LES RESEAUX NUMERIQUES - 1- Introduction, standards, transmission des données Master EISIS UE OPT7 : réseaux numériques et cryptologie - lertim

LES RESEAUX NUMERIQUES
 1- Introduction, standards,
 transmission des données

               Master EISIS
UE OPT7 : réseaux numériques et cryptologie

                       © Gérard Soula, LERTIM, Faculté de Médecine Marseille

Les réseaux numériques

             TéléMédecine
              TéléSanté
                 …..

Plan

„   I Introduction
„   II Classification des réseaux
„   III Standards de communication              I
„   IV Transmission des données

„   V Les réseaux locaux
„   VI Exemples de réseaux et de technologies   II
„   VII Exemples Phoce'AN et RENATER

I - Réseau numérique

„   Réseau numérique (ou réseau informatique)
    „   ensemble d'équipements interconnectés qui servent à acheminer un flux
        d'informations numériques

„   Usages
    „   partage de fichiers et partage d’applications
    „   partage de ressources (imprimante,…)
    „   interaction entre les utilisateurs : messagerie électronique, conférence
        électronique, …
    „   transfert de fichiers
    „   accès à des données distantes
    „   renforcement de la sécurité (redondances)
    „   ….

Réseau numérique et TIC

„   TIC : Technologies de l'Information et de la Communication

„   TIC désigne généralement ce qui est relatif à l'informatique
    connectée à Internet

„   TIC : réseaux informatiques et logiciels pour offrir des
    services numériques

           Les réseaux informatiques ont existé avant Internet

         Internet est un cas (particulier) de réseau informatique

Réseaux numériques & Santé
        Pourquoi des réseaux numériques

„   Evolutions
    „   comportements
    „   pratiques de soins
    „   contrôle des coûts
    „   contrôle de la qualité des soins
„   Information médicale
    „   production : hôpital, généraliste, domicile, lieu de travail
    „   acteurs multiples
         „   patients
         „   professionnels de santé
         „   organismes d’assurance maladie
    „   circulation de plus en plus complexe

                               Réseaux numériques

Réseaux numériques & Santé
Pourquoi des réseaux numériques

    Approche
    Approche individuelle
              individuelle          Relation un-un

     Approche                     Relation un-plusieurs
     Approche collective
              collective            Travail en réseau

            Réseaux numériques

Réseaux numériques & Santé
        Quels usages

„   Qualité des soins
    „   communication entre les équipes soignantes
    „   information accessible, fiable, intégrée

„   Enseignement et recherche
    „   Formation médicale continue

„   Economie et organisation de la santé
    „   réduction des dépenses de soins
    „   réorganisation de l’offre de soins

Réseaux numériques & Santé
Dans quelles activités

                         „   Prise en charge du
                             patient
• Information
                         „   Information du patient

                         „   Communication

                         „   Télémédecine
• Communication
                         „   Formation continue

                         „    Accréditation,
                             évaluation

Réseaux Numériques
      La technologie

„   En constante évolution                      ADSL

„   Nouveaux services                    Ethernet
                              Extranet
„   Débits de + en + élevés                         WIFI

„   Sécurisation renforcée        RNIS
                                              ….

„   Garantie de service
                                          ?
„   Interopérabilité ?

Vocabulaire de base

„   Serveur
    „   Machine qui partage les ressources : serveur de base de données, de messagerie,
        de pages HTML, ...
„   Client
    „   Machine qui accède aux ressources
„   Nœud du réseau
    „   Toute entité (serveur, station de travail, imprimante) pouvant être adressée par un
        numéro unique
„   Paquet
    „   la plus petite unité d’information pouvant être envoyée sur le réseau.
    „   contient l’adresse de l’émetteur, l’adresse du récepteur et les données à
        transmettre.
„   Topologie du réseau
    „   Organisation physique : la façon dont les machines sont connectées (Bus, Anneau,
        Étoile, Maillé, Arborescence, ...)
    „   Organisation logique : comment les informations circulent sur le réseau (diffusion,
        point à point)

II - Catégories de réseaux
        étendue géographique

„   Les LAN (Local Area Network)
    „   réseaux locaux internes aux entreprises
    „   distance de câblage de quelques centaines de mètres
    „   topologies particulières
„   Les MAN (Metropolitan Area Network)
    „   interconnexion de quelques bâtiments se trouvant dans une (ou plusieurs)
        ville(s)
„   Les WAN (Wide Area Network)
    „   transport de données à l’échelle d’un pays ou à l'international
    „   réseaux terrestres + éventuellement réseau satellite

Catégories de réseaux
        Architectures fonctionnelles

„   Egal à égal (poste à poste, peer to peer)
    „   pas de serveur dédié
    „   chaque machine joue à la fois le rôle de serveur et de client
    „   chaque machine du réseau est libre de partager ses ressources

„   Client-serveur
    „   un serveur fournit des services (données, requêtes bases de données, …)
    „   des machines clientes exécutent des programmes clients (client FTP,
        client de messagerie, …)

Architecture égal à égal

„   Inconvénients
    „   très difficile à administrer
    „   sécurité difficile à assurer. Aucun maillon du système ne peut être
        considéré comme fiable.
    „   sont préférentiellement utilisés pour des applications ne nécessitant pas
        un haut niveau de sécurité ni une disponibilité maximale
„   Avantages
    „   coût réduit
    „   simplicité à mettre en oeuvre

                    Dans un réseau d'égal à égal
              La sécurité n’est pas un problème crucial

Architecture Client-serveur

      Client               Réseau             Serveur
                        message d’appel
    programme                              prise en compte de
                                           la requête

                                            Réveil du serveur

réception du résultat                      Exécution requête
                         message réponse

Architecture Client-serveur

1 - Modèle centralisé                  2- Modèle serveur de fichiers

                 3- Modèle Client-serveur

Architecture Client-serveur

„   Avantages
    „   grand niveau de fiabilité
    „   des ressources centralisées : pas de problème de redondance
    „   meilleure sécurité : moins de nombre de points d'entrée
    „   administration au niveau serveur (pas des clients)
    „   réseau évolutif : ajout et suppression de clients
„   Inconvénients du modèle client/serveur
    „   un coût élevé dû à la technicité du serveur
    „   un maillon faible : le serveur Æ nécessité pour le serveur d'une grande
        tolérance aux pannes (systèmes RAID,…)

Exemple de modèle Client-Serveur : le Web

„   Origine Web : CERN (Tim Berners-Lee )

„   Serveur Web
    „   fournit les documents au poste client
    „   selon le protocole HTTP (HyperText Transfer Protocol)
    „   exécute éventuellement des traitements (PHP, MySQL,…)
         „   page construite dynamiquement
         „   accès base de données

„   Client Web
    „   navigateur (IE, Firefox, ………)
    „   affiche les documents au format HTML
    „   exécute des traitements en local (javascript,…)

Architecture fonctionnelle
        interconnections de serveurs

„   Elargit la couverture au niveau national et international

„    Fonctionne quelque soient les logiciels de gestion de
    réseau (Windows, Linux, …)

„   Nécessité de normaliser les échanges
    „   Modèle OSI
    „   Modèle TCP/IP

„   Exemple : Internet

III - Les standards de communication

                    Commentétablir
                    Comment établirdes
                                   desstandards
                                       standards??

„   Standards de facto
„   Standards de jure : organismes internationaux
    „   ISO : International Standard Organisation
    „   AFNOR
    „   ANSI
    „   CCITT : Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique
    „   NEMA :National Electrical Manufacters Association
    „   CEN :Comité Européen de Normalisation
    „   Sociétés savantes : IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

Modèles de transmission

„   Définissent le dialogue entre les machines

„   2 normes : modèle OSI ou modèle TCP/IP

„   Chaque modèle inclut plusieurs couches

„   Chaque couche envoie (et reçoit) un message
    compréhensible par les deux machines

Le modèle OSI

„   Open System Interconnection model (de l'ISO)
„   Structure de réseau en 7 couches
    APPLICATION          7   transfert infos entre programmes

    PRESENTATION         6   mise en forme (compression,..)

    SESSION              5   gestion communications (synchro)

    TRANSPORT            4   qualité du transfert

    RESEAU               3   routage

    LIAISON DE DONNEES   2   interface carte réseau

    PHYSIQUE             1   connections matérielles

Le Modèle TCP/IP

„   Transmission Control Protocol /Internet Protocol
„   Protocole utilisé sur le réseau Internet
„   TCP
    „    Protocole de transport
    „    prend à sa charge l'ouverture et le contrôle de la liaison entre deux
         machines
„   IP
    „    assure le routage des paquets de données

„   Modèles en 4 couches

Le Modèle TCP/IP

APPLICATION    4    SMTP, TELNET, FTP

                    Acheminement des données
TRANSPORT      3
                    TCP, ….
                    Fournit le paquet de données
INTERNET       2
                    IP, ….
                    Spécifie la forme d'acheminement des
ACCES RESEAU   1
                    données

Routage et commutation de paquets

     A                       B                         C
         A2                  B                 C
               A1
                         COM
                         COM
                     B           A2
                                      C
         COM
         COM                              A1

                    B
                                               COM
                                               COM
                A2                                     C
          A1

 A                       B                         C

Modèles de communication de haut niveau

„   DICOM

„   ACR-NEMA

„   HL7 : Health Level Seven

„   MIB : Medical Information Bus

„   MEDIX (Medical Data Interchange)

IV - Transmission des données

„   le codage des données

„   les supports de transmission

„   les contrôles de qualité

Le Codage des données

„   Types de données
    „   textes
    „   images
    „   sons
    „   vidéos

„   Codage
    „   codage analogique (variation continue d'une grandeur physique)
    „   codage numérique (avec des 0 et des 1)
         „   Normalisé (ASCII,..)
         „   Peut conduire à de gros volumes (compression)

Supports de transmission

„   Assurent le transport d'informations analogiques ou
    digitales
„   Propagent un phénomène vibratoire
    „   ondes électriques
    „   ondes lumineuses
    „   ondes électromagnétiques
„   Types de supports
    „   supports filaires permettent de faire circuler une grandeur électrique sur un
        câble généralement métallique
    „   supports optiques permettent d'acheminer des informations sous forme
        lumineuse
    „   supports aériens permettent la circulation d'ondes électromagnétiques ou
        radioélectriques

Supports de transmission

„   Se différencient par leurs performances et leurs coûts

„   Propagation par des conducteurs physiques
    „   paires torsadées (Mb/s sur plusieurs Km)
    „   câbles coaxiaux (10 Mb/s sur 100m)
    „   fibres optiques (Gb/s sur 1km) insensibles aux interférences
        électromagnétiques

„   Propagation sans fil
    „   infrarouges
    „   faisceaux hertziens
    „   satellite (50 Mb/s sur 36000 Km)

Supports de transmission

„   Perturbations
    „   pertes de données (systèmes détecteurs et correcteurs d'erreurs)
    „   parasites ou bruit : perturbations modifiant la forme du signal
    „   affaiblissement : perte de signal en énergie dissipée dans la ligne.
        L'affaiblissement est proportionnel à la longueur de la voie de transmission
        et à la fréquence du signal.
    „   distorsion du signal : déphasage entre le signal en entrée et le signal en
        sortie.
„   Bande passante (bandwidth)
    „   intervalle de fréquence sur lequel le signal ne subit pas un affaiblissement
        supérieur à 3 dB, (3 dB = - 50%)

Capacité de transmission

„   Elle s'exprime par le nombre de bits transmis dans une
    seconde
    „   exemple : 300 kb/s, 10 Mb/s, .…
„   Elle dépend
    „   des équipements de transmission
    „   de la distance
    „   du support de transmission
„    Elle est, en général, faible par rapport au débit des
    informations dans un ordinateur.

                            Attention
                Capacité théorique et capacité utile

Contrôles de qualité

„   Nécessité de systèmes
    „   de détection d'erreurs
    „   éventuellement de correction d'erreurs
„   Principe : ajout d'informations supplémentaires au message
                             Les Techniques
„   Duplication
„   Contrôle de parité
    „   Ajout d'un bit de parité par caractère émis
    „   ex: 10110100 0 10110101 1
    „   uniquement détecteur
„   Détection & Correction d'erreurs (Hamming)