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Construire un réseau : le matériel

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Il faut savoir que pour construire un réseau, il faut du matériel. Tout comme il faut un moteur, des roues et autres pour construire une voiture. Nous verrons donc quels sont les appareils et comment ils sont reliés entre eux : câbles, transmission sans fil, etc.

Les moyens utilisés (médias d'accès)

En informatique, les médias d’accès sont les moyens utilisés pour rendre possible la communication (l’échange des informations) entre les ordinateurs. Voyons divers moyens de connecter des ordinateurs entre eux.

Les câbles

Un des médias d’accès les plus utilisés est le câble. Les câbles sont des liaisons physiques entre ordinateurs. Mais il en existe différentes sortes, nous allons en voir 2 principales.

Câble Ethernet

Le câble Ethernet est sûrement le type de câble le plus utilisé pour connecter des ordinateurs entre eux dans un réseau local. À moins que votre réseau soit entièrement sans-fil, vous en avez sûrement chez vous. Il relie généralement un ordinateur personnel à un routeur (ce que l’on appelle parfois une « box »). Le nom formel de ces câbles est paire torsadée, en anglais twisted pair. À l’intérieur se trouvent en réalité 4 paires de fils de cuivre qui servent notamment aux transmissions électroniques. Il en existe plusieurs catégories, les plus courantes sont la 5, la 5E et la 6. Elles possèdent des caractéristiques physiques différentes qui font varier leur longueur et leur débit. Ainsi, un câble de catégorie 5 (CAT5) ne peut ni mesurer plus de 100 mètres, ni dépasser les 100 Mb/s. Un câble CAT5E peut, pour la même longueur, supporter un débit de 1 Gb/s.

Les paires peuvent être protégées contre les interférences extérieures par une feuille d’aluminium. On parle de blindage, en anglais shield. On retrouve ce terme dans des acronymes comme UTP-CAT5 (Unshielded Twisted Pair Category 5).

Il existe deux types de câble Ethernet : les câbles Ethernet droits et les câbles Ethernet croisés. Ces derniers permettent de relier directement entre eux deux ordinateurs alors que les câbles droits servent à relier un ordinateur à un autre appareil comme un hub ou un switch que nous allons vous présenter dans ce chapitre.

Comment faire pour reconnaître un câble droit d’un câble croisé ?

Généralement, c’est marqué sur l’emballage. :D

Si vous n’avez plus l’emballage, il suffit de regarder les embouts des câbles :

Embouts de câble Ethernet
Embouts de câble Ethernet

Sur cette photo, on voit que les couleurs des fils à l’intérieur des embouts sont dans le même ordre sur les deux connecteurs : c’est donc un câble droit. Si le premier fil en partant de la gauche est inversé avec le 3ème et que le 2ème est inversé avec le 6ème, c’est un câble croisé. Sinon, c’est un câble dit « bâtard », mais c’est rare.
Ce type de câble est parfois appelé « câble RJ45 » : c’est un abus de langage, RJ45 est le nom de l'interface du câble (en gros, son embout).

Câble téléphonique

Le câble téléphonique est communément appelé RJ11. Ici aussi c’est un abus de langage, RJ11 n’est pas le câble, mais bien l’interface. C’est ce que l’on peut utiliser pour le téléphone et le modem. En France, ce type de câble est peu utilisé : les prises en T sont très courantes pour les lignes DSL, qui fonctionnent sur des fils de cuivre. Ce type de liaison tend à disparaitre au profit de la fibre optique.

Ce tutoriel n’ayant pas pour objectif d’aller dans les détails techniques électroniques qui constituent ces câbles et leurs spécificités, ces notions seront suffisantes pour le moment. Si vous voulez approfondir vos notions sur les câblages, nous vous conseillons Google et Wikipédia. ;)

Le monde du sans-fil

L’air est aussi un média d’accès en réseau informatique. C’est un espace global qui englobe d’autres médias d’accès, dont nous allons parler. On peut diffuser des ondes électromagnétiques dans l’air et dans l’espace : ce sont ces ondes qui permettent de transporter des informations.

Le Bluetooth

Le Bluetooth, qui signifie littéralement dent bleue ( :D ) est une technologie développée par plusieurs entreprises (Agere, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia et Toshiba) permettant la communication en utilisant l’espace hertzien (qui permet la diffusion d’ondes radio) entre les équipements électroniques, afin de minimiser l’utilisation des câbles entre les imprimantes, ordinateurs, scanners, PDA, téléphones, etc. Ce système exploite donc les ondes radio. D’ailleurs, vous allez apprendre du vocabulaire aujourd’hui : quand plusieurs entités sont en communication par le biais du Bluetooth, ce réseau formé est qualifié de piconet ;) . Piconet vient de pico-network, en français on peut traduire ça par picoréseau. Dans un picoréseau, les appareils utilisent la relation maître-esclave : le maître donne des ordres, l’esclave obéit. Quand plusieurs picoréseaux sont reliés, les esclaves peuvent avoir plusieurs maîtres, on parle alors de scatternet ou inter-réseau. Le mot « scatternet » signifie littéralement « réseau dispersé ».

En Bluetooth, un esclave ne peut communiquer qu’avec son ou ses maîtres. Il ne peut pas communiquer avec d’autres esclaves ou maîtres. Inversement, un maître ne peut communiquer qu’avec son ou ses esclaves (bien qu’un maître puisse être lui-même esclave d’un autre). D’ailleurs, un maître ne peut pas avoir plus de 7 esclaves.

Voici des schémas expliquant ces 2 types de réseaux (piconet et scatternet) :

Un piconet, ou picoréseau
Un piconet, ou picoréseau
Un scatternet
Un scatternet

Pour la petite histoire, le nom Bluetooth vient d’un roi danois qui s’appelait Harald Ier, surnommé Harald Blåtand, ce qui signifie « l’homme à la dent bleue ». :D

Il existe 3 classes en Bluetooth : la classe 1, la 2 et la 3. Ce qui les différencie est juste la portée. Dans la classe 1, la portée peut aller jusqu’à 100 mètres, dans la catégorie 2, elle est d’une dizaine de mètres, et dans la classe 3, elle est de quelques mètres seulement (moins de 10). C’est cette 3ème classe qui est utilisée dans les téléphones portables.

L’infrarouge

L’infrarouge est un autre moyen de transmission des données sans fil, qui exploite la lumière. Il est moins pratique que le Bluetooth car il faut que les périphériques qui communiquent entre eux soient à moins de 1,50m de distance. Ils doivent aussi être alignés : la lumière ne se propage pas dans les environs comme les ondes radio. Autrefois, beaucoup de téléphones utilisaient l’infrarouge, mais il s’est rapidement fait remplacer par le Bluetooth, bien que certains appareils utilisent les deux. Il existe toujours actuellement des imprimantes, souris, claviers sans fil utilisant l’infrarouge.

Le Wi-Fi

Le Wi-Fi est certainement le moyen de transmission de données sans fil le plus utilisé. Sa portée pouvant excéder les 200 mètres en espace ouvert et sa vitesse de débit théorique de l’ordre du gigabit par seconde (Gb/s) font que cette technologie est aujourd’hui très utilisée dans les réseaux locaux pour accéder à Internet. Il est impressionnant de constater le nombre de points d’accès Wi-Fi sécurisés ou non que l’on peut capter un peu partout. « Wi-Fi » peut être considéré comme le nom commercial de la norme IEEE 802.11, norme qui régit cette technologie.

Ces méthodes de transmission d’information ne serviraient à rien si l’on n’avait pas de matériel pour les exploiter… Heureusement, il y en a, et pas qu’un peu ! :D

Le plus important de tous : la carte réseau

La carte réseau est le composant le plus important, elle est indispensable. C’est par elle que transitent toutes les données à envoyer et à recevoir du réseau par un ordinateur. Il n’y a pas grand-chose à dire sur cet appareil. La seule chose que vous devez connaitre, c’est la notion d'adresse MAC : c’est l’adresse physique de la carte. Elle permet d’identifier la machine dans un réseau, un peu comme l'adresse IP. Nous ne devrions pas encore en parler, mais il serait bien difficile de comprendre le fonctionnement de certains matériels… Pour faire court et ne pas vous embrouiller si tôt, l’adresse physique est relative à la carte réseau. Elle lui est attribuée à sa fabrication et ne peut pas changer (ce n’est pas tout à fait vrai, mais l’idée est là). L’adresse IP est relative au réseau : elle change tout bonnement suivant le réseau. Vous comprendrez mieux ce que sont ces adresses dans la sous-partie sur le commutateur (switch). La carte réseau est aussi appelée NIC en anglais, pour Network Interface Card. Voici à quoi peut ressembler une carte réseau :

Image originale par Barcex sous licence CC BY SA 3.0
Image originale par Barcex sous licence CC BY SA 3.0

La carte réseau de la photo comporte un port femelle Ethernet : ce port peut accueillir un câble Ethernet mâle (connecteur RJ45). Les cartes réseau internes sont souvent des cartes PCI, c’est-à-dire qu’elles s’enfoncent dans un port PCI.

Une clé Wi-Fi est aussi une carte réseau à elle toute seule, sauf que contrairement à une carte comme celle ci-dessus, elle se présente sous forme d’une clé USB et se branche sur un port USB.

Concentrateur (hub)

Un hub est un dispositif en réseau qui permet de mettre plusieurs ordinateurs en contact. Définition pas très précise, puisque tout dispositif en réseau (ou presque) a le même but. :-° Bref, ce qu’il faut retenir est qu’un hub est très bête, enfin, moins intelligent que les autres. Ce qu’il fait est tout simple : il reçoit des données par un port, et envoie ce qu’il reçoit aux autres. Il a une interface de réception (un port) et une interface de diffusion (plusieurs autres ports par où les autres ordinateurs sont connectés).

Attention, une interface permet la réception ET la diffusion. Comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous, le hub n’a pas juste deux interfaces physiques, où on entre par la gauche et on ressort à droite, non ! L’interface de réception est logique.

Exemple : j’ai un hub à 4 ports, avec 4 ordinateurs connectés. J’ai le port 1, 2, 3, 4 (ici, interface = port). Si l’ordinateur 4 (au port 4) veut communiquer avec les autres, moi le hub, je reçois les données au port 4 (c’est mon port de réception) et je renvoie les données aux ports 1, 2, et 3 : ce sont les ports de diffusion.

Je ne renvoie plus les données au port 4, car c’est mon port de réception. ;)

Un hub (image domaine public)
Un hub (image domaine public)

Ce qu’on lui reproche est le manque de confidentialité. Eh oui, le hub ne garde pas de secret : tout ce qu’un ordinateur lui dit, il l’envoie aux autres. Heureusement, les autres vérifient bien si ça leur est destiné, et si ça ne l’est pas, ils laissent tomber les données et ne les lisent pas.

C’est toujours sécurisant, non ?

Non, pas du tout, à partir du moment où les données arrivent jusqu’à la carte réseau, elles peuvent toujours être lues (mais on n’est pas là pour un cours de sécurité informatique).

Commutateur (switch) et routeur : si peu ressemblants et si similaires

Le commutateur (ou switch) et le routeur sont 2 appareils fondamentalement différents, et pourtant, leurs rôles se ressemblent tellement ! Au-delà de leur architecture, il faut comprendre leur différence au niveau d’un réseau.

Le commutateur : juste une histoire d’échange de données

Un commutateur fonctionne à peu près comme un hub, sauf qu’il est plus discret et intelligent. Il n’envoie pas tout ce qu’il reçoit à tout le monde, mais il l’envoie uniquement au destinataire. Si l’ordinateur 1 envoie des données à l’ordinateur 2, seul ce dernier les recevra et pas les autres connectés. Afin de déterminer l’ordinateur à qui il faut renvoyer les données, le switch se base sur les adresses physiques (adresses MAC) des cartes réseau. Pour faire une analogie avec la vie réelle, une adresse MAC est un peu comme une adresse postale. C’est une suite de 6 nombres hexadécimaux, par exemple 00–16-D4-C7–6E-D3. Si vous ne savez pas ce qu’est l'hexadécimal, ce n’est pas bien grave pour le moment, mais pensez à consulter notre annexe sur le sujet à l’occasion. On en a souvent besoin en informatique (et pas qu’en réseau). Nous n’étudierons pas les adresses MAC dans ce chapitre, elles seront étudiées à partir de la partie 3, lorsque nous aborderons réellement la communication dans un réseau.

Un commutateur transmet donc des données aux autres ordinateurs en se basant sur leurs adresses MAC. Les transmissions sont plus confidentielles, les autres ne savent rien des données ne leur étant pas destinées. Son utilisation reste limitée aux réseaux locaux.

Des switchs - Image par Jellyfishz sous licence CC BY SA 4.0
Des switchs - Image par Jellyfishz sous licence CC BY SA 4.0

Le routeur, un véritable ordinateur

Un routeur ressemble à un switch sur le plan de l’utilisation : en effet, il permet de mettre plusieurs ordinateurs en réseau. Mais cela va plus loin : il permet de mettre en contact 2 réseaux fondamentalement différents. Dans une petite installation, avec un ou plusieurs ordinateurs connectés à une « box » (qui est en fait un routeur), il est la frontière entre le réseau local et Internet.

Un routeur a plusieurs interfaces. Pour continuer dans notre exemple de frontière avec Internet, il possède une interface connectée à Internet (généralement, cela se traduit par un câble branché sur la prise téléphonique ou sur un boitier fibre optique) et plusieurs autres interfaces sur lesquels se connectent des ordinateurs voulant accéder à Internet (ce qui se traduit généralement par des câbles Ethernet ou des connexions Wi-Fi).

Notez aussi que le routeur n’est pas uniquement utilisé pour aller sur Internet, on l’utilise aussi dans un réseau strictement local.

Répéteur

Un répéteur (repeater en anglais) agit un peu comme un hub, mais ce dernier n’a que 2 interfaces. Son intérêt est de renvoyer ce qu’il reçoit par l’interface de réception sur l’interface d’émission, mais plus fort. On dit qu’il régénère et réémet le signal. En transmission sans fil (radio, téléphone) on parle aussi de relais. Un répéteur permet de couvrir des distances plus grandes que les distances maximales fixées par le matériel que l’on utilise : par exemple, dans un réseau sans fil (Wi-Fi), la portée maximale entre 2 appareils est d’environ 50 mètres en intérieur. En plaçant un répéteur peu avant ces 50 mètres, vous pouvez connecter 2 appareils à 100 mètres de distance. Toutefois, le fait que les informations soient renvoyées « plus fort » peut dégrader la qualité du signal dans les réseaux sans fil. Pour prendre un exemple parlant, en radiophonie, si l’on se trouve trop loin d’un relais, la qualité du son que l’on entend est dégradée.

Bilan des matériels

Afin de conclure ce chapitre, nous allons récapituler le matériel vu et son utilité. Un tableau récapitulatif vaut mieux qu’un long discours :

Matériel Utilité
Carte réseau La carte réseau est le matériel de base indispensable, qui traite tout au sujet de la communication dans le monde du réseau.
Concentrateur (hub) Le concentrateur permet de relier plusieurs ordinateurs entre eux, mais on lui reproche le manque de confidentialité.
Commutateur (switch) Le commutateur fonctionne comme le concentrateur, sauf qu’il transmet des données aux destinataires en se basant sur leurs adresses MAC (adresses physiques). Chaque machine reçoit seulement ce qui lui est adressé.
Routeur Le routeur permet d’assurer la communication entre différents réseaux pouvant être fondamentalement différents (réseau local et Internet).
Répéteur Le répéteur reçoit des données par une interface de réception et les renvoie plus fort par l’interface d’émission. On parle aussi de relais en téléphonie et radiophonie.

Dans ce chapitre de culture informatique, nous avons examiné différents composants que l’on peut utiliser en réseau. Il est vraiment important de comprendre leur fonctionnement pour pouvoir choisir ce qui sera utilisé dans différents cas.

Mais on en fait quoi de tout ce matériel ? Les câbles, on les branche où ? Quelles machines doivent être reliées entre elles ?

Rendez-vous au prochain chapitre pour répondre à ces questions !