SOMMAIRE
Dédicace
Remerciements
Sigles et abréviations
Introduction
Première partie : Présentation du
réseau informatique
Chapitre I : Aperçu global des réseaux
I.1. Composantes de base d'un réseau
I.2. Protocoles, interconnexions et modèle OSI
Chapitre II : Concept des réseaux informatiques
II.1. Historique et définition
II.2. Les concepts des réseaux locaux
II.3. Autres techniques pour faire du réseau
informatique...
Deuxième parties : Etude de la technologie CPL
Chapitre I : La technologie CPL
I.1. Principe, fonctionnement et segments du marché
I.2. Les matériels...
I.3. La concurrence
I.4. Des standards encore à définir
I.5. Sécurité du CPL dans Home Plug
I.6. Des compétences spécifiques
Chapitre II : Avantages et inconvénients du CPL
II.2. Avantages
II.3. Inconvénients
Conclusion
DEDICACE
Je dédie ce travail :
- à mes parents Hilaire BOUZIKA et
Augustine BABELA ;
- à mes deux soeurs Marinette BOUZIKA et
Rheine BOUZIKA ; - à mes deux cadets Saintigel
BOUZIKA et Dieuvy BOUZIKA ;
- à celle qui m'a longuement soutenu dans ce
travail Merveille
BIDOUNGA ;
- à mon frère Chardelon MISSAMOU
;
- à mes oncles Jean Claude SAMBA, Eloi SAMBA
et Pierre KOUTOUNDA ;
- à mes deux cousins Cyr BAKOULA, Régis
KOUBELA et à toute ma famille ;
- aux professeurs de l'école africaine de
développement(EAD) ; - à tous les condisciples et amis.
Je dédie ce travail :
- à mon père soussigné MBONGO
Antoine et à ma mère BATEKIDILA
Honorine (feue), l'expression d'une profonde affection maternelle ;
qu'elle trouve ici l'expression de ma plus profonde gratitude ;
- à mes frères TSASSA
Célestin, TAKI MALONDA André, MBOUAYILA TSASSA
Franck Mondesir, KONDI PANDA God... et soeurs LOUTETE
Caroline, IKONGE BOUYA Aurélie Ghyslène, MBONGO
IGNANGA Gracia Josiane...;
- à mes connaissances LEMBILA SEDI Aljanyce
Dorisca, MOUKOUAMA TSINGUI Rovaldie,
BATSIOULOU Jean Jacques MAVOUNGOU Ernest, MOUANDZA Jean et
à tous ceux qui me connaissent.
REMERCIEMENTS
3
Nous tenons avant tout, remercier les personnes qui nous ont
toujours soutenue dans nos études et ceux qui nous ont aidée dans
l'élaboration de ce travail. C'est ainsi que nous exprimons notre
gratitude envers nos parents pour leur soutien et leur affection.
Nous témoignons aussi notre reconnaissance :
- à Monsieur le Directeur General de l'EAD,
MAKITA
MOUNGALA Isaac Alain ;
- à notre Directeur de mémoire, Monsieur
MBOUMBA Michel qui, malgré son travail et ses multiples
occupations, s'est dévoué à la réalisation de ce
travail ;
- à Monsieur PANDE Félicien,
professeur de transmission et
d'optique physique ;
- à Monsieur Benjamin MAFOUA, professeur
de gestion informatique ;
- à tous les enseignants, surtout ceux qui nous ont
aidée à mettre au point ce travail, sans oublier les condisciples
de l'EAD avec qui on a noué des relations amicales.
INTRODUCTION
La révolution technologique engagée depuis des
siècles n'a cessé de donner naissance à une multitude de
technologie. Depuis pas mal de temps, les réseaux informatiques occupent
une place très importante dans notre société (que
ça soit au niveau des entreprises ou des particuliers). C'est pour cela
que nous nous intéressons sur cette nouvelle technologie encore peu
connu du public qui n'est autre que le courant porteur en ligne (CPL).
En effet, la technologie des courants porteurs en ligne ou CPL
transforme le réseau électrique en support pour le transport de
données informatiques. Grâce aux techniques de modulation, les
ingénieurs sont parvenus à faire cohabiter le courant
électrique de basse fréquence (50 Hz) avec des données
transmises sur une bande comprise entre 1 et 30 MHz (de 4,3 à 20,9 MHz
en ce qui concerne le Home Plug, le standard le plus répandu,
développé pour la domotique).
Plus largement, le réseau électrique constitue
une infrastructure qui couvre presque tout le territoire, même les zones
les moins denses en population. On comprend mieux les enjeux du CPL pour
réduire la fameuse fracture numérique et permettre un
accès généralisé à Internet. A ce titre, la
problématique de notre étude s'énonce comme suit : en
quoi consiste la technologie CPL, quels en sont les avantages et
inconvénients?
Pour répondre à cette question, les
hypothèses sont formulées de la manière suivante :
- les avantages du CPL sautent aux yeux. En effet, les prises
de courant sont présentes partout, quel que soit le type de locaux,
privés ou publics L'utilisation des cables électriques
évite de refaire du cablage spécifique informatique ou de
configurer des connexions sans-fil;
- les inconvénients sont les plus souvent : la
diminution de débits lorsque les matériels augmentent et les
problèmes des interférences importantes au passage des ondes
courtes à travers les câbles.
La démarche méthodologique adoptée est
descriptive et analytique avec la technique de collecte d'information
basée sur la recherche documentaire.
Ce travail est structuré en deux (2) parties :
- la première décrit le réseau informatique
;
- la seconde est axée sur l'étude de la technologie
des courants porteurs en ligne(CPL).
Première partie:
Présentation du réseau
informatique
6
Chapitre I : Aperçu global des réseaux
Dans ce chapitre, nous allons décrire les composantes de
base et les différentes catégories des réseaux.
I.1. Composantes de base d'un réseau
Tout réseau est compose de deux (2) parties à
s'avoir : - la partie matérielle (hardware) ;
- la partie logicielle (software).
I.1.1. La partie matérielle (Hardware)
Le matériel peut se décomposer en
sous-groupes :
I.1.1.1. Les médias de transport
Dans les médias de transport, nous trouvons :
I.1.1.1.1. Les câbles en "cuivre"
Ils peuvent en effet être construits avec n'importe quel
métal bon conducteur. C'est en général le média le
moins coûteux, mais également le plus limité, surtout en
termes de distance.
I.1.1.1.2. Les fibres optiques
Elles ont l'avantage d'être insensibles aux
perturbations
électromagnétiques dans lesquelles nous
baignons. De plus, la vitesse de propagation de la lumière dans ces
fibres autorise de longues distances et de nombreuses solutions permettent une
très grande bande passante, donc un gros débit de
données.
Malheureusement, la fibre optique souffre de quelques
défauts :
- sa relative fragilité ;
- la difficulté d'y adapter de la connectique ;
- le prix de cette connectique.
I.1.1.1.3. Les liaisons "hertziennes"
Elles couvrent elles-mêmes plusieurs technologies :
- la liaison "classique" c'est à dire en
émission omnidirectionnelle qui
encombre beaucoup l'espace mais apporte une grande souplesse
dans la mobilité des équipements connectés ; un exemple
typique en est le téléphone mobile dit "cellulaire". Une telle
technologie pourra (un jour) aisément transporter des données
numériques pour des connexions mobiles.
- la liaison par `'faisceau hertzien»
plus intéressante car l'émission est extrêmement directive
; l'inconvénient est que les émetteurs et les récepteurs
doivent être rigoureusement alignés et ne peuvent donc pas
être mobiles ;
- Les liaisons par `'satellite» ces
dernières peuvent utiliser des satellites géostationnaires qui
sont placés à très haute altitude et au-dessus de
l'équateur. Il faut en effet trouver des orbites telles que la vitesse
de maintien aboutisse à une vitesse angulaire identique à celle
de la rotation de la terre et que les deux rotations se fassent autour du
même axe. Ces satellites sont bien adaptés pour la
télévision non interactive, dans ce cas le récepteur peut
être placé directement chez le client. Ils peuvent
également servir de relais pour la téléphonie
intercontinentale ; cependant, la distance à parcourir est très
grande et un retard perceptible est introduit dans la transmission des
données, ce qui perturbe la téléphonie et introduit un
temps de latence non négligeable dans les transmissions
informatiques.
Figure 1 : liaison par satellite
I.1.1.2. Les Interfaces avec les ordinateurs I.1.1.2.1.
L'aspect physique
Figure 2 : Aspect physique d'une interface
Il faut assurer la continuité du passage des
données entre le média du réseau et le bus de
données de l'ordinateur. Mais ce média peut être :
- Une fibre optique ;
- De la paire torsadée ;
- Du câble coaxial ;
- Une onde hertzienne ;
- Un faisceau lumineux infrarouge...
10
I.1.1.2.2. L'aspect Logique
L'interface est étroitement liée au niveau 1 du
modèle O.S.I. Son "firmware" doit donc tenir compte des
spécifications de la norme, afin de pouvoir supporter les couches
supérieures (c'est-à dire les divers protocoles réseau).
En d'autres termes, cette interface doit apporter une complète
indépendance entre les logiciels réseau et le support
matériel utilisé.
I.1.1.3. Les passerelles entre réseaux
Il existe une multitude de "passerelles" entre réseaux.
D'une manière générale, une passerelle permet la
communication entre deux réseaux distincts qui peuvent être aussi
différents que possible.
Chaque passerelle sera adaptée au besoin
spécifique.
Figure 3 : Communication entre deux
réseaux
Sans entrer ici trop dans le détail, on peut
considérer une passerelle quelconque comme étant un ordinateur
muni de plusieurs interfaces, une pour chaque réseau, avec un logiciel
capable de faire transiter les informations d'un réseau vers l'autre
lorsque c'est nécessaire.
Dans notre rayon d'action, seul le cuivre va nous être
accessible (l'onde Hertzienne également avec le protocole 802.11 qui
permet la construction d'un réseau local sans fil, mais c'est quand
même nettement plus cher).
11
I.1.1.4. Les différents types de topologies
I.1.1.4.1. La topologie en BUS
I.1.1.4.1.1. Principe
Une topologie en bus est l'organisation la plus simple d'un
réseau. En effet, dans une topologie en bus tous les ordinateurs sont
reliés à une même ligne de transmission par
l'intermédiaire de câble, généralement coaxial. Le
mot « bus » désigne la ligne physique qui relie les machines
du réseau.
Figure 4 : schéma de la topologie type
bus
I.1.1.4.1.2. Pratique
Dans ce cas de figure, le câble le plus souvent
utilisé est le câble coaxial de type RG58. Il est souple, fin et
relativement facile à mettre en oeuvre. Le câble RG58, bien connu
de tous les techniciens, présente une impédance
caractéristique de 50 Ohms. Les prises de type "BNC" sont facilement
montées si l'on dispose de la pince à sertir adéquate. Le
"T" de type BNC permet les raccordements, avec son type de prise à
verrouillage par baïonnette. Le bouchon de terminaison, également
de type BNC, se trouve aisément dans le commerce, au même titre
d'ailleurs que les autres accessoires décrits plus haut.
12
I.1.1.4.1.3. Avantages
Il n'y a qu'un seul avantage à utiliser cette
technologie, mais il est de taille ; après avoir vu les divers
constituants, il devient évident que ce procédé est peu
coüteux, facile et rapide à mettre en oeuvre.
I.1.1.4.1.4. Inconvénients Ils sont hélas
nombreux :
- Lorsque le réseau dépasse les dimensions d'une
pièce, il faut alors passer les murs, ce qui "fige"
considérablement la topologie et diminue les possibilités
d'extension.
- Si un défaut de connectique apparaît, c'est tout
le réseau qui devient inopérant.
En effet, tout se passe alors comme si l'on avait deux
réseaux, mais chacun d'eux ayant une extrémité non
adaptée. Plus rien ne fonctionne et le défaut n'est pas toujours
visible. Les investigations sont longues et laborieuses.
Malheureusement, ce type de réseau est limité
à 10 Mbits/s et n'a plus d'avenir, bien qu'encore suffisant pour un
réseau domestique.
Il devient de plus en plus difficile de trouver ce genre
d'adaptateur réseau. Les derniers modèles encore vendus sont
souvent de type "combo", c'est à dire qu'ils permettent aussi bien un
câblage coaxial en BUS qu'un câblage en étoile avec des
paires torsadées, comme nous allons le voir tout de suite.
Naturellement, un seul de ces deux modes est utilisable pour une interface
donnée.
I.1.1.4.2. La topologie en Etoile I.1.1.4.2.1.
Principe
Dans une topologie en étoile, les ordinateurs du
réseau sont reliés à un système matériel
central appelé concentrateur (en anglais hub, littéralement moyen
de roue). Il s'agit d'une boîte comprenant un certain nombre des
jonctions auxquelles il est possible de raccorder les
câbles réseau en provenance des ordinateurs. Celui-ci a pour
rôle d'assurer la communication entre les différentes
jonctions.
Figure 9 : schéma de la topologie type
Etoile
Contrairement aux réseaux construits sur une topologie
en bus, les réseaux suivant une topologie en étoile sont beaucoup
moins vulnérables car une des connexions peut être
débranchée sans paralyser le reste du réseau. Le point
névralgique de ce réseau est le concentrateur, car sans lui plus
aucune communication entre les ordinateurs du réseau n'est possible.
En revanche, un réseau à topologie en étoile
est plus onéreux qu'un réseau à topologie en bus car un
matériel supplémentaire est nécessaire (le hub).
Sur de la paire torsadée, chaque paire est
unidirectionnelle.
I.1.1.4.2.2. Pratique
Le câble de type 5 est constitué de 4 paires
torsadées. Il peut être blindé (écranté) ou
non. Le type 5 est certifié pour les réseaux 100 Mb/s. Le
câble écranté offre une meilleure immunité au bruit
électronique, il est à utiliser de préférence,
même si son coût est plus élevé.
Ce type de câble est terminé par des connecteurs
"RJ45". Suivant qu'un
blindage existe ou non sur le câble, le
connecteur est à choisir en
14
conséquence. Il se place simplement si l'on dispose d'une
pince spécialement conçue pour cet usage
Bien qu'il ne soit pas intéressant de réaliser
soi-même son câblage, d'abord à cause du prix de
l'incontournable pince à sertir et ensuite à cause de la plus
faible résistance des prises par rapport à celles qui sont
moulées en usine, ce qu'il est fondamental de comprendre, c'est que les
paires sont torsadées pour augmenter l'immunité au bruit
(rayonnement en mode commun). Il est donc nécessaire de respecter
l'intégrité de ces paires.
I.1.1.4.2.3. Avantages
- d'un fonctionnement beaucoup plus sûr que le bus, si un
lien vient à se
rompre, seul le PC connecté par ce lien est absent du
réseau ;
- Il est aisé d'ajouter des postes au réseau,
même s'ils sont dans une
pièce ;
- cette technologie permet de réaliser un réseau
100 Mbits/s (à condition de disposer de HUBS qui savent le faire).
I.1.1.4.2.4. Inconvénients
- La longueur totale de cable mise en oeuvre est importante.
- Au voisinage du HUB, on obtient un faisceau de câbles
imposant.
- Le coût est tout de même plus élevé
que dans une architecture BUS.
I.1.1.4.3. La topologie en Anneau I.1.1.4.3.1. Principe
La topologie en anneau s'apparente à la topologie en
bus, en ce sens que tous les noeuds 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 noeud
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 noeud suivant, une telle régénération permet
à un réseau en anneau de couvrir des distances plus grandes qu'un
réseau en étoile ou en bus.
Figure 13 : topologie en anneau
- En réalité, dans une
topologie anneau, les ordinateurs ne sont pas reliés en boucle, mais
sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multi
station Access Unit) qui va gérer la communication entre les ordinateurs
qui lui sont reliés en impartissant à chacun d'entre-deux un
temps de parole. I.1.1.4.3.2. Avantages
Lorsqu'il y a peu de trafic sur le réseau, il n'y a pas
de perte de temps et les communications sont très rapides.
- Les médias mis en oeuvre sont
simples (paires torsadées ou coaxial) et peu onéreux, de
même que la connectique.
- Dans un tel système, il ne peut pas
y avoir de collisions, c'est l'ordre parfait. Il est parfaitement possible, si
l'on connaît le nombre de postes sur le réseau, de connaître
le temps maximum qu'il faudra pour qu'un poste puisse parler à un autre.
(Intéressant dans la gestion d'événements "en temps
réel").
16
I.1.1.4.3.3. Inconvénients
- Lorsque le taux de collision devient
important, le réseau perd beaucoup de temps à transporter des
informations inutilisables et le rendement diminue, la bande passante
étant alors consommée par les collisions. Une autre
caractéristique peut devenir un inconvénient: Il est impossible
de déterminer le temps qu'il faudra pour être sûr qu'un
poste a pu parler à un autre, ce temps pouvant être très
court s'il y a peu de trafic ou beaucoup plus long s'il y a beaucoup de
collisions.
- Il est difficile de construire une vraie boucle !
En fait, le retour se fait dans le même câble. La
connectique est donc plus complexe et onéreuse.
· L'organisation
déterminée
C'est le protocole "Token Ring" (Anneau à jeton). Pour
parler, il faut avoir le jeton. Le réseau est constitué comme un
anneau sur lequel un contrôleur passe un jeton à chaque hôte
connecté, à tour de rôle. Ne peut émettre que celui
qui dispose du jeton.
I.
I.1.2. La partie logicielle (Software) I.1.2.1.
Présentation
La partie purement logicielle est bien évidemment
indispensable.
Si nous voulions refaire un parcours initiatique, après
avoir construit la structure matérielle du réseau, nous pourrions
faire démarrer deux postes sous MS DOS 6.2 par exemple, et constater que
le réseau ne sert à rien. Il faudrait ajouter non seulement les
drivers des adaptateurs réseau, mais encore la couche logicielle
nécessaire à la communication. Si cette étape peut
être menée à bien et qu'il reste toujours un peu de
mémoire disponible (MS DOS ne sachant gérer que 640 Ko, ne
laissant au mieux qu'un peu plus de 500 Ko pour l'utilisateur.
I.1.2.2. Protocoles
Une fois que l'on s'est mis d'accord sur la façon
d'organiser les échanges, il faut adopter un langage commun. Il existait
beaucoup de langues aux débuts des réseaux (en gros, une par
constructeur). Aujourd'hui, il en reste moins.
. NetBEUI
Développé par Microsoft et IBM à
l'époque des premiers réseaux de PC, ce protocole simplissime
fonctionne très bien sur de petits réseaux. Malheureusement, son
efficacité décroît avec le nombre de postes. De plus, il
n'est pas "routable", ce qui fait que l'on ne peut interconnecter des
réseaux NetBEUI autrement que par des ponts.
. IPX/SPX
Développé par la société NOVELL,
qui s'est octroyé la part du lion dans les premiers réseaux de PC
avant que Microsoft ne développe Windows NT. Plus efficace que NetBEUI
pour les gros réseaux, ce protocole est de plus routable ce qui augmente
les possibilités d'interconnexions.
. TCP/IP
Développé dans le monde UNIX, ce protocole est
de très loin le plus compliqué. Cependant, il a été
conçu au départ pour l'interconnexion de réseaux
(IP=Internet Protocol).
C'est le meilleur protocole pour les gros réseaux et il
est incontournable pour l'usage d'Internet.
I.2. Les interconnexions I.2.1. Objectifs
Les réseaux ont pris une telle importance qu'il devient
de plus en plus nécessaire de les interconnecter. C'est d'ailleurs le
rôle fondamental de l'INTERNET, même si l'on peut très bien
imaginer plusieurs "INTERNETS" parallèles...
Prenons un exemple simple: Une entreprise disposant de
plusieurs succursales, chacune équipées d'un réseau, peut
vouloir interconnecter ces réseaux.
Plus simplement, un organisme comportant plusieurs secteurs
d'activitépourrait disposer d'un réseau
spécifique pour chaque activité, tous ces
réseaux pouvant être interconnectés pour une
meilleure distribution de l'information.
Sans entrer dans les détails des médias pouvant
être utilisés pour transporter l'information d'un réseau
à l'autre, nous allons ici énumérer quelques "passerelles"
classiques.
I.2.2. Les outils d'interconnexions I.2.2.1. Les ponts
Ils sont utilisés pour interconnecter deux
réseaux utilisant le même protocole, par exemple NetBEUI sur
Ethernet. Les ponts travaillent au niveau de la couche 2 du modèle OSI
(liaison de données).
Figure 14 : pont entre deux
réseaux différents
18
Les ponts se basent sur l'adresse MAC (adresse en "dur"
écrite dans l'interface) et le nom de la station sur le réseau
pour savoir si la trame doit traverser le pont ou non. En d'autres termes, les
informations ne passeront le pont que si elles doivent aller d'un réseau
à l'autre.
Comme les ponts fonctionnent sur les couches basses du
réseau, ils sont utilisables à peu près avec tous les
protocoles. Ils n'offrent cependant que la possibilité d'interconnecter
des réseaux physiques, ce qui limite considérablement leur
emploi.
Les "switches", qui ressemblent à des "HUBs",
fonctionnent sur ce principe. Alors qu'un "HUB" se contente de
répéter toute information qui entre par l'un de ses ports sur
tous les autres ports, un
"switch" va mémoriser dans une table toutes les
adresses MACS présentes sur chacun de ses ports et effectuera un pontage
entre les ports concernés par un échange entre deux machines. Ce
fonctionnement procure deux avantages :
· le trafic est mieux réparti sur le réseau,
si l'architecture a étéconvenablement
réalisée, comme les ponts fonctionnent sur les couches
basses du réseau, ils sont utilisables à peu
près avec tous les protocoles. Ils n'offrent cependant que la
possibilité d'interconnecter des réseaux physiques, ce qui limite
considérablement leur emploi.
Les "switches", qui ressemblent à des "HUBs",
fonctionnent sur ce principe. Alors qu'un "HUB" se contente de
répéter toute information qui entre par l'un de ses ports sur
tous les autres ports, un "switch" va mémoriser dans une table toutes
les adresses MACS présentes sur chacun de ses ports et effectuera un
pontage entre les ports concernés par un échange entre deux
machines. Ce fonctionnement procure deux avantages :
· le trafic est mieux réparti sur le réseau,
si l'architecture a étéconvenablement
réalisée,
· l'espionnage du réseau par des "sniffeurs" devient
largement limité, sauf à utiliser des outils spéciaux,
plus facilement repérables par l'administrateur.
20
I.2.2.2. Les routeurs
Les routeurs sont plus puissants: ils sont capables
d'interconnecter plusieurs réseaux utilisant le même protocole
entre eux. Ils travaillent au niveau de la couche 3 du modèle OSI
(couche réseau) et tous les protocoles n'utilisent pas cette couche.
C'est pourquoi l'on parle de protocoles "routables" ou "non routables".
NetBEUI n'est pas routable, TCP/IP et IPX/SPX le sont.
Les routeurs disposent d'une table de routage qui leur permet
d'aiguiller les trames vers le bon réseau. Ils permettent une structure
maillée, indispensable pour la construction de l'INTERNET.
De plus, les routeurs peuvent utiliser divers protocoles pour
maintenir entre eux leurs tables de routage.
Ils sont capables d'exploiter plusieurs routes possibles pour
rejoindre la même cible en choisissant, la meilleure à un instant
donné en fonction de critères simples (la moins chère, la
plus rapide ou tout simplement celle qui marche). Ces fonctions sont
indispensables sur les réseaux maillés qui permettent la
tolérance de pannes sur les routes.
I.2.2.3. Les passerelles
Pris au sens large, une passerelle est un outil permettant de
passer d'un réseau à un autre. Dans un réseau TCP/IP,
l'adresse du routeur dans le réseau est dite "adresse de passerelle".
Au sens strict du terme, une passerelle est un outil
permettant de faire communiquer entre eux deux réseaux n'utilisant pas
le même protocole. La passerelle doit alors dépouiller la trame
des informations spécifiques au protocole émetteur et les
remplacer par leurs équivalentes dans le protocole récepteur!
I.3. Le modèle OSI
I.3.1. La communication sur un réseau
Le fondement d'un bon réseau, c'est que le système
d'exploitation soit capable :
- de gérer la transmission de
données ;
- de fournir aux applications des interfaces
standard pour leur permettre d'exploiter les ressources du réseau. C'est
le cas de tous les systèmes d'exploitation à jour.
Il y a deux points qu'il convient de bien comprendre avant tout
:
- chaque couche est conçue de
manière à dialoguer avec son homologue, comme si une liaison
virtuelle était établie directement entre elles ;
- chaque couche fournit des services
clairement définis à la couche immédiatement
supérieure, en s'appuyant sur ceux, plus rudimentaires, de la couche
inférieure, lorsque celle-ci existe.
I.3.2. Description succincte des couches ? La couche
physique 1
22
C'est la couche spécifique à la "tuyauterie" du
réseau. Elle permet de transformer un signal binaire en un signal
compatible avec le support choisi (cuivre, fibre optique, etc.) et
réciproquement. Cette couche fournit des outils de transmission de bits
à la couche supérieure, qui les utilisera sans se
préoccuper de la nature du médium utilisé.
. La couche liaison 2
Cette couche assure le contrôle de la transmission des
données. Une trame doit être envoyée ou reçue en
s'affranchissant d'éventuels parasites sur la ligne. Cette couche
fournit des outils de transmission de paquets de bits (trames) à la
couche supérieure. Les transmissions sont "garanties" par des
mécanismes de contrôle de validité.
. La couche Réseau 3
Cette couche assure la transmission des données sur les
réseaux. C'est ici que la notion de routage intervient, permettant
l'interconnexion de réseaux différents. C'est dans le cas de
TCP/IP la couche Internet Protocol. En plus du routage, cette couche assure la
gestion des congestions. Lorsque les données arrivent sur un routeur, il
ne faudrait pas que le flot entrant soit plus gros que le flot sortant maximum
possible, sinon il y aurait congestion. Une solution consiste à
contourner les points de congestion en empruntant d'autres routes
(phénomène bien connu des vacanciers sur les routes). Le
problème de la congestion est un problème épineux, auquel
il nous arrive assez souvent hélas d'être confronté. Cette
couche est la plus haute dans la partie purement "réseau". Cette couche
fournit des outils de transmission de paquets de bits (trames) à la
couche supérieure. Les transmissions sont routées et la
congestion est contrôlée.
. La couche Transport 4
Cette couche apparaît comme un superviseur de la couche
Réseau. Il n'est par exemple pas du ressort de la couche réseau
de prendre des
initiatives si une connexion est interrompue. C'est la couche
Transport qui va décider de réinitialiser la connexion et de
reprendre le transfert des données. Son rôle principal est donc de
fournir à la couche supérieure des outils de transport de
données efficaces et fiables.
. La couche Session 5
La notion de session est assez proche de celle de connexion.
Il existe cependant quelques détails qui peuvent justifier la
présence de ces deux concepts. Une seule session peut ouvrir et fermer
plusieurs connexions, de même que plusieurs sessions peuvent se
succéder sur la même connexion. Cette couche fournit donc à
la couche supérieure des outils plus souples que ceux de la couche
transport pour la communication d'informations, en introduisant la notion de
session.
. La couche Présentation 6
Cette couche est un peu un "fourre-tout" de la conversion entre
représentation interne et externe des données.
. La couche Application 7
A priori, cette couche pourrait être la plus simple
à comprendre, ce n'est pas obligatoirement le cas. En effet, dans le
modèle OSI, cette couche propose également des services:
Principalement des services de transfert de fichiers (FTP), de messagerie
(SMTP) de documentation hypertexte (HTTP) etc. Dans le modèle, les
applications ayant à faire du transfert de fichiers utilisent le service
FTP fourni par la couche 7.
\
24
Chapitre II : Concept des réseaux
informatiques
Ce chapitre met en exergue l'historique et la définition
ainsi que les différents types des réseaux informatiques.
II.1. Historique et définition
II.1.1.
Historique
Autrefois, l'informatique était centralisée. De
grosses machines travaillaient en temps partagé pour plusieurs
utilisateurs. Ces utilisateurs avaient à leur disposition des "terminaux
bêtes" dont un bon exemple serait le MINITEL. Les ordinateurs
"mainframes" pouvaient être reliés entre eux par des
réseaux, l'un des premiers en France étant "Renater" un
réseau reliant les facultés et centres de recherche.
Puis arrive l'ère de l'ordinateur personnel. Bien plus
souple d'emploi. Chacun dispose du sien et peut en faire ce que bon lui semble.
Mais cette puissance personnelle est isolée. Les utilisateurs ne peuvent
plus partager leurs données. Les "informaticiens" regardent ces jouets
d'un oeil amusé, considérant que le "Personal Computer" n'a rien
à faire dans le paysage informatique "sérieux"... Mais cet
isolement ne va pas durer.
L'informatique prend toute sa valeur lorsque les informations
traitées sont facilement communicables. Il faut réinventer le
réseau, afin de connecter les ordinateurs personnels entre eux. Les
constructeurs de PC s'y attellent, principalement avec IBM et Microsoft qui
proposent le LAN Manager et NetBEUI. Il s'agit d'une couche réseau
rudimentaire mais déjà fonctionnelle sous MS DOS. Novell propose
sa solution propriétaire IPX/SPX, également pour PC.
Apple de son côté développe pour ses machines
une solution également propriétaire: "Apple Talk".
26
De l'autre côté de la barrière, les "vrais
ordinateurs" fonctionnent sous des OS eux aussi propriétaires, mais le
réseau existe. Un système d'exploitation se développe:
Unix. Chaque constructeur propose sa version, mais tous savent communiquer
entre eux par le protocole TCP/IP.
Aujourd'hui Un PC "bas de gamme" est souvent plus puissant que
bien des "mainframes" d'il y a 30 ans... Tous les OS sont orientés
réseau et proposent un protocole TCP/IP qui leur permet de
communiquer.
I.1.2. Définition du réseau informatique
Le réseau informatique est un ensemble d'ordinateurs
relies entre eux grâce à des lignes physiques et échangeant
des informations sous forme de données numériques (valeurs
binaires, c'est-à-dire codées sous forme de signaux pouvant
prendre deux valeurs : 0 et 1).
I.2. Différents types de réseaux
informatiques
Les réseaux informatiques peuvent être classifies
selon les catégories de base ou selon les techniques
évoluées.
I.2.1. Catégories de base
On distingue différents types de réseaux
informatiques selon leur taille (en termes de nombre des machines), leur
vitesse de transfert des données ainsi que leur étendue. Ils
sont:
- LAN (Local Area Network ou réseau
local en français), un ensemble d'ordinateurs appartenant à une
même organisation et reliés entre eux dans une petite aire
géographique par un réseau, souvent à l'aide d'une
même technologie ;
- MAN (Métropolitain Area Network ou
réseau métropolitain en français), qui interconnecte
plusieurs LAN géographiquement proches à des débits
important et permet à deux noeuds distant de communiquer comme s'ils
faisaient partie d'un même réseau local ;
- WAN (Wide Area Network ou réseau
étendu en français), qui interconnecte plusieurs LAN à
travers de grandes distances géographiques.
Il existe deux autres types de réseaux informatiques :
- TAN (Tiny Area Network) identiques aux LAN
mais moins étendus (2 à 3 machines) ;
- CAN (Campus Area Network) identiques au MAN
(avec une bande passante maximale entre tous les LAN du réseau).
I.2.1.1. Concept des réseaux locaux
Un réseau, nous l'avons compris, permet de connecter
des ordinateurs entre eux. Mais les besoins sont très divers, depuis le
réseau domestique ou d'une toute petite entreprise jusqu'aux
réseaux des grandes sociétés. Voyons deux approches
fondamentalement différentes, encore que l'une puisse facilement
évoluer vers l'autre.
I.2.1.1.1. Le «poste à poste» (Peer to
Peer) I.2.1.1.1.1. Principe
Les postes de travail sont simplement reliés entre eux
par le réseau. Aucune machine ne joue un rôle particulier. Chaque
poste peut partager ses ressources avec les autres postes. C'est à
l'utilisateur de chaque poste de définir l'accès à ses
ressources. Il n'y a pas obligatoirement d'administrateur attitré et
chaque poste peut partager tout ou une partie de sa mémoire de masse, le
poste P-2 peut partager son imprimante.
figure 1 : Architecture poste a poste I.2.1.1.1.2.
Avantages
Il y en a quelques-uns :
- Il est facile de mettre en réseau des postes qui
étaient au départ isolés ; - chaque utilisateur peut
décider de partager l'une de ses ressources avec les autres postes ;
- dans un groupe de travail, l'imprimante peut être
utilisée par tous ;
- cette méthode est pratique et peu coûteuse pour
créer un réseau domestique.
I.2.1.1.1.3. Inconvénients Il y en a
beaucoup à savoir :
- chaque utilisateur à la responsabilité du
fonctionnement du réseau ; - les outils de sécurité sont
très limités ;
- si un poste est éteint ou s'il se "plante", ses
ressources ne sont plus accessibles ;
- le système devient ingérable lorsque le nombre de
postes augmente ;
- lorsqu'une ressource est utilisée sur une machine,
l'utilisateur de cette machine peut voir ses performances diminuer.
Ce type de réseau n'offre de réel
intérêt que dans une configuration particulière :
28
- les postes sont peu nombreux (pas plus d'une dizaine) ;
- les utilisateurs restent attachés à un poste dont
ils sont responsables.
I.2.1.1.2. Le "Client / Serveur" I.2.1.1.2.1. Principe
Les ressources réseau sont centralisées ici :
- un ou plusieurs serveurs sont dédiés au partage
de ces ressources et en assurent la sécurité ;
- les postes clients ne sont en principe que des clients, ils
ne partagent
pas de ressources, ils utilisent celles qui sont offertes par
les serveurs.
Figure 2 : Architecture client/serveur
I.2.1.1.2.2. Avantages
Il y en a beaucoup à s'avoir :
- les serveurs sont conçus pour le partage de ressources
et ne servent
pas de station de travail. Il suffit de les dimensionner en
fonction de la
taille du réseau et du nombre de clients susceptibles de
s'y connecter ;
- les systèmes d'exploitation de serveurs proposent des
fonctions
avancées de sécurité que l'on ne trouve pas
sur les réseaux "Peer to
Peer" ;
- Ils proposent également des fonctions avancées
à l'usage des utilisateurs comme par exemple les profils
itinérants qui permettent à un utilisateur (sous certaines
conditions) de retrouver son environnement de travail habituel, même s'il
change de poste de travail ;
- les serveurs étant toujours en service (sauf en cas
de panne...), les ressources sont toujours disponibles pour les utilisateurs
;
- les sauvegardes de données sont centralisées,
donc beaucoup plus faciles à mettre en oeuvre ;
- un administrateur gère le fonctionnement du
réseau et les utilisateurs n'ont pas à s'en préoccuper.
I.2.1.1.2.3. Inconvénients
Il y en a quelques-uns tout de même :
- la mise en place d'un tel réseau est beaucoup plus
lourde qu'un cas simple de "poste à poste" ;
- elle nécessite impérativement la
présence d'un administrateur possédant les compétences
nécessaires pour faire fonctionner le réseau ;
- le coût est évidemment plus élevé
puisqu'il faut la présence d'un ou de plusieurs serveurs ;
- Si un serveur tombe en panne, ses ressources ne sont plus
disponibles. Il faut donc prévoir des solutions plus ou moins complexes,
plus ou moins onéreuses, pour assurer un fonctionnement au moins minimum
en cas de panne.
Ce type de réseau est évidemment le plus
performant et le plus fiable. Vous l'aurez compris, ce n'est pas la solution la
plus simple pour un réseau domestique, c'est cependant ce type
d'architecture que l'on retrouve sur les réseaux d'entreprise, qui peut
parfaitement supporter plusieurs centaines de clients, voire plusieurs
milliers.
30
I.2.2. Autres techniques évoluées du
réseau informatique
En plus des "LS", Lignes spécialisées dont le
prix de la location est totalement hors de portée d'un particulier,
voire d'une petite entreprise, d'autres solutions existent. Par exemple : les
réseaux sans fils et les réseaux filaires. Il n'est pas question
de les détailler trop ici, voyons tout de même les
possibilités de connexion à un réseau informatique "haut
débit" actuellement accessibles à l'internet.
I.2.2.1. Les réseaux sans fils I.2.2.1.1. Le
Wi-Fi
La norme 802.11 (Wi-Fi: Wireless fidélité ou) un
ensemble de fréquences radio qui élimine les câbles,
partagé par une connexion et permet l'échange de données
entre plusieurs postes.
Figure 3 : Architecture d'un réseau
wi-fi
Il est possible de relier plusieurs points d'accès entre
eux par une liaison
appelée système de distribution
(notée DS pour Distribution System)
afin de constituer un ensemble de services étendu
(Extended Service Set ou ESS).
I.2.2.1.2.Wi MAX (Worldwide Interoperability for Microwave
Access)
La norme 802.16 fournie une connexion internet à haut
débit sur une zone de couverture de plusieurs kilomètres de
rayon. Ainsi, dans la théorie, le Wi MAX permet d'obtenir des
débits montants et descendants de 70 Mbit/s avec une portée de 50
kilomètres;
Figure
Les réseaux sans fils permettent de relier très
facilement des équipements distants d'une dizaine de mètres
à quelques kilomètres. De plus l'installation de tels
réseaux ne demande pas de lourds aménagements des infrastructures
existantes comme c'est le cas avec les réseaux filaires.
32
I.2.2.2. Les réseaux filaires
I.2.2.2.1. L'ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
La technologie "ADSL" qui permet, d'utilisée les
structures
téléphoniques actuelles pour transmettre de
l'information à haut débit. Non seulement la
téléphonie "classique" mais aussi les données
numériques. Le câble de la télévision, qui n'a
jusqu'à ce jour connu qu'un intérêt très
limité, fortement concurrencé par les satellites. Le câble
pourrait bien ce pendant survivre grâce à la distribution de
données numériques interactives.
Dans le domaine de l'Internet à haut débit, il
semble bien que le câble ne soit pas en état de rivaliser avec
l'ADSL.
Figure 3 : Architecture du réseau ADSL
I.2.2.2.2. Le CPL (courant porteur en ligne)
Le courant porteur en ligne (CPL) permet la transmission de
données numériques et vocales, par les câbles
électriques, et offre ainsi des services de bande large (sur une bande
de fréquence de 1 à 30 Mhz), en utilisant les infrastructures
existantes. L'étude détaillée de cette technologie nous
conduit à la deuxième partie de ce travail.
Deuxième Partie:
Etude de la technologie des courants porteurs
en
ligne
34
Chapitre I: La technologie CPL
I.1. Principe, fonctionnement et segments du
marché
Ce chapitre donne la description générale de la
technologie CPL, les matériels, la concurrence et la
sécurité ainsi que les compétences spécifiques.
I.1.1. Principe
Le principe est le même pour toutes les technologies
CPL. Il s'agit d'effectuer la transmission de données numériques
et vocales, par les câbles électriques. Ceci offre ainsi des
services de bande large (sur une bande de fréquence de 1 à 30
MHz), en utilisant les infrastructures existantes. Encore peu connue, cette
technologie est pourtant utilisée depuis des dizaines d'années
par EDF pour gérer le basculement des compteurs électriques des
tarifs de jour vers ceux de nuit.
Le fonctionnement des CPL est relativement simple et consiste
à superposer au signal électrique classique, d'une
fréquence de 50 Hz, un signal à haute fréquence (1-30 MHz)
contenant des informations numériques qui pourront ensuite être
décodées à distance.
Figure 1 : Schéma de principe
I.1.2. Fonctionnement
Le CPL fonctionne à trois niveaux : hautes, moyennes et
basses tensions. Les hautes tensions concernent le transport. Les moyennes et
basses tensions servent aux boucles locales et aux réseaux domestiques.
Ainsi, le CPL concerne tout autant les services de transmission à
distance que les réseaux internes aux habitats ou aux entreprises.
Après avoir raccordé un master, sorte de point
d'accès partagé, sur un transformateur basse tension (150
à 250 utilisateurs), il suffit de brancher un modem spécifique
sur n'importe quelle prise électrique pour pouvoir accéder au
réseau haut débit. Les débits proposés sont
performants, puisque des offres à 4, 5, 10, 45, 100, 200 Mbit/s sont
déjà disponibles et, en théorie, les 224 Mbit/s seront
accessibles.
Figure 2 : Fonctionnement du CPL I.1.3. Segments de
marché
Le marché du CPL se partage en deux segments, selon
leur topologie placé à l'intérieur des bâtiments ou
à l'extérieur vers les lignes de moyenne et haute tension. Nous
distinguons :
- le marché extérieur
appelé topologie « outdoor » qui correspond à la partie
qui se situe en amont du compteur électrique, on parle souvent de mise
en place d'une boucle locale électrique ;
36
- le marché intérieur
appelé topologie « indoor » qui correspond à
l'habitation ou le lieu dans lequel le CPL est utilisé. Cet endroit se
situe en aval du compteur électrique.
I.1.3.1. Topologie outdoor
La topologie outdoor relie les différentes habitations
ou lieux où l'on veut mettre en place une solution CPL. Cette partie est
gérée par le fournisseur d'accès.
Figure 3 : schéma de la topologie
outdoor
Dans de nombreuses parties du territoire, les
opérateurs télécoms ont jugé non rentable
l'installation de l'ADSL et la mise en place de câblages classiques
représente un investissement trop lourd. Le réseau haut
débit semble réservé aux habitants de zones urbaines
relativement densément peuplées, ainsi des zones
d'activité économique importantes ne peuvent accéder
à cette technologie pourtant essentielle à leur
développement.
Une possibilité pour les collectivités locales
et les entreprises concernées est d'utiliser la technologie CPL afin
d'acheminer un flux haut débit depuis un point d'accès
préexistant. La capillarité extrêmement fine du
réseau électrique permet en effet d'atteindre virtuellement
l'ensemble du territoire, et en particulier les zones rurales qui semblaient
jusqu'à présent exclues de la « révolution »
haut débit.
Bien que toujours en phase d'expérimentation, les CPL
outdoor devraient intéresser fortement les collectivités locales
et permettre un accès au haut débit beaucoup plus large sur le
territoire. Cependant il ne faut pas oublier les technologies concurrentes du
CPL, en particulier les technologies sans fil qui rencontrent un succès
croissant actuellement.
I.1.3.2. Topologie Indoor
Cette topologie est mise en place par l'utilisateur, sauf si
un appareil doit être installé sur le compteur électrique.
Par contre, les adaptateurs installés sur les prises, les ponts, le
routeur ... sont à la charge de l'utilisateur final.
Figure 4 : schéma de la topologie
indoor
Le développement des CPL à l'intérieur
des bâtiments n'est soumis à aucune contrainte. La seule
limitation est de ne pas créer de nuisances par interférence.
Pour cette topologie indoor, la situation est plus limpide : le Home Plug,
norme pour la domotique développée par le consortium Home Plug
Power Line Alliance, domine le marché.
38
Figure 5 : schéma de la topologie
indoor(2)
Les modems CPL établissent un pont entre le
matériel informatique et le réseau électrique, comme le
ferait un modem analogique entre l'ordinateur et la ligne
téléphonique. Dans le cas d'une connexion Internet, le signal
provenant de la Toile est récupéré par le routeur CPL puis
injecté dans le réseau électrique. N'importe quel
ordinateur muni d'un modem CPL peut ainsi accéder à Internet,
quelle que soit la prise électrique utilisée, dans la limite des
prises gérées par le même compteur électrique.
Les marchés indoor et outdoor ne sont pas au même
niveau de maturité. L'indoor démarre sous l'impulsion
fédératrice du Home Plug, standard de fait. En ce qui concerne
l'outdoor, la situation est plus complexe: le statut des sociétés
de production et de distribution de l'énergie électrique ne leur
permet pas de commercialiser des services de télécommunications
puis qu'elles ne sont pas encore titulaires de licence d'opérateurs de
réseau de télécommunications jusqu'à un prochain
changement de statut.
I.2. Matériels, concurrence,
sécurité et
Du fait de ce découpage, un certain nombre de
matériels vont être nécessaires pour relier les lieux en
extérieur et les matériels en intérieur pour que tout cela
puisse communiquer. La partie qui permet de faire passer le flux informatique
en amont du point d'entrée global, à savoir le transformateur ou
la station électrique pour le quartier, ne peut se faire en CPL.
En effet, cette partie est une partie Haute Tension, le CPL ne
fonctionne que sur basse ou moyenne tension. Les expériences mises en
place ont nécessité la pose de fibre optique le long des
câbles haute tensions, reliant ainsi le transformateur global du quartier
à l'internet via une liaison fibre optique classique.
Pour réaliser un réseau CPL, il faut disposer
d'un grand nombre de possibilités selon l'architecture et les
technologies que l'on désire associer à ce réseau
(sans-fil, ADSL ...)
I.2.1. Matériels d'accès Indoor
Les premiers éléments indispensables sont les
adaptateurs. Ces matériels se branchent sur les prises
électriques et proposent une sortie Ethernet ou USB à connecter
à l'interface du matériel à associer au réseau CPL.
Voici quelques exemples de la marque CMM (Courant Multi Media):
Figure 5 : Adaptateur CPL/Ethernet Figure 6 : Adaptateur
CPL / USB
40
Ces adaptateurs sont généralement :
- compatibles avec la spécification Home Plug 1.01 ;
- proposent un encryptage DES 56 Bits ;
- utilisent la modulation OFDM (84 porteuses) ;
- leur portée, si l'on prend comme exemple le CELEKTRON E1
; - (Ethernet) ou le CELEKTRON U1 (USB) de la marque CMM.
I.2.1. Matériels d'accès Outdoor
Pour les accès outdoor, la gamme des produits est
réservée aux professionnels qui les mettent en place. Il convient
de distinguer par exemple la gamme des PLA200, PLA210 et PLA220 permettant le
raccordement des immeubles en entrée des transformateurs. Le PLA210 peut
gérer jusqu'à 254 adaptateurs.
Figure 7 : Adaptateur PLA200
Son avantage est d'utiliser une connectique coaxiale 75 ohms
qui permet de se connecter à l'infrastructure télévision
d'un immeuble ou d'un groupe d'immeuble. La distance maximale point à
point est de 800 mètres qui permet de relier vos immeubles via le
câble télévision pour ensuite redistribuer les
données réseau en les injectant dans le réseau
électrique d'un immeuble.
I.2.1. Autres matériels
Il existe aussi la gamme wingoline avec des bornes analogiques
sur CPL qui facilite l'utilisateur de transporter ainsi le code analogique
téléphonique à travers le réseau
électrique. Cela permet de connecter n'importe où des fax,
minitel, téléphone, point d'accès à l'internet via
le réseau téléphonique ...
Figure 9 : Adaptateur cpl ETHERNET III.
concurrence et sécurité
Les CPL ne sont pas la seule technologie alternative aux
réseaux haut débit classiques et la concurrence promet
d'être rude avec le wifi et les satellites.
III.1. Concurrence Wi-Fi (wireless fidelity)
Très à la mode ces derniers temps, la
technologie Wi-Fi de transmission de données numériques sans fil
présente aussi de nombreux avantages. À partir d'une antenne
relais, il est possible de se connecter à un réseau haut
débit sans fil dans un rayon de 500 mètres. Le confort
d'utilisation est donc très important avec cette technologie ; les
débits proposés sont proches de ceux atteints avec les CPL pour
un coût peu élevé. Cependant le Wifi a aussi des
inconvénients car il connaît des problèmes de transmission
à l'intérieur des bâtiments (mur épais, poutres en
aciers...), et l'impact des ondes électromagnétiques sur la
santé est encore mal connu.
42
III.2. Concurrence Satellites/CPL
Les satellites bidirectionnels permettent la connexion
immédiate des sites reculés ainsi que l'utilisation
simultanée par un grand nombre d'utilisateurs, mais leur coüt
d'installation risque de dissuader un grand nombre de collectivités
locales. En effet, la mise en orbite d'un satellite n'est certainement pas
à la portée de tout le monde, même si la parabole
réceptrice est relativement bon marché.
Figure 4 : Topologie outdoor connecté au
satellite
Plus que concurrentes, ces technologies apparaissent
finalement plutôt complémentaires, comme l'attestent les
expériences de doublet satellite/CPL ou Wifi/CPL qui permettent de
profiter des avantages propres à chaque technologie. Ainsi les CPL
peuvent compléter la transmission sans fil Wifi, en assurant une
meilleure pénétration grâce à la capillarité
extrêmement fine du réseau électrique.
Figure 11 : Montage wifi/cpl
De manière générale, les réseaux
électriques appartiennent aux collectivités locales, qui n'ont
pas la possibilité de devenir opérateur de
télécommunications. Pour autant, certaines collectivités
rurales s'intéressent à cette technologie, notamment pour mettre
des réseaux haut débit à la disposition des
opérateurs. Dans l'hypothèse d'un développement des CPL
sur un territoire, les conditions de leur utilisation et de leur partage par
des opérateurs de télécommunications, resteraient à
définir.
Le CPL s'apparente aussi aux technologies
câblées. Le courant porteur en ligne assure une
sécurité étendue sur le réseau, n'émet pas
de rayonnement, et reste très simple d'utilisation (transparent pour les
utilisateurs finaux). Le CPL est une solution simple, efficace et
économique au service des particuliers, des PME, des bâtiments
d'entreprise, des usines, des musées, écoles, et tout
bâtiment nécessitant la mise en place d'un réseau
informatique et/ou d'un accès Internet.
IV. Des standards encore à définir
Dans le domaine des réseaux informatiques, la
technologie utilisée, qu'elle soit Home Plug ou non, doit pouvoir
assurer le passage des données dans un environnement très
perturbé.
44
Contrairement aux réseaux sur paires torsadées,
le comportement des réseaux électriques est très
imprévisible. Pour permettre une utilisation efficace de ce support, la
modulation de type OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est la
plus répandue. Elle fait partie des spécifications Power Packet
établies par le fabricant Intellon et reprises par le consortium Home
Plug Alliance. D'autres fabricants, comme DS2 par exemple, recourent à
cette technologie. Utilisée dans la norme de communication sans fil
802.11a, la modulation OFDM est une technique permettant de composer avec des
environnements difficiles, incluant des obstacles entre l'émetteur et le
récepteur.
Pour ce faire, elle répartit les trames binaires haut
débit en une multitude de trains, ou canaux, modulés à bas
débit. En clair, le système émet un même signal sur
plusieurs fréquences à la fois. Si le signal rencontre un
obstacle sur une des fréquences, il suffit qu'il réussisse
à passer sur une autre, et même s'il est affaibli, le
récepteur peut parvenir à reconstituer le message complet.
IV.1. Le Home Plug
Le protocole de transmission de Home Plug est de type CSMA/CA
(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) similaire au 802.11, auquel
ont été ajoutées des classes de priorités et le
contrôle de la latence. Les bandes de fréquences utilisées
vont de 4,3 MHz à 20,9 MHz pour un taux de transfert de 14 Mbits/s
théoriques, dont environ 6 Mbits/s utiles.
Plus la distance est importante entre émetteur et
récepteur, moins le signal est bon. Ainsi, la distance de communication
maximale est estimée à environ 200 mètres. En effet, la
distance de communication et le taux de transfert sont proportionnels au
rapport signal/bruit (SNR) et tributaires de la qualité des connexions
sur le réseau. Donc, tout ce qui affecte le rapport signal/bruit
(alimentations à découpages, lampes halogènes...) ou
modifie l'impédance du réseau (rallonges, multiprises...) est
susceptible d'affecter les distances de communication et le taux de transfert.
Ces caractéristiques du
réseau électrique incitent à la prudence,
et il vaut mieux évaluer la qualité du réseau avant toute
décision, pour vérifier si le débit obtenu est exploitable
ou non. Cela permet de vérifier si l'investissement est à la
hauteur du service promis. Dans les pires conditions, le risque est de
plafonner à un débit de l'ordre du mégabit par seconde.
Inexploitable, même pour un petit réseau.
IV.2. Le Home Plug AV
La prochaine version, le Home Plug AV (audio et vidéo),
devrait porter le débit théorique à 200 Mbits/s.
Destinée, comme son nom l'indique, au transport des flux
multimédias, cette version s'appuiera sur des protocoles assurant une
meilleure qualité de service. C'est une condition nécessaire pour
transporter les flux audio et vidéo.
Le Home Plug AV, clairement destiné au marché
domestique, se disqualifie pour occuper le créneau des réseaux
d'entreprise sur courant porteur. De plus, le cycle annoncé pour le
développement de cette prochaine version est trop long pour un
marché qui démarre et qui ne peut attendre aussi longtemps.
A noter: HomeplugTM est un consortium de 70 fabricants de
composants et de solutions qui a défini des spécifications
d'interopérabilités. Les principaux acteurs sont Cogency
Semiconductor, Conexant, Enikia, Intellon, Netgear, Radioshack, Sharp et Texas
Instrument, ce qui garantit que les produits en provenance de ces
différents constructeurs peuvent fonctionner sur le même
réseau et communiquer entre eux. La version actuelle du Home plug est la
version 1.01.
La plus grande inconnue reste l'évolution des
standards. Bien que le Home Plug se soit imposé sur le marché
indoor, rien ne peut présager de sa pérennité. Les
spécifications de la prochaine version, le Home Plug AV (pour
audio/vidéo) sont, donc, destinées au transport de l'audio et de
la vidéo. Rien à voir avec un usage en entreprise, ce qui laisse
le champ libre à un autre standard plus approprié pour les
réseaux informatiques.
46
V. Sécurité du CPL dans Home Plug
En matière de sécurité, les
réseaux CPL posent des problèmes spécifiques qu'il vaut
mieux connaître pour pouvoir y remédier. Le premier des risques
est la propagation des informations. Dans certains cas, les informations
transportées par les réseaux CPL passent outre les compteurs pour
aller s'égarer dans la nature, où elles ne seront peut
-être pas perdues pour tout le monde. Même dans les immeubles
où le câblage électrique a été refait, le
risque de porosité est réel, y compris avec des compteurs
différents. Pour pallier ces inconvénients, des solutions
existent, comme les filtres d'arrêt pour disjoncteurs mais aussi et
surtout le cryptage DES 56 bits. Sachant qu'il vaut mieux prévenir que
guérir, l'évaluation du réseau électrique est une
nécessité avant toute décision définitive. Elle
permet non seulement de mesurer la qualité de l'installation mais aussi
de déterminer le niveau de service qu'elle peut fournir, ce qui est un
bon moyen de se faire une idée de la validité de la solution
choisie.
Deux méthodes décrites à la suite sont
utilisées pour la sécurité du CPL.
V.1. L'analyse cryptographique
Il suffit de collecter suffisamment de données
cryptées et d'essayer d'en faire l'analyse comme cela pourrait
être fait avec des applications Internet ou des transmissions sans fil.
Mais recopier des données circulant sur un réseau
électrique codées selon le protocole HomePlug est impossible. Le
standard HomePlug impose que tous les composants certifiés HomePlug ne
peuvent faire transiter des données cryptées en DES 56 bits du
réseau électrique vers l'interface utilisateur (Ethernet, USB,
...).
V.2. La clé de cryptage
La seconde méthode est de trouver la clé de
cryptage par une méthode brutale. C'est en principe lié au nombre
d'essais et de chance (clé de 4 à 24 caractères). Une
certaine clé sera programmée sur l'adaptateur et le
résultat sera observé.
VI. Des compétences spécifiques
VI.1. Les prestataires
Dans le cas d'un investissement lourd, pour les lycées
et autres établissements de grande taille, on peut tester
systématiquement les produits du marché afin de les valider
techniquement et juridiquement par rapport aux émissions
électromagnétiques.
VI.2. En interne
La méconnaissance des technologies électriques
peut être à l'origine de choix inappropriés. En entreprise,
les réseaux CPL doivent trouver leur place au sein d'infrastructures
déjà existantes. Or, outre la mobilisation des compétences
en architecture réseaux et télécoms, les réseaux
CPL nécessitent des connaissances en matière
d'électricité. Lorsque l'on envisage d'investir dans une solution
CPL, il faut donc prévoir le coût d'une formation sur ce sujet. En
effet, les compétences du DSI doivent dans ce cas s'élargir
à la gestion des prises de courant au même titre que des prises
RJ45.
Dans les réseaux informatiques sur paires
torsadées, les causes d'une baisse soudaine de la bande passante
disponible par utilisateur sont facilement détectables. Elles sont
généralement dues à une panne, de serveur ou de switch, ou
à une consommation excessive par l'un des membres du réseau.
Dans tous les cas, un rapide monitoring de l'état du
réseau rend compte de la situation avec précision. Dans le cas du
CPL, les causes de ralentissement peuvent être dues à des
événements totalement indépendants de l'informatique.
Ainsi, des événements aussi anodins que le branchement d'un
appareil électrique ou d'une rallonge suffisent à provoquer une
chute importante du débit. Le CPL peut assez avantageusement
compléter les réseaux existants mais présente aussi des
inconvénients. Ceci nous amène au dernier chapitre de notre
travail.
48
Chapitre II: Avantages et inconvénients du
CPL
Comme toute autre technologie, le courant porteur en ligne
présente des avantages et des inconvénients décrits
à la suite.
II.1. Avantages
Il est indéniable que le CPL possède des
avantages non négligeables. L'utilisation des cables électriques
évite de refaire du cablage spécifique informatique ou de
configurer des connexions Sans-fil. Presque toute la planète utilise
l'électricité. Il paraît donc possible facilement ou
simplement de faire accéder un très grand nombre de la population
aux réseaux informatiques et donc à l'internet.
Cette technologie peut être très utile pour
désenclaver des endroits dans lesquels aucune technique ne peut les
raccorder. Le réseau électrique est généralement
présent, les débits sont corrects 14Mbits/s, actuellement 200
Mbits/s et sont en cours d'évolution rapide. Il n'est pas
nécessaire d'installer de pilotes sur les PC, les matériels sont
« autonomes ». Il faut juste configurer sa carte réseau
Ethernet ou son port USB. Ceci implique que tous les matériels utilisant
un de ces deux technologies peuvent se connecter au réseau CPL.
L'installation et la configuration des matériels sont
très simples pour les adaptateurs et assez simple (si rien de technique
n'est mis en place style NAT, DNS, VLAN, Firewall ...) pour le reste de
matériels.Il existe des passerelles vers les autres technologies que
sont :l'ADSL, le cable, le satellite ...
Les matériels ne sont pas plus chers que ceux
associés à des technologies équivalentes comme le
Sans-fil. Les matériels, même si il n'y a pas de normes, sont
compatibles les uns avec les autres dans leur grand ensemble. Les champs
d'applications sont importants. Ils vont de la domotique en passant par la
vidéo (TVHD en préparation, télésurveillance...),
la voix et bien sûr le transport des données.
Cette technologie a une capacité en termes de profit
pour les industriels très importante. Les distances permises par le CPL
sont importantes (100 à 800 mètres). Certains industriels
indiquent que les perturbations sont minimes. Le CPL est une technique plus
sure car il est plus difficile d'écouter un câble
électrique que de capter une onde hertzienne (Wifi).
L'utilisation du CSMA/CA plus d'autres techniques permettent,
malgré la bande partagée par tous d'éviter un trop grand
nombre de collisions. Les avantages de cette technique sont importants
puisqu'elle profite d'un support existant (le câble électrique)
qui est très généralisé et à forte
capillarité, pour véhiculer de manière fiable des
données informatiques.
Le CPL est à ce jour principalement utilisé sur
le réseau électrique privé, où il permet de
s'affranchir de la pose d'un câblage réseau ainsi que des
obstacles divers tels les murs épais. Cela n'en fait pas un concurrent
pour les autres techniques de télécommunications, qui ont pour
chacune ses avantages et inconvénients, mais une solution
complémentaire crédible et aujourd'hui arrivée à
maturité.
Pour un particulier, l'utilisation du CPL en bas débit
donne accès à des applications de type domotique (contrôle
du chauffage, de l'éclairage etc...) et en haut débit il pourra
faciliter la mise en place d'un réseau local informatique (LAN) de
partage de fichiers ou d'accès Internet. En remplacement d'un
câblage Ethernet ou d'un réseau Wifi au sein d'un appartement,
d'une maison, le réseau électrique distribue facilement et
rapidement les données multimédias sur chaque prise de
courant.
Pour des établissements à fortes contraintes
tels les monuments historiques, les courants porteurs en ligne permettent le
déploiement d'une infrastructure télécom (données +
voix) respectueuse du site. Son utilisation est d'ailleurs aujourd'hui
largement répandue depuis plus de cinq ans dans les hôtels, les
résidences étudiantes, les établissements scolaires ou de
santé. Bénéficiant d'une forte flexibilité, un
réseau CPL peut évoluer en fonction des besoins en points de
connexion au sein de la zone desservie.
Dans un réseau de type Homeplug, les débits sont
élevés, ils restent suffisants pour satisfaire la plupart des
besoins. En extérieur sur le réseau électrique public
(appartenant à des régies ou collectivités), un
système CPL basé sur des injecteurs et des
répéteurs en basse tension peut parfois être une solution
de desserte pour apporter l'Internet à des zones rurales isolées
ou des accès au web et à la téléphonie à
très bas coût pour des logements sociaux.
Dans certains projets urbains il vise également
à la réalisation d'économies d'énergie dans les
habitations, qui bénéficient par ce biais d'une meilleure
efficacité énergétique. Le CPL évite ainsi
très souvent de lourds travaux et désagréments liés
à la construction du réseau. De plus le CPL étant une
technique filaire, il offre les faibles temps de réponse
nécessaires à certaines applications comme la
télévision haute définition (TVHD) et la voix sur IP
(VoIP), et assure également avec certains standards une qualité
de service (QoS) de bout en bout.
Les autres avantages d'un réseau CPL haut débit
sont la sécurité contre les intrusions (média difficile
d'accès), la réduction du coüt de l'infrastructure
télécom et du délai de sa réalisation. Par
ailleurs, les dernières solutions basées sur cette technique
intègrent des mécanismes de filtrage de fréquences (notch)
qui évitent de perturber (et d'être perturbé) par les
autres signaux qui pourraient être présents au voisinage sur la
même bande de fréquence (ondes courtes). Grace aux modes
d'économie d'énergie présents sur certains produits,
l'activité sur le réseau électrique et donc la
consommation des équipements est réduite au minimum lorsqu'il n'y
a pas de trafic.
II.2. Inconvénients
Souvent les avantages sont aussi des inconvénients et cela
se confirme avec le CPL. Le débit même élevé en
« indoor », est partagé par tous les
50
matériels connectés à une même
ligne électrique. Plus vous avez de matériels, moins votre
débit sera important.
Ce problème se retrouve en « outdoor »,
où le point d'accès global (pour un immeuble, pour la boucle
locale ...) est aussi partagé par tous les utilisateurs
connectés. Pour ces raisons, les débits effectifs sur du
45Mbits/s sont plus proches des 2 à 5 Mbits/s. On retrouve ces chiffres
en Wifi 802.11b. L'installation est simple si elle est basique. Mais dès
que vous vous lancez dans la configuration des outils avancés, des
connaissances réseaux sont nécessaires comme avec toutes
technologies réseau que ce soient du Wifi, du cable ...
Les tests effectués pour faire passer de la
vidéo sur le CPL en 45Mbits/s se sont avérés
négatifs. Il y a encore du travail. Le manque de norme, même si,
la spécification HomePlug est la plupart du temps prise en compte est un
frein au développement réel de cette technologie. La
sécurisation proposée est faible. 56 Bits ne représente
que 7 octets. Le sans-fil même avec des cryptages plus importants (128
voir 256 bits) est une solution peu sécurisée alors le CPL ...
De plus, le câble électrique, du fait des
interférences importantes que le passage des ondes courtes hautes
fréquences engendre, est « facilement » écoutable. La
sécurisation via le cryptage ne se fait qu'à l'intérieur
du réseau électrique (prolongement possible dans de rares cas).
Une fois le signal sorti de la prise via l'adaptateur, il n'y a plus de
cryptage. Il est donc possible de récupérer les données en
clair.
Il convient de rappeler que la topologie des CPL est une
topologie en bus selon que chaque matériel connecté à la
prise (à travers un hub par exemple ou une borne sans-fil)
récupère les données qu'elles soient pour lui ou non. Le
tri se fait alors au niveau des couches physiques de la carte réseau en
étudiant les en-têtes Ethernet des paquets. Il est donc possible
au moyen d'un « sniffer » de récupérer ces paquets non
cryptés.
52
Les limitations qu'elles soient au niveau des distances, du
nombre des utilisateurs connectés à un point d'accès, ou
sur les adaptateurs, les débits, etc. du fait de l'absence de normes ne
sont pas clair et dépendent d'un grand nombre de critères
difficiles à évaluer. Les débits et les distances
dépendent des matériels utilisés, du nombre de connexions,
des distances, des parasitages du réseau électrique...
Les lignes électriques sont soumises à de fortes
variations de performance dès que des matériels « gourmands
» électriquement y sont connectés. Un exemple amusant : un
particulier se plaint que lorsqu'il passe l'aspirateur, tout le réseau
CPL plante du fait de la charge trop importante. La conclusion peut être
: « CPL et aspirateur ne font pas bon ménage ». De plus,
même avec des appareils ménagers de moindre importance le
débit chute invariablement (démarrage du
réfrigérateur, allumage d'un néon ...).
Le principal problème est du aux parasitages des ondes
courtes aux alentours des réseaux CPL mis en place. Il faut bien se
mettre en tête que les câbles électriques ont
été développés pour y faire transiter des ondes
courtes à basses fréquences (50 ou 60 Hz). Les protections
(« blindages ») sont « efficaces » pour ce type d'ondes, et
évitent au maximum les parasitages des alentours par le flux de
courant.
Par contre, rien n'a été prévu pour
empêcher les parasitages des ondes courtes à hautes
fréquences (celles du CPL 1,5Mhz à 30Mhz), le câble
électrique n'est pas prévu pour cela. De nombreuses voix (sauf
celles des industriels), s`élèvent pour dire attention, le CPL
n'est pas sans danger.
Si dans le principe cette technique semble assez
séduisante, elle présente néanmoins des
inconvénients notables liés à son principe même. Le
signal haute fréquence généré par le modem est
véhiculé par les fils du secteur, or ces fils n'ont pas
été conçus initialement pour véhiculer un tel type
de signal. Ces fils secteurs se transforment donc tout simplement en antennes
et rayonnent des ondes hautes fréquences dans tout l'environnement.
Selon la qualité de l'installation électrique et de l'isolation
électromagnétique, ces
ondes peuvent se propager et être perturbatrices
jusqu'à plusieurs centaines de mètres.
Dans ce cas les matériels sensibles à la haute
fréquence mais aussi, tout simplement, les récepteurs radio en
ondes courtes, peuvent être perturbés. De la même
façon, le signal CPL en lui-même peut être perturbé
par des flux électromagnétiques émis par des écrans
d'ordinateurs, transformateurs, et tout émetteur ou
émetteur-récepteur utilisant ces fréquences
(radiodiffusion, communications civiles ou militaires, radioamateurs)...
Il n'existe pas de normes définitives concernant les
CPL. Il n'est ainsi pas rare de trouver des modems dont les rayonnements vont
bien au-delà des normes de CEM (compatibilité
électromagnétique) imposées aux autres matériels.
Si la densité de réseau est faible, les risques de perturber le
voisinage restent faibles.
A l'inverse, dans des immeubles ou dans des zones où la
densité de tels réseaux serait élevée, le
brouillage électromagnétique pourrait devenir intense. Pour cette
raison, dans les hôpitaux, les CPL ne sont pas bien acceptés. Dans
certains pays, cette technique tend à être abandonnée, au
moins dans le domaine de l'accès Internet, tant les problèmes de
voisinage et de perturbations environnementales risquent d'être
insolubles.
Comme pour les autres techniques émettant des
rayonnements électromagnétiques (les cables n'étant
généralement pas blindés), on peut se poser des questions
sur les effets sur la santé des CPL. Les rayonnements sont de faible
puissance mais se font généralement 24 h/24 et dans toutes les
pièces (par exemple à la tête du lit où passent les
câbles électriques alimentant les prises électriques).
Les signaux numériques véhiculés par CPL
ne sont pas arrêtés par les compteurs électriques et ont
une portée efficace de 300 m (1 000 m théorique avant
atténuation complète). Bien que cela soit un avantage dans
certains cas, la faille de sécurité que cela induit est
problématique. Les adaptateurs
54
CPL ont de plus en plus tendance à embarquer des crypto
processeur pour chiffrer les communications. Même si les derniers
standards en vigueur se basent sur des algorithmes de chiffrement plus fort
(AES-128 pour HomePlug AV et 3DES pour DS2), des intrusions dans le
réseaux restent possibles dans la mesure d'attaques ciblées et
menées par des personnes expérimentée.
CONCLUSION
Au terme de notre étude, il convient de dire que, le
CPL est une nouvelle technologie qui peut avantageusement compléter les
réseaux informatiques existants. Encore peu connue, cette technologie
est pourtant utilisée depuis des dizaines d»années par des
entreprises européennes pour gérer le basculement des compteurs
électriques des tarifs de jour vers ceux de nuit.
L'usage le plus évident est le partage de connexion
internet entre quelques utilisateurs. En termes de sécurité, le
chiffrage 56 bits n'est pas suffisant pour barricader le réseau, surtout
dans les immeubles où les réseaux électriques de plusieurs
entreprises sont sur le même compteur.
Les spécifications de la version Home Plug AV (pour
audio/vidéo) sont, donc, destinées au transport de l'audio et de
la vidéo. Fien à voir avec un usage en entreprise, ce qui laisse
le champ libre à un autre standard plus approprié pour les
réseaux informatiques. Si l'on regarde les articles qui parlent du CPL,
tout paraît simple et idyllique. Le CPL c'est l'avenir et il faut
déployer cette technologie au plus vite.
Nous sommes conscients que ce travail est loin d'atteindre la
perfection mais pourrait être un tremplin pour toute autre recherche
scientifique. Toutes les critiques constructives seront les bienvenues et
contribueront à l'amélioration du présent document.
| 
