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Réseau local : composants et topologie
Terminaux, carte réseau, commutateur, point d’accès Wi-Fi, routeur et serveur ; liaisons filaires (câble Ethernet, fibre optique) et sans fil (Wi-Fi) ; adresse de chaque terminal et table du commutateur ; schéma et topologie d’un réseau local, celui de la maison et celui du collège
À propos de cette page
Les composants d’un réseau local
Chez Nadia, la tablette envoie une photo à l’imprimante du salon ; au collège, un élève ouvre depuis un ordinateur du CDI le dossier qu’il a enregistré en salle 12. Ces appareils ne sont pas reliés par hasard : ils forment un réseau informatique.
• Un réseau local sert à partager : des fichiers, une imprimante, la connexion à Internet, un jeu à plusieurs.
• Un terminal est un appareil placé au bout du réseau, qui envoie ou reçoit des données pour un usage : ordinateur, tablette, smartphone, imprimante réseau, console de jeux, téléviseur connecté, serveur. Chaque terminal contient une carte réseau (filaire ou Wi-Fi) : c’est l’interface qui le relie au réseau.
• Les équipements d’interconnexion relient les terminaux entre eux ; on ne s’en sert pas directement :
– le commutateur (en anglais switch) relie par câbles les terminaux d’un même réseau local et envoie chaque message seulement vers son destinataire ;
– le point d’accès Wi-Fi permet aux appareils sans fil de rejoindre le réseau local ;
– le routeur relie le réseau local à d’autres réseaux, en particulier à Internet.
• La box Internet de la maison reçoit la ligne Internet (fibre optique ou ligne téléphonique) et réunit dans un seul boîtier un routeur, un petit commutateur (quelques prises pour les câbles) et un point d’accès Wi-Fi.
• Un serveur est un ordinateur qui fournit un service aux autres terminaux du réseau : garder les fichiers de chacun, gérer les impressions, héberger un site comme l’ENT.
| Composant | Son rôle | Exemples |
|---|---|---|
| terminal | envoie ou reçoit des données pour un usage | ordinateur, smartphone, imprimante, console, serveur |
| carte réseau | relie le terminal au réseau (prise pour le câble ou antenne Wi-Fi) | dans chaque terminal |
| commutateur | relie par câbles les terminaux du réseau local | boîtier à 8, 16, 24 ou 48 prises (les ports) |
| point d’accès Wi-Fi | relie les appareils sans fil au réseau local | borne au plafond d’une salle, Wi-Fi de la box |
| routeur | relie le réseau local à Internet | dans la box, à la maison ; routeur du collège |
| serveur | fournit un service aux autres terminaux | serveur de fichiers, d’impression, de l’ENT |
Le réseau de Nadia (schéma ci-dessus). Les terminaux sont l’ordinateur fixe, la console, le smartphone, la tablette et l’imprimante : 5 terminaux. La box est un équipement d’interconnexion : son commutateur relie l’ordinateur et la console par câble, son point d’accès relie les trois appareils sans fil, son routeur relie la maison à Internet.
Nommer d’après le rôle. Au CDI, un boîtier à 24 prises relie par câbles les ordinateurs de consultation : c’est un commutateur. La borne fixée au plafond, qui permet aux tablettes de se connecter sans câble, est un point d’accès Wi-Fi.
Terminal ou non ? L’imprimante réseau reçoit des documents pour les imprimer : c’est un terminal. Le point d’accès ne sert pas directement à l’utilisateur, il relie les autres : ce n’est pas un terminal.
Réflexe — pour nommer un composant, je me demande : est-ce que je m’en sers directement (terminal) ou est-ce qu’il relie les autres (équipement d’interconnexion) ? S’il relie par câbles dans le même réseau : commutateur ; sans fil : point d’accès Wi-Fi ; vers Internet : routeur.
Attention — la box n’est pas Internet : c’est la porte qui relie le réseau de la maison à Internet. Si la ligne Internet est coupée, le réseau local fonctionne encore : on peut toujours imprimer depuis la tablette. Et le serveur, même s’il sert à tout le monde, est un terminal : il est au bout du réseau, il ne relie pas les autres.
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Les liaisons : filaires ou sans fil
Entre deux composants d’un réseau, les données doivent voyager : dans un câble, sous forme de lumière dans une fibre de verre, ou par les ondes radio du Wi-Fi. Ce chemin s’appelle une liaison.
Rappel de 6e : émetteur, canal, récepteur
Un signal transporte une information d’un émetteur vers un récepteur, en suivant un canal : l’air, un fil électrique, une fibre optique. Le signal peut changer de nature en chemin (électrique, lumineux…) ; l’information, elle, reste la même. Dans un réseau, chaque terminal est tour à tour émetteur (il envoie) et récepteur (il reçoit).
– le câble Ethernet (câble à paires torsadées : 8 fils torsadés deux à deux, terminé par une prise RJ45) transporte un signal électrique ; il relie deux équipements distants de 100 m au plus ;
– la fibre optique, un fil de verre très fin, transporte les données sous forme de lumière, sur des kilomètres et avec un très grand débit (beaucoup de données par seconde) : elle relie des bâtiments et apporte Internet jusqu’à la box.
• Une liaison sans fil utilise des ondes radio, invisibles, qui se propagent dans l’air et traversent les murs en s’affaiblissant :
– le Wi-Fi relie les appareils au point d’accès, dans un rayon de quelques dizaines de mètres à l’intérieur d’un bâtiment ; on le protège par un mot de passe (la clé Wi-Fi) ;
– le Bluetooth utilise aussi des ondes radio, mais sur une dizaine de mètres : il relie un appareil à un accessoire proche (écouteurs, enceinte, montre). Ce n’est pas le réseau local.
• Choisir : pour un appareil fixe, près d’une prise, le câble donne une liaison stable et rapide ; pour un appareil qui se déplace, le Wi-Fi évite les câbles ; au-delà de 100 m, on passe à la fibre optique.
| Liaison | Ce qui transporte les données | Distance | Usages |
|---|---|---|---|
| câble Ethernet | un signal électrique | jusqu’à 100 m | ordinateur fixe, serveur, imprimante, liaison entre deux commutateurs |
| fibre optique | de la lumière | des kilomètres | liaison entre bâtiments, arrivée d’Internet |
| Wi-Fi | des ondes radio | quelques dizaines de mètres | smartphone, tablette, ordinateur portable |
| Bluetooth | des ondes radio | une dizaine de mètres | écouteurs, enceinte, montre, manette |
La console et le smartphone de Nadia. La console reste dans le salon, à 3 m de la box : un câble Ethernet donne une liaison stable pour jouer en ligne. Le smartphone passe d’une pièce à l’autre : Wi-Fi.
La cantine du collège est à 120 m du local où se trouve le commutateur principal : 120 m dépasse 100 m, un seul câble Ethernet ne suffit pas. On pose une fibre optique.
Le trajet d’une photo (schéma ci-dessus). Du smartphone à la box, la photo voyage en ondes radio (Wi-Fi) ; de la box à l’ordinateur, en signal électrique (câble Ethernet). Le signal change une fois de nature ; la photo, elle, reste la même.
Réflexe — l’appareil se déplace-t-il ? → Wi-Fi. Est-il fixe et près d’une prise ? → câble Ethernet. Plus de 100 m à franchir ? → fibre optique. Un accessoire tout près d’un seul appareil ? → Bluetooth.
Attention — Wi-Fi et Internet, ce n’est pas la même chose : le Wi-Fi relie un appareil au réseau local ; c’est le routeur qui donne accès à Internet. Et le câble Ethernet ne se confond pas avec la fibre optique : l’un transporte un signal électrique, l’autre de la lumière.
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Identifier chaque terminal : l’adresse et le commutateur
Au CDI, plusieurs ordinateurs et une imprimante sont branchés sur le même commutateur. Quand un élève imprime, comment le commutateur sait-il que le document va à l’imprimante, et pas aux autres ordinateurs ? Il faut que chaque terminal soit identifié.
• La carte réseau de chaque terminal porte une adresse physique, l’adresse MAC, fixée par le fabricant et prévue pour être unique au monde. Elle s’écrit avec 6 nombres de deux caractères (chiffres de 0 à 9 et lettres de A à F) séparés par « : », par exemple 3C:52:82:E7:19:4D.
• Chaque prise d’un commutateur s’appelle un port. Le commutateur garde en mémoire une table : pour chaque port, l’adresse du terminal qui y est branché. Il la remplit tout seul : quand un message arrive par un port, il note l’adresse de l’expéditeur pour ce port.
• Quand un message arrive, le commutateur lit l’adresse du destinataire, cherche le port correspondant dans sa table et envoie le message seulement sur ce port. Les autres terminaux ne le reçoivent pas : le réseau n’est pas encombré.
• Si l’adresse du destinataire n’est pas encore dans sa table, le commutateur envoie le message sur tous ses ports, sauf celui par lequel il est arrivé ; seul le destinataire le garde.
| Port | Terminal branché | Adresse MAC |
|---|---|---|
| 1 | ordinateur A | A4:1F:72:3C:08:B1 |
| 2 | ordinateur B | F0:9F:C2:61:AA:07 |
| 3 | imprimante | 3C:52:82:E7:19:4D |
| 4 | ordinateur C | 58:EF:68:0D:93:C6 |
L’ordinateur A imprime (schéma ci-dessus). Le message porte l’adresse du destinataire, 3C:52:82:E7:19:4D. Dans sa table, le commutateur trouve cette adresse au port 3 : le message sort seulement par le port 3, vers l’imprimante. Les ordinateurs B et C ne reçoivent rien.
Un nouvel appareil. On branche un ordinateur portable sur le port 5, encore libre. Dès qu’il envoie un premier message, le commutateur lit l’adresse de cet expéditeur et l’inscrit dans sa table pour le port 5 : ensuite, les messages destinés à cet ordinateur sortiront par le port 5.
Une erreur d’adresse. Si deux terminaux avaient la même adresse, le commutateur ne pourrait pas savoir lequel est le destinataire : un message pourrait arriver au mauvais terminal. C’est pourquoi chaque adresse doit être unique.
Réflexe — pour suivre un message, je lis l’adresse du destinataire, je la cherche dans la table du commutateur : le message sort par ce port, et par lui seul.
Attention — le commutateur choisit le port de sortie d’après l’adresse du destinataire, mais il remplit sa table avec l’adresse de l’expéditeur : ne pas confondre les deux. L’adresse MAC identifie la carte réseau ; en 4e, on verra une autre adresse, l’adresse IP, qui indique aussi à quel réseau appartient le terminal.
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Schéma et topologie d’un réseau
Pour installer un réseau, le réparer ou l’agrandir, on le représente par un schéma : chaque composant est une étiquette, chaque liaison un trait. La façon dont les composants sont reliés s’appelle la topologie du réseau.
• La topologie d’un réseau est la façon dont ses composants sont reliés entre eux, quelle que soit leur place dans le bâtiment.
• En étoile : tous les terminaux sont reliés à un équipement central, le commutateur. C’est la topologie la plus courante des réseaux locaux. Un câble coupé isole un seul terminal ; si le commutateur tombe en panne, plus personne ne communique.
• En bus : tous les terminaux sont branchés sur un même câble. Si ce câble est coupé, tout le réseau s’arrête.
• En anneau : chaque composant est relié à ses deux voisins, en boucle fermée ; les données passent de voisin en voisin, dans un seul sens.
• Maillée : il existe plusieurs chemins entre deux composants ; si une liaison est coupée, les données passent par un autre chemin. Internet est un réseau maillé.
• Un réseau plus grand, comme celui d’un collège, relie plusieurs étoiles : chaque salle a son commutateur, relié au commutateur principal (on parle d’étoile étendue ou d’arbre).
Lire le schéma d’un réseau
Sur un schéma, on sait répondre à trois questions : combien y a-t-il de terminaux ? par quels équipements passe un message ? que se passe-t-il si un câble ou un équipement tombe en panne ? Pour suivre un message, on part du terminal expéditeur et on remonte de commutateur en commutateur jusqu’au premier qui mène aussi au destinataire, puis on redescend vers lui.
Combien de ports ? Un commutateur doit avoir au moins un port par câble branché : les terminaux, plus la liaison vers le commutateur principal. On choisit ensuite, parmi les modèles vendus (par exemple 8, 16, 24 ou 48 ports), le plus petit qui suffit.
Combien de liaisons ? En étoile, il faut un câble par terminal. Dans un réseau entièrement maillé, où chaque composant est relié à tous les autres, chacun des n composants a n − 1 liaisons, et chaque liaison est comptée deux fois (une fois à chaque bout) : il faut n × (n − 1) ÷ 2 liaisons. Pour 4 composants : 4 × 3 ÷ 2 = 6 liaisons.
Compter. Sur le schéma du collège : 7 terminaux (le serveur, PC 1 à PC 4, l’imprimante et la tablette) et 3 commutateurs (le principal, celui de la salle 12 et celui du CDI).
Suivre un message. PC 2 enregistre un fichier sur le serveur : PC 2 → commutateur de la salle 12 → commutateur principal → serveur. Le message traverse 2 commutateurs.
Prévoir une panne. Le câble entre le commutateur principal et celui de la salle 12 est coupé : PC 1, PC 2 et PC 3 peuvent encore échanger entre eux (leur commutateur fonctionne), mais ils n’atteignent plus le serveur, l’imprimante ni Internet.
Réflexe — pour lire un schéma, je compte d’abord les terminaux, puis je suis le chemin du message trait par trait ; pour une panne, je cache la liaison ou l’équipement en panne et je regarde qui reste relié à qui.
Attention — la topologie ne dépend pas du dessin : un réseau en étoile peut être dessiné en ligne ou en rond, c’est la façon de relier qui compte (tous reliés au même équipement central). Et une liaison Wi-Fi compte comme une liaison : la tablette est reliée au point d’accès.
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Pour aller plus loin
Rappel de 6e. Émetteur, récepteur, canal et nature d’un signal : voir « Signaux et information ».
Les données sur le serveur. Stocker en local ou à distance sur un serveur, et les fonctions d’un système d’information : voir « Numérique : système d’information, fichiers et arborescence ».
En 4e. On apprendra le rôle et la structure d’une adresse IP, à paramétrer une adresse IP fixe pour ajouter un objet connecté au réseau, et à chercher la panne d’un réseau dans un logiciel de simulation.
En 3e. Le trajet d’une information dans Internet, les routeurs et leurs tables de routage, le débit : voir « Réseaux et objets connectés ».
- Un réseau local relie les appareils d’un même lieu (maison, collège) ; Internet relie entre eux des millions de réseaux.
- Les terminaux (ordinateur, smartphone, imprimante, serveur…) servent à l’utilisateur ; le commutateur, le point d’accès Wi-Fi et le routeur relient. La box réunit routeur, commutateur et point d’accès.
- Câble Ethernet : signal électrique, 100 m au plus ; fibre optique : lumière, sur des kilomètres ; Wi-Fi : ondes radio, quelques dizaines de mètres.
- Chaque terminal a une adresse unique (l’adresse MAC de sa carte réseau) : le commutateur lit l’adresse du destinataire et envoie le message seulement sur le bon port.
- Topologies : en étoile (la plus courante), en bus, en anneau, maillée. Sur un schéma, on compte les terminaux, on suit un message et on prévoit l’effet d’une panne.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’un réseau local ?
C’est un ensemble d’appareils reliés entre eux dans un même lieu (maison, collège, entreprise) pour échanger des données et partager des fichiers, une imprimante ou la connexion à Internet. Internet, lui, est le réseau mondial qui relie entre eux des millions de réseaux.
Quelle est la différence entre un terminal et un commutateur ?
Un terminal (ordinateur, smartphone, imprimante, serveur…) est au bout du réseau : on s’en sert pour envoyer ou recevoir des données. Le commutateur est un équipement d’interconnexion : il relie par câbles les terminaux d’un même réseau local et envoie chaque message vers son destinataire. Le routeur, lui, relie le réseau local à Internet.
Câble Ethernet, fibre optique ou Wi-Fi : que choisir ?
Le câble Ethernet transporte un signal électrique, sur 100 m au plus : idéal pour un appareil fixe. La fibre optique transporte de la lumière sur des kilomètres : elle relie des bâtiments. Le Wi-Fi utilise des ondes radio, sur quelques dizaines de mètres : il convient aux appareils qui se déplacent.
Pourquoi chaque terminal doit-il avoir une adresse ?
Pour que chaque message arrive au bon destinataire. La carte réseau porte une adresse MAC unique ; le commutateur garde une table qui associe chaque port à une adresse, lit l’adresse du destinataire et envoie le message seulement sur le bon port.
Qu’est-ce que la topologie d’un réseau ?
C’est la façon dont ses composants sont reliés : en étoile (tous reliés à un commutateur central, la plus courante), en bus (un même câble), en anneau (chacun relié à ses deux voisins) ou maillée (plusieurs chemins possibles, comme Internet).
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