Devoir - Réseaux

Tous et toutes connectées

Un groupe de neuf amies souhaite connecter leurs ordinateurs ensemble pour jouer. Elles les connectent en utilisant un réseau filaire (en utilisant des câbles).

Elles s'interrogent sur le nombre de câbles et la sécurité de leurs futur réseau, et étudient plusieurs schémas de connexion possibles. Plus précisément, leurs interrogations sont :

Comment utiliser le moins de câbles possibles ?
Comment faire pour que si un des ordinateur tombe en panne, ou un des câbles est coupé, les autres ordinateurs puissent toujours communiquer ensemble ?
Comment faire pour éviter qu'une des joueuses puisse tricher en écoutant les communications entre les autres joueuses ?
Comment faire pour éviter qu'une des joueuses puisse tricher en bloquant les communications entre les autres joueuses ?

Nous allons essayer de trouver la meilleure configuration possible (sachant qu'il n'existe pas de configuration parfaite).

Réseau centralisé

La première configuration que les joueuses essayent est centralisée : l'ordinateur de la joueuse A est au centre de la pièce, et chacun des autres ordinateurs est relié à l'ordinateur A, comme dans l'illustration suivante (à cinq ordinateurs, où quatre câbles sont utilisés). Par exemple, pour communiquer ensemble, les ordinateurs B et D vont envoyer un message passant par l'ordinateur A.

graph LR
    B --- A
    C --- A
    A --- E
    A --- D

✏️ Faire un schéma du réseau à neuf ordinateurs (A, B, C, D, E, F, G, H, I) : l'ordinateur A est toujours au centre, et chacun des autres ordinateurs est relié directement à lui par un seul câble.

graph LR
    B --- A
    C --- A
    D --- A
    E --- A
    A --- F
    A --- G
    A --- H
    A --- I

✏️ Combien de câbles sont alors nécessaires ? 8. Pour n hôtes, il faut n - 1 câbles.

Réseau décentralisé

Les amies essayent alors de « décentraliser » le réseau, comme dans le schéma suivant.

graph LR
    H --- C
    G --- C
    C --- A
    A --- B
    A --- D
    D --- I
    B --- F
    B --- E

✏️ Combien de câbles sont nécessaires ? 8
✏️ Un ordinateur peut-il être exclu du réseau en cas de coupure d'un câble ? Si A --- C est coupé, C, G et H sont exclus.
Triche
1. ✏️ Par où passe un message allant de E à C ? A et B
2. ✏️ Par où passe un message allant de G à H ? C
3. ✏️ Toutes les communications passent-elles encore par le même ordinateur ? Justifier. Non, il n'y a pas d'hôte central. Les communications sont directes ou locales.
Panne
1. ✏️ Donnez un exemple d'ordinateur qui, s'il tombe en panne, empêche d'autres ordinateurs de communiquer. Si A est en panne, C--- B ne peuvent plus communiquer.
2. ✏️ Donnez un exemple d'ordinateur qui, s'il tombe en panne, n'affecte pas les autres ordinateurs. Si A est en panne, C-- H ou C--- continue de communiquer.

Graphe complet

Les joueuses décident maintenant que chaque ordinateur est connecté directement à chacun des autres, comme dans l'exemple suivant (à cinq ordinateurs).

graph LR
	A --- B
	A --- C
	A --- D
	A --- E
	B --- C
	B --- D
	B --- E
	C --- D
	C --- E
	D --- E

Par exemple, en message allant de A à B peut soit emprunter directement le câble entre A et B, soit « faire un détour » en passant par C.

✏️ Faire un schéma du réseau à neuf ordinateurs (A, B, C, D, E, F, G, H, I), où chaque ordinateur est relié directement par un câble à chacun des autres.

graph LR
	A --- B
	A --- C
	A --- D
	A --- E
	A --- F
	A --- G
	A --- H
	A --- I
	B --- C
	B --- D
	B --- E
	B --- F
	B --- G
	B --- H
	B --- I
	C --- D
	C --- E
	C --- F
	C --- G
	C --- H
	C --- I
	D --- E
	D --- F
	D --- G
	D --- H
	D --- I
	E --- F
	E --- G
	E --- H
	E --- I
	F --- G
	F --- H
	F --- I
	G --- H
	G --- I
	H --- I

✏️ Combien de câbles sont nécessaires pour relier ces neuf ordinateurs ? 36. Pour n hôtes, il faut \frac{n(n-1)}{2} câbles.
✏️ Le câble entre A et B est coupé. Donner deux exemples de chemins qui peuvent être utilisés pour envoyer un message entre A et B. A --- C --- B ou A --- E --- F --- B.
✏️ Triche : Un ordinateur contrôle-t-il l'ensemble des communications, comme dans les exemples précédents ? Non
✏️ Panne : Si un ordinateur tombe en panne, cela affecte-t-il les communications entre les autres ordinateurs ? Non, il y a d'autres chemins possibles.

Réseau acentré

Dans cet exemples, les joueuses commencent par constituer des petits réseaux, au sein desquels tous les ordinateurs sont connectés à la plupart des autres : le premier groupe est A, B, C, le deuxième est D, E, F, le troisième est G, H, I. Puis ces trois réseaux sont connectés entre eux, en reliant entre eux des ordinateurs de chaque petit réseau.

graph LR
	A --- D
	A --- G
	C --- H
	D --- G
	F --- H
	subgraph premier
    A --- B
		A --- C
		B --- C
  end
  subgraph deuxième
		D --- E
		E --- F
	end
	subgraph troisième
		G --- I
		H --- I
	end

✏️ Combien de câbles sont nécessaires ? 12
✏️ Le câble entre A et D, et celui entre A et B, sont coupés. Donner un chemin possible pour envoyer un message de B à F. B --- C --- H --- F
✏️ Triche : Un ordinateur contrôle-t-il l'ensemble des communications, comme dans les exemples précédents ? Non
✏️ Panne : Si un ordinateur tombe en panne, cela affecte-t-il les communications entre les autres ordinateurs ? Non il existe d'autres chemins possibles.

Bilan

✏️ Quels sont les avantages / inconvénients de chaque type de réseau ? Pour répondre à cette question, complétez le tableau suivant :

Type	Avantages	Inconvénients
Centralisé	Peu de câbles, connexions nécessaires. Pour `n` hôtes, il y a `n - 1` connexions.	Peu tolérant aux pannes, triches et espionnages faciles pour l'hôte central.
Décentralisé	Peu de câbles, connexions nécessaires. Tolérances aux pannes, Plus de rétention centrale.	Certains hôtes ont plus d'importance que d'autres.
Complet	aucun ordinateur n'a plus de contrôle que les autres, et il est très résistant aux pannes.	Très grand nombre de câbles nécessaires. Pour `n` hôtes, il faut `\frac{n(n - 1)}{2}` câbles.
Acentré	Peu coûteux en câbles, et résistant aux pannes et aux triches : si un câble est coupé, il existe d'autres chemins, et aucun ordinateur ne contrôle totalement une connexion. Ce réseau est à la fois relativement ; si l'on se rend compte qu'un ordinateur triche ou est en panne, il est le plus souvent possible d'emprunter un autre chemin pour communiquer.	-

✏️ Parmi les types de réseau étudiés, à quel type appartient l'Internet ? Acentré ou décentralisé.
✏️ Peut-on couper l'internet ? Pour répondre à cette question cherchez des événements (date, lieu, circonstances ) où l'Internet a été coupé et complétez le tableau suivant :

Date	Lieu (Pays, région)	Description des circonstances	Url de l'article
Avril 2011	Arménie	Une femme de 75 ans, Géorgienne, a coupé l'accès à Internet de toute l'Arménie pendant 5 heures. La raison ? Un coup de pioche malheureux.	https://www.numerama.com/magazine/18504-une-femme-de-75-ans-coupe-tout-l-internet-en-armenie.html
Novembre 2019	Iran	l’Iran a procédé à une coupure sans précédent d’Internet afin de lutter contre les manifestations en cours dans le pays.	https://www.lemonde.fr/pixels/article/2019/11/20/internet-coupe-en-iran-le-niveau-de-sophistication-de-ce-blocage-est-une-premiere_6019883_4408996.html
2004	Arabie Saoudite	L'état bloque les pages relatives à certains mots clés ( drogue, paris, bombes, alcool...)	https://opennet.net/studies/saudi
2017	France	Algorithme examine des métadonnées (horaire, origine, destination d’un message, mais pas son contenu), puisées sur les réseaux de communication pour les trier et identifier les menaces terroristes	https://www.lemonde.fr/pixels/article/2017/11/14/les-boites-noires-de-la-loi-sur-le-renseignement-sont-desormais-actives_5214596_4408996.html

Source : Licence CC-BY-SA - Paternault Louis

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