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cerig.efpg.inpg.fr |
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Mars 1998 |  |
par J.C. SOHM - Enseignant à l'EFPG
1 - Transmission sur support matériel ou sur réseau
2 - Transmission sur le réseau téléphonique
3 - Utilisation d'un réseau public de transmission de données
4 - Le cas particulier d'Internet
Sommaire chapitre
Les ordinateurs consomment, utilisent et produisent de l'information numérique constituée de programmes et de données. Le développement de l'informatique implique la possibilité de transporter cette information d'une machine à l'autre. Deux méthodes sont utilisées :
- enregistrer l'information sur un support matériel amovible que l'on expédie au destinataire. C'est la méthode la plus ancienne, et souvent la plus économique ;
- transmettre l'information sur un réseau : c'est la méthode la plus rapide, et souvent la plus pratique.
Pour échanger des données numériques entre entreprises, des supports matériels variés sont utilisés : bande magnétique, disquette, disque amovible, disque optique ou magnéto-optique, CD-R ou CD-RW, etc. Ces supports sont confiés à un service de diffusion rapide... dans les pays où le monopole de la poste n'a pas trop entravé le développement des messageries. On peut ainsi enregistrer 650 millions d'octets en une demi-heure sur un CD-R, un support facile à transporter (il n'est pas fragile et ne pèse que 20 grammes). Un lecteur de CD-ROM courant, fonctionnant à la vitesse 12 X, pourra lire les informations correspondantes à raison de 14.400 kilobits/sec -- une vitesse folle comparée aux 128 kilobits/sec du RNIS. Le transport d'informations numériques sur support matériel (brocardé sous le nom de "réseau pantoufles") reste la meilleure solution chaque fois que le volume des données est important, et que le délai de transmission n'est pas critique. Mais la transmission par réseau ne cesse de gagner du terrain.
Un réseau de transmission de données peut être public ou privé :
- le réseau privé véhicule les informations à l'intérieur d'une même entreprise. Exemple : un réseau local, ou LAN (Local Area Network) ;
- le réseau public assure le transport de l'information entre les entreprises. Exemple : France Télécom gère à la fois le réseau public du téléphone et le réseau public de transmission de données Transpac.
Sommaire chapitre
La ligne téléphonique analogique reliant l'abonné au central téléphonique le plus proche a une bande passante volontairement limitée à 4 kHz : l'information numérique ne peut y transiter directement qu'à une vitesse extrêmement faible. Pour rendre le débit acceptable, on utilise un dispositif appelé modem (MOdulateur/DEModulateur) qui transforme, par modulation d'une porteuse, les informations numériques contenues dans l'ordinateur en informations analogiques expédiées sur la ligne téléphonique. A l'arrivée, un autre modem procède à l'opération inverse (figure 3). Un tel système est un peu un défi au bon sens : l'information numérique devient analogique dans le premier modem, numérique dans le premier codec, analogique dans le second codec, numérique dans le second modem...
Figure 3 : utilisation du téléphone analogique pour transmettre des données numériques
Les premiers modems étaient lents : 300 bits/sec. Comme il faut environ 10 bits pour représenter un caractère, plusieurs secondes étaient nécessaires pour transmettre une ligne de texte au format A4. Pas question, dans ces conditions, de véhiculer la moindre image ! Petit à petit, par paliers successifs, les modems sont devenus plus rapides : 0,3 - 1,2 - 2,4 - 4,8 - 9,6 - 14,4 - 16,8 - 19,2 - 21,6 - 28,8 kilobits/sec. Ce dernier débit (correspondant au protocole V.34) a été quelque temps considéré comme une barrière technologique. Mais la limite a été repoussée à 33,6 kilobits/sec pour le passage de l'analogique au numérique (appelé V.34 Plus), et à 56 kilobits/sec dans l'autre sens (ce qui vient juste de donner naissance au protocole V.90). Dans le parc installé actuellement, les modems plus répandus fonctionnent à 28,8 kilobits/sec, et la vitesse moyenne de transfert qu'ils permettent d'obtenir en pratique est souvent voisine de 20 kilobits/sec.
La transmission de données via le réseau téléphonique (baptisée "dial-up access" en anglais) présente les inconvénients suivants :
- elle est lente, ce qui restreint son usage à la transmission des petits fichiers,
- sa fiabilité n'est pas toujours satisfaisante, et
- elle est coûteuse pour les liaisons lointaines, parce qu'elle est facturée au temps et à la distance.
Elle présente également des avantages :
- elle nécessite un investissement fort modeste, et
- elle permet d'aller partout, puisque toutes les entreprises et presque tous les particuliers sont dotés du téléphone.
Sommaire chapitre
Les réseaux publics de transmission de données (PDN : Public Data Networks) ont commencé à se développer au milieu des années 70. Ils fonctionnent selon le procédé de la "commutation de paquets" (packet-switching), et utilisent généralement le "mode connecté" (connection oriented).
- Le terme "commutation de paquets" vient du fait que les données numérisées circulent groupées en paquets de quelques dizaines à quelques milliers d'octets, et que les paquets appartenant à plusieurs transmissions différentes peuvent circuler simultanément sur le même tronçon de réseau (multiplexage temporel).
- Le terme "mode connecté" vient du fait qu'une voie provisoire est ouverte sur le réseau pour permettre à deux ordinateurs d'échanger des données. En tête de chaque paquet figure le numéro de voie. A chaque noeud du réseau se trouve un "routeur", appareil chargé d'orienter les paquets dans la voie correspondante.
Comme on le voit, la technique utilisée pour le transport des données est différente de celle utilisée pour le transport de la voix. Cela provient du fait que certaines données sont "isochrones" et d'autres pas.
- Les données isochrones. Elles résultent d'applications fonctionnant en tant réel ("real time" ou "live" en anglais) : téléphonie (transport de la voix), émission (de radio ou de télévision), téléconférence et visioconférence. Ces données doivent être transmises avec un délai constant, sous peine de ne pas pouvoir être restituées sous forme analogique sans distorsion. En pratique, le délai de transmission ne doit pas varier de plus de quelques dizaines de millisecondes, sinon l'oreille détecte un changement de rythme. La commutation de circuit, qui réserve une voie à chaque communication, est particulièrement bien adaptée au transport des données isochrones (sous réserve que le débit soit suffisant). Elle convient également bien aux flux relativement continus de données.
- Les données non-isochrones. Elles résultent d'applications pouvant fonctionner en différé : transmission d'un fichier informatique, affichage d'une page web, messagerie. Ces données peuvent, sans inconvénient être transmises avec un délai variable. La commutation de paquets, qui permet de regrouper plusieurs transmissions sur un même tronçon de réseau, permet une meilleure utilisation des infrastructures, et donc un moindre coût de transport -- cette conclusion n'est vérifiée que dans la mesure où les considérations technico-économiques sont seules à déterminer les tarifs, ce qui n'est pas toujours le cas. En outre, la commutation de paquets convient bien aux flux irréguliers de données (data bursts).
En fait, le tableau est compliqué par le fait qu'il existe des cas particuliers ou intermédiaires :
- Le cas particulier de la télécopie. Conceptuellement, les données de la télécopie ne sont pas isochrones, mais techniquement elles sont traitées comme si elles l'étaient ("real time fax"). On peut aussi faire fonctionner la télécopie comme une messagerie : le procédé "store and forward fax" se développe actuellement sur Internet.
- Les "streaming media". Des données audio ou vidéo sont diffusées en temps réel sur Internet, mais avec un décalage de quelques secondes. Cette temporisation permet au "player" de compenser tant bien que mal le défaut d'isochronisme de la transmission. On peut ainsi écouter la radio (en monophonie, avec un son sévèrement compressé), ou regarder la télévision en couleurs (dans une fenêtre de 176 x 144 pixels, à la fréquence de 12-15 images/sec) -- aux heures où le réseau n'est pas engorgé -- car la bande passante requise est de 22 kilobits/sec seulement.
Les PDN sont souvent appelés "réseaux X.25", du nom du protocole qui définit l'interface entre l'utilisateur et le réseau. Ce protocole de communication synchrone date de 1974 ; il a été revu et corrigé trois fois (en 1980, 1984 et 1988) par le CCITT (l'ancêtre de l'UIT). Il est désormais bien au point, totalement débogué, stable, et sûr. L'offre correspondante de matériel (cartes d'interface ou NIC -- Network Interface Card -- et routeurs) et de logiciel de communication est abondante. Le X.25, qui est utilisé par tous les grands réseaux publics, présente cependant l'inconvénient d'être un peu lent : la vitesse de beaucoup de réseaux X.25 est inférieure ou égale à 64 kilobits/sec. Certains PDN migrent actuellement vers des protocoles plus rapides : le "Relayage de Trame" (Frame Relay) -- déjà très utilisé -- et l'ATM (Asynchronous Transfer Mode) -- qui fait ses premiers pas.
Deux méthodes peuvent être utilisées pour rejoindre un réseau public de transmission de données :
- L'accès direct à l'aide d'une ligne louée à une compagnie de téléphone. C'est le plus rapide, mais aussi le plus cher. Il requiert soit un micro-ordinateur équipé d'une carte de communication implémentant le protocole X.25, soit un routeur adéquat.
- L'accès indirect via le réseau téléphonique RTC. On atteint de cette façon un point du réseau appelé PAD (Packet Assembler/Desassembler), en choisissant le plus proche. C'est l'accès recommandé dans le cas d'un usage intermittent ; il est moins onéreux mais plus lent que le précédent. Il requiert l'interposition d'un modem entre l'ordinateur et la ligne téléphonique.
Pour créer un réseau public de transmission de données, il faut disposer de lignes à haut débit. La solution la plus simple, mais aussi la plus coûteuse, consiste à les louer aux compagnies de téléphone. Là où les compagnies de téléphone n'ont pas le monopole des lignes, les opérateurs de réseaux publics préfèrent donc créer leur propre infrastructure. Pour faciliter ce processus, aux Etats-Unis, l'énorme compagnie de téléphone AT&T a été démantelée en 1984, au nom des lois antitrust. On a créé sept opérateurs régionaux appelés RBOC (Regional Bell Operating Company) ou plus familièrement "Baby Bell", et quatre opérateurs à longue distance (long distance carriers) en situation de concurrence. Cette mesure a favorisé le développement de réseaux nationaux (ex : Tymnet, Telenet, SprintNet), qui s'étendirent ensuite à l'étranger (réseaux "sans couture") en fonction des possibilités. Ainsi, plus d'un millier de villes possèdent un point d'accès de l'un au moins de ces réseaux internationaux aux Etats-Unis, près de 100 en Angleterre, une bonne vingtaine en Allemagne, et... 4 en France. Pour renforcer l'effet des mesures prises en 1984, une sérieuse déréglementation a été opérée dans le domaine du téléphone aux Etats-Unis en 1996.
L'union européenne (à l'exception de l'Angleterre) a suivi, par le passé, une tout autre politique. Elle a favorisé le développement de réseaux publics nationaux, interconnectés par des "noeuds de transit", et elle en a confié le monopole aux compagnies de téléphone nationales, qui sont des entreprises d'Etat. Résultat : les réseaux européens sont nettement plus coûteux que leurs homologues américains. En particulier, ils facturent le transport des données au temps et au volume, alors que sur les réseaux américains le volume seul est pris en compte. En France, c'est le ministère des finances qui fixe en dernier ressort les tarifs de Transpac, et non les facteurs économiques et/ou la concurrence.
Certes, le monopole des réseaux a été supprimé en France au début de 1993, mais France Télécom a gardé le monopole des lignes jusqu'à la fin de 1997. L'opérateur national a pu ainsi fixer le coût de leur location à un niveau qui a empêché tout développement sérieux de la concurrence, tant française (17 entreprises, mais peu de points d'accès) qu'étrangère : cette "déréglementation à la française" coûte cher aux entreprises. Espérons que la fin du monopole des télécommunications, effective au début de cette année (1998), introduira une véritable concurrence dans le transport des données dans notre pays, et permettra enfin l'utilisation des câbles posés par la SNCF le long des voies TGV, et par les sociétés d'autoroute sous les bandes d'arrêt d'urgence de leur réseau. Transpac a d'ailleurs annoncé de légères baisses de tarif, et la suppression de la facturation au temps. De même, Transfix a annoncé une baisse du coût de ses lignes louées. Mais il ne faut pas s'attendre à voir la situation évoluer rapidement : on ne modifie pas d'un trait de plume législatif des situations acquises depuis des dizaines d'années.
Sommaire chapitre
Internet est un réseau international de transmission de données qui utilise le système de commutation de paquets, fonctionne suivant le protocole TCP/IP (normalisé ISO 8473), et possède une structure particulière : c'est un réseau de réseaux. Si l'ordinateur dont on se sert ne fait pas partie d'un réseau constitutif d'Internet, on se branche sur Internet en utilisant les services d'un fournisseur d'accès (ISP, Internet Service Provider), que l'on rejoint via une ligne téléphonique.
Une autre particularité d'Internet est de fonctionner en mode "non connecté", et sa norme est parfois appelée CLNP (Connection-Less Network Protocol). Contrairement à ce qui se passe en téléphonie ou sur les PDN, le système ne réserve pas de voie provisoire pour le transport de données entre deux ordinateurs. Chaque paquet de données possède l'adresse du destinataire ; chaque routeur traversé lit cette adresse, et fait de son mieux pour acheminer le paquet. Pour ce faire, il utilise une table de routage, qui est fonction de la topologie du réseau, et des informations que les autres routeurs lui envoient régulièrement. Il en résulte que tous les paquets ne suivent pas le même chemin (figure 4), qu'ils n'arrivent pas forcément dans le bon ordre, que le délai de leur transmission est variable, et que certains ne parviennent jamais à destination.
Figure 4 : mode connecté et mode non-connecté
Internet a en effet la mauvaise réputation de "perdre" des paquets. En fait, chaque fois qu'un paquet traverse un routeur, un compteur est décrémenté (la valeur initiale vaut typiquement 30). Lorsque le compteur atteint la valeur nulle, le paquet est détruit. Il faut en effet éviter que des paquets qui errent sans pouvoir atteindre leur but (par suite d'un engorgement local, par exemple) n'encombrent et ne bloquent le réseau. Les paquets réputés "perdus" ont en fait été volontairement supprimés.
Internet, c'est un peu la démesure, comme l'indiquent les chiffres suivants :
- Internet est constitué par l'interconnexion de plus de 6.000 réseaux appartenant à plus de 130 pays, et 80 millions d'ordinateurs lui sont raccordés ;
- il connaît, dans sa version actuelle (courrier électronique, web et groupes de discussion), un développement extrêmement rapide : son trafic double tous les ans environ ;
- plus de 80.000 entreprises et particuliers sont présents sur le web ;
- il a près de 80 millions d'utilisateurs réguliers (dont environ 60 aux Etats-Unis), particuliers et professionnels mélangés. Aux Etats-Unis toujours, 25 millions de foyers sont dotés d'un moyen d'interroger Internet.
Le succès d'Internet est dû au fait que les monopoles n'ont guère gêné son développement (ce fut d'abord un réseau militaire, puis universitaire), que les états ne l'ont pas réglementé et ne l'ont pas encore écrasé de taxes, qu'il correspond à un réel besoin de communication des utilisateurs, qu'il est géré de manière libre et décentralisée -- et qu'il bénéficie aussi d'un effet de mode que l'on ne peut nier. Mais, victime de son succès, Internet est souvent très congestionné : d'où les plaisanteries sur le "World Wide Wait" et le "World Wild Web", en lieu et place du "World Wide Web". Cette congestion n'est pas près de s'arrêter, compte tenu du succès grandissant d'applications consommatrices de bande passante, telles que le téléchargement de programmes, la diffusion audio et vidéo en temps réel, le "push" et le "multicast". En France, Internet apparaît comme aussi maltraité que le téléphone l'était dans les années 50-60, à tel point qu'il est presque impossible de l'utiliser en milieu de matinée ou d'après-midi.
En pratique, pour véhiculer des volumes notables de données sur Internet, il faut :
- travailler pendant les heures creuses (six heures du matin, c'est parfait... pour ceux qui aiment se lever tôt), et
- disposer d'une liaison rapide avec Internet (côté client et côté serveur).
Deux techniques sont utilisables pour transmettre des données grâce à Internet :
- attacher un ou plusieurs fichiers à un courrier électronique. Ce procédé est restreint aux petits volumes de données, car les fournisseurs d'accès limitent l'attachement pour ne pas surcharger leur serveur de messagerie ;
- se servir de la procédure FTP (File Transfer Protocol), qui ne limite pas le volume des données. Les deux sites doivent être équipés d'un logiciel adéquat (version "serveur" pour le site émetteur, et "client" pour le site récepteur), et l'émetteur doit posséder une adresse Internet fixe.
Pour disposer d'une liaison rapide avec Internet, il faut :
- se servir d'un ordinateur connecté à un réseau faisant partie d'Internet, ou à défaut...
- utiliser le RNIS, ou
- le câble, ou
- une liaison satellite.
Faire partie d'Internet est une solution coûteuse, et l'atteindre via le câble ou un satellite n'est possible que dans quelques zones privilégiées. Le RNIS apparaît donc comme la meilleure solution pour bénéficier d'une liaison rapide avec Internet, sous réserve que le fournisseur d'accès utilisé supporte cette technologie.
Le principal avantage d'Internet pour le transfert des fichiers en FTP est le coût modique de l'opération. Son principal inconvénient est sa lenteur aux heures normales de travail.
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On peut louer une ligne téléphonique à la compagnie de téléphone dont on dépend, et l'utiliser pour transmettre des données entre deux entreprises. Aux Etats-Unis, une ligne T1 comporte 24 canaux de 64 kilobits/sec ; en Europe, une ligne E1 comporte 30 canaux du même débit. Certaines compagnies acceptent de louer une fraction seulement de ligne T1 ou E1, par tranches de 64 kilobits/sec. Solution coûteuse, la location d'une ligne n'est valable que dans le cas où le flux des données à transmettre est important, et où il s'effectue toujours entre les mêmes entreprises. Le coût mensuel de location est fonction de la distance et du débit maximum demandé. Faute de concurrence, la location des lignes est beaucoup plus onéreuse en Europe que sur le continent américain. On notera que l'on a plus souvent recours à la location d'une ligne pour relier entre eux deux réseaux locaux appartenant à la même entreprise, que pour échanger des données entre deux entreprises distinctes.
Sommaire chapitre
Jusqu'au début des années 70, la diffusion de l'information se faisait sous forme uniquement analogique. Les canaux, alors, étaient très spécifiques : le téléphone véhiculait la voix, la radio les sons, la télévision la vidéo. Chaque canal était régi par des règles qui lui étaient propres, dans le cadre de monopoles définis par le législateur. Puis vinrent les PDN, destinés au transport des fichiers informatiques. Mais à l'âge où la numérisation de l'information progresse, la notion de canal spécifique s'efface, et tout l'arsenal juridico-administratif qui l'accompagne devient obsolète. Demain, on transportera des chiffres binaires (bits en anglais), sans savoir s'ils représentent du texte, des images, des sons, des vidéos, des logiciels ou dieu-sait-quoi. Les facteurs importants sont :
- le débit, car certaines applications génèrent un volume de données beaucoup plus important que d'autres ;
- l'isochronie ou non des informations ;
- que le client est prêt à payer.
Dans un univers où prévaudrait la logique technico-économique, les données isochrones transiteraient prioritairement sur les réseaux à commutation de circuits, les autres données sur les réseaux à commutation de paquets. Mais la déréglementation tardive des télécommunications a créé une situation où le monde est à l'envers : des entreprises s'échinent à faire de la téléphonie et de la vidéo "live" sur Internet (avec un résultat fort mitigé pour l'instant), les compagnies de téléphone offrent des services de transmission de données sur leurs lignes à commutation de circuits, les câblo-opérateurs proposent le transport de la voix et d'Internet sur le câble.
Dans cette situation confuse, le RNIS devrait prendre une part notable du marché de la transmission des données entre les entreprises. Il est en effet plus rapide et plus fiable que le téléphone analogique, moins embouteillé qu'Internet, souvent moins cher (pour l'instant) que les PDN, et beaucoup plus disponible que le câble. Il devrait donc bénéficier en priorité du report progressif actuel du transport des données numériques, des supports matériels vers les réseaux.
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