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Les topologies

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Dans ce chapitre nous allons étudier les topologies. Il s’agit des différentes formes que peuvent prendre des réseaux.

Avant tout...

Avant tout, il faut que vous connaissiez quelques types de réseaux, cela aidera à comprendre pourquoi certaines topologies existent.

LAN : le réseau local

Un LAN, Local Area Network (en français réseau local) est un réseau limité à un espace géographique comme un bâtiment. Par exemple, l’ensemble des ordinateurs dans une école forme un LAN.

Représentation schématique d'un LAN simple
Représentation schématique d'un LAN simple

Un WLAN, Wireless Local Area Network, ou Wireless LAN, est un LAN mais qui utilise la transmission sans fil (Wi-Fi, …). Le mot wireless signifie « sans fil » (wire = câble, less = sans). Par exemple, un hotspot Wi-Fi, c’est-à-dire un point d’accès Wi-Fi public comme on en trouve dans des lieux publics tels qu’un hôtel, est un réseau local sans fil (WLAN).

WAN : le réseau étendu

WAN signifie Wide Area Network, en français, on peut le traduire par « réseau étendu ». Il s’agit d’une interconnexion de réseaux sur de longues distances. Quand une grande entreprise interconnecte ses différents sites (usines de production, plateformes logistiques, …), on parle de WAN. Les réseaux étendus se caractérisent par l’utilisation de technologies différentes des LAN. Par exemple, alors qu’on trouve souvent des câbles Ethernet ou du Wi-Fi sur des réseaux locaux, les connexions WAN se font plutôt en fibre optique voire en 4G.

Représentation schématique d'un WAN
Représentation schématique d'un WAN

C'est quoi une topologie ?

Bonne question, qu’est-ce qu’une topologie ? Tout d’abord, il faut savoir qu’il existe deux types de topologies : physique et logique.

Topologie physique

Une topologie physique est en fait la structure physique de votre réseau. C’est donc la forme, l’apparence du réseau. ;)

Il existe plusieurs topologies physiques : le bus, l’étoile (la plus utilisée), le mesh (topologie maillée), l’anneau, hybride, etc. Cependant nous n’allons parler que des plus utilisées.

Topologie logique

Une topologie logique est la structure logique d’une topologie physique, c’est-à-dire que la topologie logique définit comment se passe la communication dans la topologie physique. ;)

Attention avec ces deux notions !

L’une (topologie physique) définit la structure physique (l’apparence physique, la forme) de votre réseau, l’autre (topologie logique) définit comment la communication se passe dans cette forme physique. ;) Retenez bien ces 2 notions, et ne les confondez pas, tant qu’à faire. :-°

Réseau en bus

Comme son nom l’indique, la topologie bus a les caractéristiques d’un bus (pensez, une ligne droite). Dans cette topologie, tous les ordinateurs sont connectés entre eux par le biais d’un seul câble réseau débuté et terminé par des terminateurs.

Les terminateurs ont pour but de maintenir les frames (signaux électriques de données) dans le câble et d’empêcher les « rebonds » des données le long du fil. ;)

Franchement, ce n’est pas pratique du tout, et ce pour 2 raisons majeures. La première est que, parce que toutes les machines utilisent le même câble, s’il vient à ne plus fonctionner, alors le réseau n’existe plus. Il n’y a plus de communication possible étant donné que tous les hôtes partagent un câble commun. La seconde est que, puisque que le câble est commun, la vitesse de transmission est très faible. :( Il y a d’autres raisons qui font que cette topologie est très peu utilisée.

Dans cette topologie, étant donné que le câble de transmission est commun, il ne faut pas que 2 machines communiquent simultanément, sinon… Bam, ça créé des collisions ! :o Pour éviter ce problème, on utilise une méthode d’accès appelée CSMA/CD. Avec cette méthode, une machine qui veut communiquer écoute le réseau pour déterminer si une autre machine est en train d’émettre. Si c’est le cas, elle attend que l’émission soit terminée pour commencer sa communication. Sinon, elle peut communiquer tout de suite.

C’est un peu complexe, heureusement que d’autres topologies plus simples et plus pratiques existent !

Représentation schématique d'un réseau en bus
Représentation schématique d'un réseau en bus

Topologie de type étoile

Dans un réseau en étoile, la forme physique du réseau ressemble à une étoile. Une image est plus parlante :

La forme physique du réseau ressemble à une étoile
La forme physique du réseau ressemble à une étoile

N’importe quel appareil (routeur, commutateur, concentrateur, …) peut être au centre d’un réseau en étoile. L’important, c’est que pour parler à une autre entité on passe par le matériel central (qui peut être le hub, le switch, etc.). En pratique, dans un réseau d’entreprise en étoile, au centre on trouve un switch. ;)

Le principal défaut de cette topologie, c’est que si l’élément central ne fonctionne plus, plus rien ne fonctionne : toute communication est impossible. Cependant, il n’y a pas de risque de collision de données.

Si vous reliez des ordinateurs à un hub, la topologie physique sera l’étoile. Mais la topologie logique sera… le bus ! En effet, sur un hub, seule une machine peut émettre à la fois. Les autres doivent écouter le réseau pour savoir si elles peuvent émettre !

Réseau en anneau : le ring, mais pas de boxe

Oui bon, le jeu de mot est pourri… Enfin, vous devez commencer à avoir l’habitude ! :-°

On attaque un morceau assez compliqué, du moins plus complexe que ce qu’on a vu jusqu’à présent. Nous allons donc essayer de faire simple (très contradictoire :D ).

Comme vous pouvez vous en douter, un réseau en anneau a la forme d’un… anneau, oui, il n’y a pas de piège ! Cependant, la topologie physique d’un réseau en anneau est… le bus.

Mais alors un réseau en anneau c’est comme un réseau en bus avec les machines disposées en cercle ? o_O

Si on veut, mais il a une particularité : la topologie logique est le token ring.

Anneau à jeton ? On met un jeton dans la machine pour avoir un anneau ? >_<

Pas du tout ! :D Rappelez-vous, la topologie de type bus possédait un problème de collision de données : 2 machines ne doivent pas échanger des données en même temps, sinon elles s’entrechoquent. Ce principe est repris dans le réseau en anneau. Sauf que là, le système de token ring utilise la CSMA-CA, une méthode anti-collision différente.

Le principe est assez simple : une machine connectée au réseau possède un jeton virtuel. Ce jeton, c’est une autorisation de communiquer. Une fois que la machine a transmis ce qu’elle voulait, elle passe le jeton à la machine suivante, et ainsi de suite. Si le détenteur du jeton n’a rien à dire, il le passe au suivant.

Vous allez nous dire qu’on radote, mais on le répète quand même : la topologie physique, ici le bus, définit la forme physique du réseau (bon ici le bus est un peu courbé… :-° ). La topologie logique, ici le token ring, définit la manière de communiquer dans un réseau. Si vous confondez, vous allez vous retrouver à vouloir brancher un jeton de casino sur une machine pour qu’elle puisse communiquer… :lol:

Voici une animation décrivant de manière simplifiée le fonctionnement logique d’un réseau en anneau. Le jeton rouge se transmet de machine en machine.

Réseau en anneau. Des ordinateurs attendent le jeton (token) pour transmettre des données.
Réseau en anneau. Des ordinateurs attendent le jeton (token) pour transmettre des données.

Topologie maillée

La topologie maillée est LA topologie que l’on vous souhaite de ne jamais utiliser ! :D

Pourquoi ?

Et bien, c’est qu’il y a vraiment, vraiment, vraiment, vraiment… trop de câbles. :-° Le principe de la topologie maillée est de relier tous les ordinateurs entre eux (full mesh, maillage complet) ou du moins, un grand nombre. Comme ça, aucun risque de panne générale si une machine tombe en rade, mais si vous vous prenez les pieds dans des câbles, étant donné qu’il y en a partout, c’est la cata, vous faîtes tout tomber ! :D

Si on veut relier toutes les machines entre elles, la formule pour connaitre le nombre de câbles est n(n-1)/ 2, avec n le nombre d’ordinateurs. Donc rien qu’avec 8 ordinateurs par exemple, ça nous donnera 8(8–1)/ 2, soit jusqu’à 28 câbles ! o_O En pratique, on n’a quasiment jamais recours à des réseaux full mesh, mais seulement partiellement maillés.

Cette topologie reste peu utilisée vu la difficulté à mettre en place une telle infrastructure. Histoire de vous faire halluciner, imaginez une école, où il y a 500 ordinateurs, si on voulait les relier tous entre eux. Ça ferait… 500*(500–1)/2 = … Faîtes le calcul vous-même si vous ne nous croyez pas, mais ça fait bien 124.750 câbles ! :waw: Il ne vaut mieux même pas penser au prix que peut coûter une centaine de milliers de câbles. En plus, chaque câble doit être relié à 2 cartes réseau, ça ferait 499 cartes réseau par machine, soit 249.500 cartes réseau en tout… Donc oui, ce n’est pas facile à mettre en place, et c’est utilisé sur de petits réseaux dans des cas bien précis. :lol:

Représentation schématisée d'un réseau complètement maillé
Représentation schématisée d'un réseau complètement maillé

Topologie hybride

Une topologie hybride, c’est très simple (enfin, dans le principe) : c’est juste le regroupement de plusieurs topologies différentes. Par exemple, Internet est une parfaite illustration d’un réseau hybride car il joint des réseaux en anneau avec des réseaux en bus, avec des réseaux en étoile, … Rien de spécial au final. ^^

Internet peut aussi être vu comme un réseau maillé, dans son sens logique. Rappelez-vous, dans un réseau maillé, la multiplication du nombre de câbles permet plusieurs chemins de communication (dans le réseau Internet, toutes les machines ne sont pas toutes reliées entre elles, c’est un mélange de regroupements de nœuds et autres joyeusetés). ;) Comme il y a tout plein de câbles, il y a donc plusieurs chemins possibles pour parler à son destinataire. On peut donc décrire Internet comme un réseau maillé (dans le sens logique), car on peut transmettre des données par plusieurs chemins.


Il faut avouer que ce chapitre n’était pas vraiment difficile. Ce qu’il faut comprendre et maitriser, c’est la différence entre une topologie physique et une topologie logique. Dans le monde professionnel, on utilise généralement des topologies (physiques et logiques) de type étoile.

Maintenant qu’on a fait un rapide tour du matériel, il faudrait peut-être établir des communications ! Pour cela, direction la partie 2, où on va se pencher sur les protocoles et sur le modèle OSI ! :)