4.

Réseaux locaux

Pour assurer la communication entre leurs équipements informatiques, les entreprises installent des réseaux locaux, souvent désignés par les abréviations RLE (Réseau local d’entreprise) ou LAN (Local Area Network). Ces réseaux permettent d’interconnecter de manière relativement simple les différents équipements (micro-ordinateurs, imprimantes, stations de travail d’un système client / serveur, etc.).

En Bureautique, les réseaux locaux permettent aux utilisateurs de s’envoyer des messages, de travailler à plusieurs sur des documents, de gérer leurs agendas, d’accéder à des bases de données communes ou encore d’effectuer des tirages sur des imprimantes partagées. Les entreprises dont la production est automatisée utilisent également des réseaux locaux : les équipements connectés sont alors, outre des ordinateurs, des dispositifs de commande de machines et des capteurs de mesure (voir automatisation). Ces réseaux, appelés en abrégé RLI (Réseaux locaux industriels), font partie de systèmes plus étendus de conception et fabrication assistées par ordinateur.

Il existe une grande variété de réseaux locaux qui se distinguent par leurs structures, leurs protocoles d’accès, leurs supports de transmission et leurs performances en termes de capacité et de fiabilité.

1.

Structure

On appelle nœuds les différents équipements raccordés à un réseau local, et topologie la disposition géométrique de ces nœuds et des supports qui les relient. Généralement, les nœuds correspondent à des stations de travail, mais ils peuvent également représenter d’autres équipements tels qu’une imprimante. Ces différents nœuds peuvent être reliés de diverses manières, le plus souvent par des câbles électriques (paires torsadées ou câbles coaxiaux), mais aussi maintenant au moyen de fibres optiques, ou encore, plus rarement, grâce à des faisceaux hertziens (voir radio).

2.

Protocoles d’accès

Tous les équipements connectés, qui se partagent un même support de transmission de données, doivent en conséquence respecter des ensembles de règles, dits protocoles, régissant l’usage de ce support. Il existe un grand nombre de protocoles d’accès : techniques statiques où chaque station bénéficie en permanence d’une partie des ressources ou techniques dynamiques où la bande passante du support est allouée en fonction de l’occupation du réseau ; accès aléatoire, à l’image du protocole CSMA/CD ou accès déterministe comme suivant les méthodes à jeton. Ces différentes techniques permettent d’éviter ou de contrôler les conflits entre stations qui tentent d’émettre en même temps, assurant ainsi le bon fonctionnement du réseau.

3.

Débit

Les transmissions de données s’effectuent en général en découpant les messages par paquets auxquels sont ajoutées certaines informations, notamment les coordonnées du destinataire : l’ensemble est appelé trame. En raison des techniques d’accès utilisées et de cet ajout d’informations, le débit effectif de transmission des données sur le réseau peut être sensiblement inférieur au débit nominal du support utilisé. Ce débit, exprimé en nombre de bits par seconde (b/s), peut atteindre plusieurs dizaines de millions.

4.

Types de réseaux locaux

4.1.

Réseaux en étoile

La topologie en étoile des réseaux locaux est analogue à celle des systèmes centralisés à terminaux passifs : tous les nœuds sont directement reliés à un équipement central, appelé concentrateur ou hub, par lequel passent tous les messages. Les nœuds sont déchargés de la gestion des communications, qui est assurée par le concentrateur. La panne d’un nœud périphérique n’entrave donc pas le fonctionnement du reste du réseau, mais en revanche la coupure s’avère totale en cas de défaillance du noyau central. C’est pourquoi la technologie d’un réseau en étoile est concentrée sur ce noyau qui doit être très fiable. En raison de ce haut degré de technologie, un tel réseau se révèle donc onéreux, d’autant plus que le câblage requis est nettement plus long que sur d’autres topologies.

4.2.

Réseaux en bus

La plupart des réseaux locaux présentent une topologie en bus, leurs nœuds étant alors disposés en ligne sur un brin de conducteur qu’ils se partagent. Aux extrémités de ce bus (par analogie avec le bus d’un ordinateur) sont disposés des terminateurs qui évitent que les signaux soient réfléchis. Cette disposition offre plusieurs avantages : elle est simple et peu coûteuse à mettre en œuvre ; en outre, on peut facilement y rajouter de nouveaux nœuds. En contrepartie, le canal de communication auquel accèdent les équipements étant unique, des conflits peuvent se produire entre les éléments. Par ailleurs, la portée des supports demeure limitée si bien que cette topologie ne s’avère adaptée que si le réseau est de faible taille.

4.2.1.

Ethernet

Développé en 1976 par la société américaine Xerox, Ethernet constitue actuellement l’architecture la plus courante de réseau en bus. Il se distingue par son protocole d’accès et la nature de son support.

Un réseau en bus de type Ethernet utilise un protocole appelé CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Lorsqu’un nœud désire émettre, il commence par écouter le canal, et n’envoie son message que si la voie est libre. Dans le cas contraire, il essaie à nouveau quelque temps plus tard. Une fois le message émis, la station continue à écouter le canal en vue de détecter une éventuelle collision. Si tel est le cas, elle réitère l’opération d’émission du message. On constate donc que ce protocole d’accès aléatoire ne requiert pas de station particulière supervisant le bus.

Sur un réseau Ethernet, le support utilisé est un câble coaxial, c’est-à-dire un fil de cuivre centré dans une gaine de plastique et entouré d’un second conducteur métallique. Deux types de câble coaxial peuvent être employés : le câble Ethernet fin (thin), encore appelé câblage noir ou 10 Base 2, qui présente un diamètre de 0,5 cm et dont la longueur des brins ne dépasse pas 180 m, et le câble épais (thick), appelé aussi câblage jaune ou 10 Base 5, qui possède un diamètre de 1 cm et peut relier des stations distantes de 500 m. En fait, plusieurs brins coaxiaux peuvent être installés sur un réseau local de type Ethernet : des dispositifs particuliers appelés répéteurs sont alors disposés entre les brins pour régénérer les signaux.

4.2.2.

Apple Talk

Le système Apple Talk est un autre réseau en bus très répandu, car il est peu coûteux et facile à mettre en œuvre. Ce système, qui utilise en effet de simples fils de cuivre, équipe d’origine tous les micro-ordinateurs Macintosh d’Apple, si bien qu’il n’est pas nécessaire de leur ajouter de carte d’extension ni de logiciel particulier pour installer un tel réseau local.

4.3.

Réseaux en anneau

La topologie en anneau s’apparente à la topologie en bus, en ce sens que tous les nœuds sont disposés sur un support unique. Mais à la différence d’un réseau en bus, ce support est ici refermé sur lui-même. La circulation des informations s’effectue en sens unique sur la boucle ainsi constituée, ce qui élimine l’éventualité de collision entre différents messages. Au passage d’un message circulant le long de l’anneau, chaque nœud examine l’adresse de son destinataire : si ce message est pour lui, il l’accepte ; sinon, il régénère le signal et fait suivre le message vers le nœud suivant. Une telle régénération permet à un réseau en anneau de couvrir des distances plus grandes qu’un réseau en étoile ou en bus.

À ce type de réseau local est généralement associé le protocole d’accès dit de l’anneau à jeton, comme le Token Ring de la compagnie IBM. Lorsque le canal de transmission est libre, une trame particulière, appelée jeton, circule de nœud en nœud sur la boucle. Si une station désire émettre des données vers une autre, elle attend de recevoir le jeton, puis, au lieu de le régénérer, envoie alors son message. Ce dernier circule ensuite sur l’anneau jusqu’à la station destinataire qui l’accepte, tout en le renvoyant quand même au nœud suivant : il est en effet possible d’adresser un message à plusieurs stations. Lorsque le message revient enfin à la station qui l’a émis, celui-ci est supprimé et le jeton renouvelé. Cette technique permet également de vérifier que le message a bien effectué une boucle complète.

Ce système exige en général qu’une station particulière du réseau, le moniteur actif, contrôle son bon fonctionnement. Ce moniteur a plusieurs responsabilités : il lance un jeton neuf au démarrage ou le réinjecte dans l’anneau s’il constate son absence, vérifie la présence des autres stations, détecte et détruit les messages qui auraient fait plus d’un tour, etc. En fait, tous les nœuds jouent un rôle actif dans l’anneau en régénérant les trames, si bien que toutes les stations doivent fonctionner en permanence. C’est pourquoi des dispositions particulières permettent d’éviter que le réseau s’arrête entièrement si une station présente une défaillance ou si une partie du canal est rompue. On peut par exemple doubler le support : chacun des deux anneaux transporte alors les informations dans un sens différent, formant ainsi un système très fiable.