Pour préparer, illustrer des cours : Réseaux (sélection thématique)

Le monde des réseaux

L’enseignement de la partie du programme consacrée à l’étude des réseaux nécessite, pour la mise en œuvre d’activités pratiques, de disposer de machines sur lesquelles les élèves pourront intervenir, tant sur le plan maté­riel que logiciel. En effet, l’apprentissage des réseaux par la pratique nécessite un accès aux connecteurs RJ45, SUBD-9 ou USB généralement situés à l’arrière des ordinateurs, mais aussi, aux différents menus ou fichiers de configuration réseau.

L’étude de la liaison point à point est assez simple à réaliser sous réserve de pouvoir connecter des câbles (géné­ralement de type null-modem) entre deux machines équipées d’une sortie série, mais peut aussi se faire, par l’uti­lisation d’un câble droit, entre un ordinateur et un périphérique du type vidéoprojecteur., GPS, modem GPRS, ou tout autre dispositif pilotable par liaison série RS232. Ces montages peuvent être plus aisément installés dans le cadre du laboratoire de Sciences Physiques ou de Sciences de l’Ingénieur.

Pour illustrer les notions d’adressage, trames, paquets, protocoles et routage, il est souhaitable de pouvoir obser­ver la circulation de l’information sur un réseau ; ce qui nécessite de disposer d’un réseau fonctionnel et de quelques outils logiciels (ping, traceroute, wireshark). Il existe des solutions de type « réseau virtuel » mais elles ne sont sans doute pas pédagogiquement efficaces, du moins en utilisation exclusive ; en complément d’une pre­mière exploration d’un réseau réel, le réseau virtuel présente l’intérêt d’autoriser toutes sortes de manipulations usuellement impossibles pour des raisons de sécurité.

Ouvrages et cours sur les réseaux

• Introduction à l’informatique
  • Cours d'introduction à l'informatique permettant d'acquérir les notions de bases dans ce domaine. Le chapitre 3.3 aborde les réseaux avec la notion de protocole, les différentes topologies de réseau , internet et le web.

• Une introduction à la science informatique : réseaux
  • Cinquième chapitre thématique de l'ouvrage "Une introduction à la science informatique" : les réseaux formés d'un assemblage à distance d'ordinateurs qui en constituent les briques de base. Leur finalité n'est plus, comme pour ces derniers, de procéder à des opérations en utilisant la transmission d'informations d'un bout à l'autre de la machine, mais la fonction principale est ici la communication entre machines qui nécessite des techniques spécifiques selon des principes de base pas très différents de ceux de la communication entre les êtres humains, analogie qui sert de guide à la pédagogie du chapitre. Sont abordés successivement, la communication entre êtres humains, celle entre ordinateurs organisés en réseaux, la couche physique, la couche réseau, la couche transport et la couche application.
  • Comme tous les autres chapitres, la moitié de celui-ci présente des exercices corrigés et commentés, des exercices non corrigés, des questions d'enseignement, et des compléments sur les normes de la couche lien, l'ARPANET et la naissance de la couche réseau, la sécurité réseau et les usages et la trans-nationalité du réseau. En revanche, ce chapitre est le seul à ne pas proposer une extension bibliographique.

• Computer Networking : Principles, Protocols and Practice
  • L'ouvrage "Réseaux informatiques: principes, protocoles et pratiques" est un manuel open-source en anglais qui pourrait être utilisé pour batir un cours en profondeur sur les réseaux de premier cycle ou des cycles supérieurs.
  • Ce livre après une présentation des modèles OSI et TCP/IP propose un modèle hybride en 5 couches. Une approche du "haut vers le bas" en commençant par la couche application est utilisée, chaque couche étant détaillée dans un chapitre.
  • En complément de ce livre sont disponibles des supports de cours sous forme de diapositives sous différents formats.

• Le réseau Internet : des services aux infrastructures
  • Dans la collection Sciences Sup chez Dunod, une approche originale "de haut en bas" du réseau Internet, qui part des services pour arriver jusqu’au câble réseau du PC, avant d'expliquer les liens qui existent entre l’infrastructure d’Internet, les services usuels et les protocoles de fait.
  • Des compléments en ligne proposent des QCM, exercices corrigés et TP corrigés réalisés avec des logiciels de simulation de réseaux.

• Les réseaux informatiques
  • Acquérir les concepts fondamentaux des réseaux informatiques : les couches OSI, Internet et l'architecture TCP/IP, programmation socket, réseau WIFI, outils réseaux (Proxy, Nat, Firewall, VPN, etc.), architecture réseau du département ASI (Architecture des Systèmes d'Information.
  • Des cours,TD,TP et sujets d'annales dispensés dans le département ASI de l'INSA de Rouen.

• Le tour du Net en questions
  • Site personnel d'un enseignant-chercheur à TELECOM & Management SudParis, qui apporte des réponses claires, précises, exhaustives et parfois humoristiques, aux questions que chacun peut se poser sur l'Internet : site incontournable sur ce sujet. Un classement thématique permet d'accéder rapidement aux informations recherchées : accès ADSL, autres accès, fournisseurs d'accès, Backbone, adresses IP, protocoles, noms de domaine, DNS, applications, web, statistiques et gouvernance. Chacun de ces grands titres se subdivise en sous-rubriques autant que nécessaire. A noter, la présence de nombreux liens et d'une webographie consistante qui permet d'élargir le champ de recherche.

A propos du routage

Le routage désigne l'ensemble des algorithmes utilisés pour acheminer les données (sous forme de « paquets ») d'un point à un autre d'un réseau et tout particulièrement sur Internet.

• Le routage sur frameip.com
  • Articles en ligne décrivant précisément les mécanismes de routage sur un réseau ou entre réseaux.

• Autour des graphes et du routage
  • De l'Internet aux réseaux ad hoc, en passant par les réseaux de pair à pair, la façon dont les messages sont acheminés constitue le problème central des réseaux : c'est ce qu'on appelle le routage. Les graphes sont l'outil mathématique privilégié pour modéliser les réseaux et étudier ce problème.

• Algorithmes de routage (en allemand)
  • Les documents indexés proposent un scénario pédagogique de travail en petits groupes autour de plusieurs algorithmes de minimisation sur un réseau : plus court chemin, flot minimal, arbre couvrant minimal, etc.

Activités pratiques pouvant être effectuées avec les élèves

• Communication par transmission série de type RS232
  • Ressource pédagogique DGESCO proposant des idées de travaux pratiques sur les principes de base des systèmes d'information numérique : de même que la transmission d'informations nécessite l'utilisation d'un langage commun (écrit ou oral) ou d'un code commun, la transmission d'informations numériques entre deux postes de travail ou entre un poste de travail et un équipement nécessite l'utilisation de règles communes : type de liaison, « vitesse » de transmission, format des données transmises ...
  • Les activités de TP proposées s'inscrivent dans une séquence dont le déroulement pourrait être le suivant :
  • → Présentation de la problématique et du déroulement de la séquence
  • → Recherche sur le Web et prise de connaissance par les élèves de ressources « Câblage et configuration d'une liaison série »
  • → Défi proposé aux élèves : travaillez en binôme et interconnectez deux postes de travail reliés par une liaison série de type RS232...

• Autour des pages « Web » dynamiques
  • Ressource pédagogique DGESCO proposant des idées d'animation de classe et de mini-projets autour de la notion de page dynamique et visant à répondre au questionnement suivant : Comment rendre un site Web interactif ? Comment le serveur Web peut-il reconnaître mon ordinateur ? Comment maintenir des données temporairement ou de manière plus persistante pendant la navigation ? Quels sont les risques encourus concernant ces données collectées pendant la navigation et pouvant porter préjudice à la personne (morale ou physique) sur le Net ?

• À la recherche du plus court chemin
  • Ressource pédagogique DGESCO proposant des idées d'animation de classe et de mini-projets autour de la notion chein le plus court (ou le moins cher) à travers un réseau ; essentiellement focalisé autour de l'algorithme de Dijkstra, exécuté « à la main » avant d'envisager une programmation en min-projet.

• Introduction à l'analyse réseau
  • Cours en ligne sur le site inetdoc.net de Linux : l'analyseur de trafic est un outil pédagogique essentiel pour comprendre les mécanismes de fonctionnement des protocoles de communication sur les réseaux contemporains.
  • Ce document comprend deux parties. Dans un premier temps, on trouve une introduction à l'utilisation de l'analyseur Wireshark, le logiciel libre incontournable en la matière. Dans un deuxième temps, les travaux pratiques permettent de découvrir la richesse des informations fournies par cet analyseur.
    • En complément de ce lien, Packet sniffing basics est un bon article expliquant assez simplement en quoi consiste l'observation des paquets (packet sniffing) sur un réseau (network) et à quoi cela peut servir.

Vidéos pour accompagner ou illustrer les cours

• Modéliser les échanges au sein des réseaux
  • Comment faire se promener des écolières de sorte que jamais les écolières ne soient ensemble de jour en jour ? Un problème de maths qui permet aussi d'optimiser les réseaux informatiques.
  • Une courte vidéo qui explique de manière "visuelle" une décomposition de graphe.

• Les communications sans fil du futur
  • Réseaux sans-fil et périphériques mobiles sont de plus en plus capable de créer et partager du contenu. L'exploitation de leurs données à travers ces dispositifs qui ne sont connectés par intermittence nécessite de nouvelles stratégies d'adaptation.
  • Une courte vidéo qui expose l'état des recherches sur les réseaux sans fil et notamment la théorie des communications coopératives.

Articles sur l'histoire des réseaux et l'évolution des techniques

• Les réseaux ont la fibre de l’information
  • Passer un coup de fil, surfer sur Internet ou bavarder en ligne avec d’autres internautes, quoi de plus banal aujourd’hui. Mais que sait-on de la machinerie qui opère en coulisse ? Que se passe-t-il à l’autre bout du fil ?
  • Un tour synthétique de l'évolution des réseaux depuis le téléphone avec opératrice jusqu'aux nuages de grilles d'ordinateurs en passant par l’avènement du bit et l'apparition des routeurs.

• Le plus court chemin
  • Il est courant, lorsque l'on cherche à se rendre d'un point à un autre dans un réseau (routier, par exemple), de chercher le plus court chemin, c'est-à-dire celui dont la distance est la plus petite. Un algorithme fondamental pour les réseaux.
  • En lien avec l'algorithmique, cet article permet de mieux comprendre l'intérêt des graphes pour modéliser les réseaux et quels sont les algorithmes classiques qui permettent de les parcourir.

• Autour des graphes et du routage
  • De l'Internet aux réseaux ad hoc, en passant par les réseaux de pair à pair, la façon dont les messages sont acheminés constitue le problème central des réseaux : c'est ce qu'on appelle le routage. Les graphes sont l'outil mathématique privilégié pour modéliser les réseaux et étudier ce problème.

• Les réseaux de pair à pair
  • En 1990, bien avant de connaître la diffusion qui est la sienne aujourd'hui, le web a été créé par des informaticiens pour répondre aux besoins de communication des physiciens. Depuis, les utilisateurs se sont appropriés Internet, et c'est de cette appropriation que sont nés les réseaux de pair à pair (appelés en anglais « peer to peer » ou P2P), qui permettent le partage des fichiers entre plusieurs ordinateurs connectés. Comment ces réseaux se sont-ils développés et comment fonctionnent-ils ?
  • Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le peer-to-peer sans jamais oser le demander. Cet article reprend l'historique des réseaux pair à pair en expliquant comment ils ont évolué pour toujours plus de performance et en s'adaptant à l'évolution des contraintes matérielles comme par exemple l'asymétrie upload/download de l'ADSL ou l'aspect dynamique d'un réseau où les connexions ne sont pas pérennes. Enfin le document traite les enjeux éthiques et économiques liés à cette technologie.

• Réseaux sans fil de nouvelle génération
  • Les réseaux de téléphonie mobile que nous utilisons aujourd'hui souffrent de lacunes en termes de débit, de consommation, de flexibilité, de sécurité. C'est pourquoi de nouvelles architectures de réseaux sont proposées, qui vont des réseaux radio maillés aux réseaux ad hoc. Nous présentons ici leurs principales caractéristiques. Un mariage entre ces différents types de réseaux garantira peut-être le succès à long terme de la communication sans fil ?

• Internet, le conglomérat des réseaux
  • Qu'est-ce que l'internet ? Littéralement, « internet » vient du néologisme anglais « internetting » qui désigne le fait d'interconnecter des réseaux. L'internet est donc un réseau de réseaux. Comment ça marche ? L'information circule sous forme de paquets acheminés indépendamment les uns des autres. Pour cela, chaque paquet contient un identifiant de la destination : son adresse IP. La manière d'allouer les adresses IP et la manière d'acheminer les paquets sont intimement liées, c'est ce qui permet de faire fonctionner de concert plusieurs centaines de milliers de réseaux connectant ainsi plusieurs centaines de millions de machines entre elles.

Problématiques sociales et juridiques

• Voir notamment la question de la supranationalité des réseaux qui peut amener de nombreux débats mais doit d'abord être comprise d'un point de vue pratique.

Et au-delà ...

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