de charge : Grâce aux réseaux informatiques, des tâches de traitement massives peuvent être distribuées sur des ordinateurs dispersés dans le monde.

Par exemple : un grand ICP (Internet Content Provider) a un trafic réseau important. Afin de permettre à davantage d'utilisateurs d'accéder à son site Web, il a déployé des serveurs WWW (World Wide Web) avec le même contenu à plusieurs endroits dans le monde. . Utiliser certaines technologies pour permettre aux utilisateurs de différentes régions de voir la même page placée sur le serveur le plus proche d'eux. Cela peut permettre d'équilibrer la charge sur chaque serveur et de raccourcir la distance de communication.

1.2.3 Services d'information complets

Services d'information intégrés : fourniture de services d'information intégrés sur un ensemble de systèmes.

Dans le cadre d'un développement diversifié, de nouvelles formes d'applications réseau apparaissent constamment, telles que le courrier électronique (E-mail), la téléphonie IP, la vidéo à la demande (VOD), les transactions en ligne (E-marketing) et la vidéoconférence (Video Conferencing). ...attends.
Les téléphones IP actuellement largement utilisés utilisent IP comme protocole de transmission pour intégrer la voix dans le réseau IP via la technologie de réseau, permettant ainsi la communication vocale sur les réseaux IP, ce qui permet de réduire considérablement les coûts de téléphonie longue distance et d'enrichir les types de services vocaux. De même, les informations vidéo peuvent également être intégrées au réseau IP pour la transmission, permettant des applications telles que la visiophonie et la vidéoconférence.

2. L'évolution des réseaux informatiques

• En 1837, Samuel FB Morse, des États-Unis, ainsi que Charles Wheatstone et William Cooke, du Royaume-Uni, prirent l'initiative d'inventer le télégraphe. Chaque lettre est définie comme un signal d'impulsion électrique de différentes longueurs.
• En 1876, Alexander Graham Bell réalisa davantage la fonction de transmission du son par des fils et construisit avec succès le premier système téléphonique.
• En 1945, le premier ordinateur électronique au monde, ENIAC (Electronic Digital Computer), est né.
• 1946. John Bardecón, Walter Brattain et William Shockley des Bell Labs ont remplacé les tubes à vide par des transistors
• Afin de gérer davantage de calculs et de tâches de traitement par lots, les gens ont commencé à envisager d'utiliser des lignes téléphoniques traditionnelles pour accéder à distance aux ordinateurs à l'aide de terminaux (tels que des téléscripteurs, des émetteurs-récepteurs, etc.), développant ainsi le prototype du réseau informatique - l'ordinateur hôte . Formulaire d'interconnexion .

2.1 Période d'interconnexion des hôtes

1. L'interconnexion des hôtes est apparue au début des années 1960 et constituait le premier prototype de réseaux informatiques.
2. Un système en ligne basé sur des connexions série à faible vitesse entre les hôtes .
3. Le terminal utilise une ligne téléphonique pour accéder à l'ordinateur. Puisque l'ordinateur envoie/reçoit des signaux numériques , la ligne téléphonique transmet des signaux analogiques . Cela nécessite l'ajout d'un modem entre le terminal et l'hôte pour effectuer la conversion numérique/analogique.

4. Sa tâche principale est de fournir des fonctions telles que l'exécution d'applications, l'impression à distance et les services de données via la connexion entre le terminal distant et l'ordinateur.
5. Afin de réduire le coût de connexion des communications téléphoniques, les gens réalisent la réutilisation des ports en ajoutant un concentrateur (Concentrator) entre le terminal et le modem , et l'hôte réduit le nombre de lignes de connexion au réseau téléphonique qui l'occupent directement.
6. Exemple : SNA (Systems Network Architecture) d'IBM. La passerelle SNA du réseau fournit un accès de bout en bout aux ordinateurs centraux. Actuellement, de nombreux réseaux bancaires dans mon pays utilisent la structure SNA.
7. Inconvénients : Les réseaux de communication téléphonique ne sont pas adaptés à la transmission de données depuis des ordinateurs ou des terminaux.

Tout d'abord, les frais de ligne de communication payés par les utilisateurs sont calculés en fonction de la durée d'occupation de la ligne, et pendant toute la durée de facturation, des données informatiques apparaissent sur la ligne de transmission par rafales et par intermittence ; deuxièmement, en
raison de l'ordinateur et de divers les taux de transmission des terminaux sont très différents et il est difficile pour des terminaux de types, spécifications et débits différents de communiquer entre eux.

Mesures : Les données sont temporairement stockées dans certains tampons et traitées avant d'être envoyées ou reçues ; la communication informatique doit adopter une technologie efficace de contrôle des erreurs et trouver de nouvelles technologies adaptées à la communication informatique.

2.2 L'ère du LAN

1. Dans les années 1970, la complexité de l'informatique d'entreprise exigeait le partage des ressources et le fonctionnement collaboratif d'un grand nombre de terminaux, ce qui a conduit à la nécessité de connexions en réseau d'un grand nombre de périphériques informatiques locaux, et le réseau local (LAN) est né . .
2. La principale technologie LAN utilisée dans les réseaux actuels est Ethernet.
   En 1973, Xeroxle Dr Robert Metcalfe (le père d'Ethernet) a proposé et mis en œuvre l'Ethernet original.
   DEC, Intelet Xeroxont coopéré pour développer une norme de produit, initialement nommée DIX Ethernet d'après les initiales des noms des trois sociétés . D'autres technologies LAN populaires incluent la technologie d'anneau de marque d'IBM .
3. L'émergence du LAN a considérablement réduit les coûts élevés pour les utilisateurs professionnels.
   

2.3 L'ère d'Internet

Un seul réseau local ne peut pas répondre aux exigences de diversité des réseaux. À la fin des années 1970, la technologie des réseaux étendus s'est progressivement développée pour connecter les réseaux locaux répartis dans différentes régions les uns aux autres. En 1983, ARPANET a adopté les protocoles TCP (Transmission Control Protocol) et IP (Internet Protocol) comme principaux clusters de protocoles, rendant possible une interconnexion réseau à grande échelle. Des réseaux locaux distincts ont été connectés pour former Internet.

2.4 L'ère d'Internet

Les années 1980 et 1990 ont été une période de développement de l’interconnexion des réseaux. Au cours de cette période, l'échelle du réseau ARPANET a continué à s'étendre, incluant d'innombrables entreprises, campus, FAI (fournisseurs d'accès Internet) et utilisateurs individuels à travers le monde, pour finalement évoluer vers l'Internet d'aujourd'hui qui s'étend aux quatre coins du monde, comme le montre dans la figure Comme indiqué en 1-5. En 1990, ARPANET a été officiellement remplacé par Internet et s’est retiré de la scène historique. De plus en plus d'institutions et d'individus participent à Internet, ce qui entraîne un développement rapide d'Internet.

Trois types de réseaux informatiques

3.1 Classification selon la situation régionale

Les réseaux informatiques peuvent être divisés en

• Réseau local (LAN)
• Réseau de zone métropolitaine (MAN )
• Réseau étendu (WAN).

3.1.1 Réseau local (LAN)

1. Un réseau local fait généralement référence à un ensemble d' appareils de communication (ordinateurs, imprimantes, Odems ou autres appareils ) qui peuvent être interconnectés via un certain support dans un rayon de plusieurs kilomètres (institutions, campus, usines).
2. Il s'agit d'un réseau construit par les utilisateurs eux-mêmes et utilisant des adresses privées.
3. Classification : Du point de vue de la méthode de contrôle d'accès aux médias, il peut être divisé en LAN partagé ¹ et LAN commuté ² ; du point de vue des médias, il peut être divisé en filaire et sans fil
4. Caractéristiques : taux de transmission de données élevé (10 Mbps ~ 100 Gbps), faible délai de transmission (dizaines de microsecondes), faible taux d'erreur sur les bits.
5. Avantages : En raison de la plage de distribution extrêmement réduite du LAN, ① facile à gérer et à configurer ② facile à former une topologie simple et régulière ③ faible délai de réseau (généralement inférieur à des dizaines de microsecondes) ④ débit de transmission de données élevé ⑤ transmission fiable ⑥ flexible la topologie le rend
   possible Largement utilisé, il est devenu un moyen typique et efficace de réaliser l'échange et le partage d'informations dans une zone limitée.
6. Application : généralement détenue par une organisation, souvent utilisée pour connecter des ordinateurs personnels et des postes de travail au sein d'un bureau ou d'une entreprise afin de partager des ressources (telles que des imprimantes, des bases de données, etc.) et d'échanger des informations.

3.1.2 Réseau métropolitain (MAN)

1. Le réseau urbain, appelé réseau métropolitain , fait référence au réseau de communication informatique établi au sein d'une ville.
2. Échelle : Échelle moyenne, entre LAN et WAN, généralement une connexion réseau au sein d'une ville (environ plusieurs dizaines de kilomètres).
3. Technologie : À l'heure actuelle, la technologie IP et la technologie ATM sont principalement utilisées.
   Le réseau métropolitain est divisé en partie réseau métropolitain et partie accès au réseau métropolitain .
   La partie du réseau métropolitain est le réseau de l'opérateur, qui est planifié et construit par l'opérateur.
   La partie accès du réseau métropolitain peut être construite par les opérateurs, les entreprises, les constructeurs et les services de gestion immobilière pour fournir des fonctions d'accès et fournir des services locaux aux utilisateurs. .

3.1.3 Réseau étendu (WAN)

1. Réseau étendu également appelé réseau distant
2. Portée : des dizaines de kilomètres à des milliers de kilomètres, couvrant plusieurs pays, régions et continents
3. Caractéristiques : transmission de données lente (le débit typique est de 56 Kbps ~ 155 Mbps), délai relativement important (quelques millisecondes) et topologie rigide
4. Technologie : le sous-réseau de communication du WAN peut interconnecter d'autres systèmes à l'aide de réseaux publics de commutation de paquets , de réseaux de communication par satellite et de réseaux de commutation de paquets sans fil .
   En raison de la lenteur et du retard important, le site d'accès au site Web est uniquement responsable de l'envoi et de la réception des données. Appuyez-vous sur des périphériques d'interconnexion complexes (tels que des commutateurs, des routeurs) pour gérer la gestion du réseau.
5. Topologie : Elle est difficile à classer et des structures maillées sont généralement utilisées.

3.2 Topologie du réseau

3.2.1 Topologie d'affichage total (Bus)

3.2.2 Topologie en étoile

3.2.3 Topologie en anneau

3.2.4 Topologie maillée

3.3 Échange de données (technologie de transmission de données)

3.3.1 Commutation de circuits

3.3.2 Commutation de paquets

Quatre indicateurs principaux pour mesurer les réseaux informatiques

4.1 Bande passante

4.2 Retard

Cinq organisations de normalisation des réseaux

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1. Les réseaux locaux partagés sont généralement utilisés dans les petits environnements de bureau ou les réseaux domestiques. Dans un réseau local partagé, tous les appareils sont connectés via un hub et le réseau local partagé diffuse des paquets de données à tous les appareils via le hub↩︎

2. Les réseaux locaux commutés conviennent aux grands environnements de bureau ou aux applications nécessitant une bande passante élevée. Utilisez un interrupteur pour remplacer un hub. Les réseaux locaux commutés transmettent les paquets directement aux appareils cibles à la demande via des commutateurs. Cette architecture offre des performances réseau plus élevées, une meilleure sécurité et de meilleures capacités de gestion du réseau, mais elle est également plus complexe et plus coûteuse. ↩︎