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11
U.E. ARES Architecture des R´ eseaux Cours 1/6 : Introduction Olivier Fourmaux ([email protected]) Version 5.5β Plan Objectifs de l’U.E. ARES Questions administratives D´ emarche p´ edagogique Rappels et introduction au contenu de l’U.E. U.E. ARES Cours 1/6 v5.5β [email protected] 1 Objectif de l’U.E. ARES (1) Connaissance de l’architecture des r´ eseaux informatiques et en particulier de l’Internet actuel. Renforcer vos connaissances en r´ eseau : • approfondir et compl´ eter un cours d’introduction aux r´ eseaux ✓ exemple : cours de Licence d’Informatique de l’UPMC ✓ pr´ erequis techniques et th´ eoriques : ☞ introduction au traitement du signal ☞ m´ ecanismes protocolaires de base ☞ protocoles classiques (HDLC, X25, IP, routage, UDP, TCP) ☞ mod` ele en couches OSI • ... U.E. ARES Cours 1/6 v5.5β [email protected] 2 Objectif de l’U.E. ARES (2) Connaissance de l’architecture des r´ eseaux informatiques et en particulier de l’Internet actuel. Renforcer vos connaissances en r´ eseau : • approfondir et compl´ eter un cours d’introduction aux r´ eseaux • ´ etudier le fonctionnement actuel de l’Internet ✓ applications (Web, DNS, messagerie...) ✓ technologies IPv4 (CIDR, DHCP, NAT...) ✓ routage avanc´ e (OSPF, BGP...) ✓ architectures supports (Ethernet, technologies point-` a-point...) ✓ boucle locale (CATV, ADSL, FTTH...) • ... U.E. ARES Cours 1/6 v5.5β [email protected] 3 Objectif de l’U.E. ARES (3) Connaissance de l’architecture des r´ eseaux informatiques et en particulier de l’Internet actuel. Renforcer vos connaissances en r´ eseau : • approfondir et compl´ eter un cours d’introduction aux r´ eseaux • ´ etudier le fonctionnement r´ eel de l’Internet • base pour l’´ etude des nouvelles technologies r´ eseaux ✓ IPv6, multicast, QoS, s´ ecurit´ e ➠ U.E. ING ✓ mobilit´ e, sans-fil ➠ U.E. MOB • ... et continuer : ✓ Master de Sciences et Technologies de l’UPMC mention Informatique ☞ dans le domaine des r´ eseaux : ➠ sp´ ecialit´ e R´ eseaux orientation recherche ➠ sp´ ecialit´ e R´ eseaux orientation professionnelle ☞ ou dans un domaine connexe : Syst` eme, Mat´ eriel... U.E. ARES Cours 1/6 v5.5β [email protected] 4 Plan Objectifs de l’U.E. ARES Questions administratives D´ emarche p´ edagogique Rappels et introduction au contenu de l’U.E. U.E. ARES Cours 1/6 v5.5β [email protected] 5
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TCP/IP
Vol1
:Prin
ciples,
Pro
toco
lsan
dA
rchitectu
res,
5th
editio
n(ch
ezPren
ticeH
all)
☞T
CP/IP
:arch
itecture,
proto
coles
etap
plicatio
ns
(chez
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n)
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Net
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rN
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ork
s:A
Syste
ms
Appro
ach
,3
ded
ition
(chez
Morg
anK
auf-
man
n)
☞Reseau
xd’ord
inateu
r:une
appro
che
orientee
systeme
(chez
Vuib
ert)
•W
illiamSTA
LLIN
GS
✓ses
livresde
reseaux
(enan
glais
chez
Pren
ticeH
all)
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
24
Pla
n
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
tenu
de
l’U.E
.•
bord
ure
du
rese
au
•in
terieur
du
reseau•
cœur
du
reseau•
reseaud’acces
•hierarch
ieproto
colaire•
exemple
avecT
CP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
25
Bord
ure
du
rese
au
...
......
...
......
......
� � �� � �
������
������
��������
����
� �� �
��
� �� �
��
��������
����
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
26
Applica
tions
distrib
uees
Modele
client/serveu
r
Client
process
Request
Reply
Server
process
Client m
achineS
erver machine
Netw
ork
•ap
proch
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inan
tedes
application
sIn
ternet
✓web
✓e-m
ail✓
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transfert
de
fich
iers✓
annuaire
✓ad
min
istrationM
odele
peer-to-p
eer•
autre
appro
che,
symetriq
ue...
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
27
Pro
toco
les
applica
tifs
Environ
nem
ent
heterogen
e•
standard
isationdes
echan
ges:
✓web
:H
TTP
,H
TM
L✓
:SM
TP
,M
IME,PO
P,IM
AP
✓acces
adistan
ce:Teln
et,
NVT
✓tran
sfertde
fich
iers:FTP
✓an
nuaire
:D
NS
✓ad
min
istration:SN
MP
,M
IB
➠Partie
2/6
:A
pplication
s
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
28
Service
de
bout-e
n-b
out
Typ
esde
servicefou
rnipar
lereseau
entre
hotes
:
•service
sans
connexio
n✓
leger✓
multim
edia
☞U
DP
•service
orie
nte
connexio
n✓
fiab
ilite✓
ordon
nan
cemen
t✓
controle
de
flux
✓con
trolede
congestion
...☞
TCP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
29
Impact
du
contro
lede
bout-e
n-b
out
Quelle
estla
forme
du
trafic
genere
par
TCP
?
tcptahoe.seq
tcptahoe.cwnd
seq (Ko) / cw
in (Ko/10)
t0.0000
100.0000
200.0000
300.0000
400.0000
500.0000
600.0000
700.0000
800.0000
0.00002.0000
4.00006.0000
8.0000 (s)
➠partie
3/6
:Tran
sport
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
30
Pla
n
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
tenu
de
l’U.E
.•
bord
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du
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inte
rieurdu
rese
au
•cœ
ur
du
reseau•
reseaud’acces
•hierarch
ieproto
colaire•
exemple
avecT
CP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
31
Inte
rieur
du
rese
au
...
......
...
......
......
� � �� � �
������
������
��������
����
����
��������
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
32
Lia
isons
de
com
munica
tion
Supports
physiq
ues
•m
ediu
mavec
guid
ed’on
des
✓paires
torsadees
(UT
P3,
UT
P5...)
✓cab
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aseban
d,broad
ban
d...)
✓fibres
optiq
ues
(multim
ode,
mon
omode...)
•m
ediu
msan
sgu
ide
d’on
des
✓sp
ectrerad
iosatellite
(geo-stationnaire,
constellation
...)✓
spectre
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io,m
obile,
sans-fi
l...)✓
micro-on
des,
infra-rou
ge,op
tique
(laser...)
Tech
nologies
d’acces
•m
ediu
mpartage
•decou
page
entram
es
Elem
ents
interm
ediaires...
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
33
Relaye
rle
sdonnees
Tran
smission
par
comm
utation
de
circuits
ourelayage
d’u
nites
de
don
nees
?
(a)
(b)
Sw
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connection set up w
hen call is made
Packets queued up
for subsequent transm
ission
Com
puter
Com
puter
pictu
resfro
mTanenbaum
A.S.Com
puter
Netw
orks3rd
editio
n
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
34
Tra
nsm
ission
de
messa
ges
(b)
(a)
(c)
(d)
pictu
resfro
mStallin
gs
W.H
igh
Speed
Netw
orks
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
35
Tra
nsm
ission
de
paquets
en
mode
circuit
virtuel
21
32
3
(b)
13
(a)
(c)
(d)
21
32
1
pictu
resfro
mStallin
gs
W.H
igh
Speed
Netw
orks
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
36
Tra
nsm
ission
de
paquets
en
mode
data
gra
mm
e
21
32
1
3
(c)
3
1
2
(b)
(a)
(d)
21
3
pictu
resfro
mStallin
gs
W.H
igh
Speed
Netw
orks
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
37
Com
para
ison
des
3typ
es
de
transm
issions
Data
Pkt 1
Pkt 2
Pkt 3
Pkt 1
Pkt 2
Pkt 3
Pkt 1
Pkt 2
Pkt 3
AB
CD
Msg
Msg
Msg
AB
CD
AB
CD
Propagation
delay
Queuing
delay
Call request signal
Tim
e spent
hunting for an
outgoing trunk
Call
accept signal
AB
trunk
BC
trunk
CD
trunk
(a)(b)
(c)
Time
pictu
resfro
mTanenbaum
A.S.Com
puter
Netw
orks3rd
editio
n
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
38
Rappelsu
rle
sdela
is
Typ
esde
delais
encom
mutation
de
paq
uets
:•
traitemen
tdan
sle
nœ
ud
(nodal
processin
gdelay
)✓
incom
pressible
(Dn)
•file
d’atten
te(q
ueu
ing
delay
)✓
selonla
congestion
(Dq
=0
sipas
de
congestion
)•
transm
ission(tran
smission
delay
)✓
dep
end
de
lataille
du
paq
uet
(Dt=
L/R
)•
propagation
(propagation
delay
)✓
v=
2.108m
/sa
3.108m
/s(D
p=
d/v
)
Calcu
ldu
dela
ide
bout-e
n-b
out?
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
39
Inte
rnet
Le
reseauach
emin
eles
paq
uets
de
lasou
rcevers
lesdestin
atairesen
effectu
ant
des
sauts
entre
lesdiff
erents
nœ
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interm
edaires
(route
urs)
Proto
coleIP
v4•
universel
•ad
ressagevirtu
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abstra
ction
des
tech
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us-ja
cente
s✓
encap
sulation
sur
chaq
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technologie
✓fragm
entation
✓con
versiond’ad
ressesN
ombreu
sesevolu
tions
pou
rs’ad
apter
aureseau
actuel
:•
adressage
sans
classes:CID
R•
translation
d’ad
resses:N
AT
•au
tocon
figu
ration:D
HCP
•filtrage...
➠Partie
4/6
:Reseau
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
40
Routa
ge
Quan
det
comm
ent
determ
iner
laro
ute
des
don
nees
?
•in
dication
du
chem
inselon
letyp
ede
reseau:
✓in
itiale
ment
☞com
mutation
de
circuits
☞circu
itsvirtu
els✓
pourch
aque
paquet
☞datagram
me
•calcu
lde
l’inform
ation✓
alg
orith
mes
de
routage
✓tab
lesde
routage
☞lo
calesou
centralisees
☞statiq
ues
oudyn
amiq
ues
•ech
ange
de
l’inform
ation✓
pro
toco
les
de
routage...
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
41
Routa
ge
dans
l’Inte
rnet
Reseau
datagram
me
•rou
tagede
chaque
paquet
Decou
page
hierarch
ique
du
reseau(A
S)
•rou
tagein
terne
:O
SPF
•rou
tageextern
e:BGP
➠Partie
5/6
:Rou
tage
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
42
Pla
n
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
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de
l’U.E
.•
bord
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rdu
reseau•
cœur
du
rese
au
•reseau
d’acces
•hierarch
ieproto
colaire•
exemple
avecT
CP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
43
Cœ
ur
du
rese
au
...
......
...
......
......
� � �� � �
������
������
��������
����
����
��������
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
44
Tech
nolo
gie
Eth
ern
et
VL
AN
2
VL
AN
1
VL
AN
1
VL
AN
3
VL
AN
3
VL
AN
1
VL
AN
1
VL
AN
1100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
1 Gbps
1 Gbps
1 Gbps
1 Gbps
10 Gbps
10 Gbps
10 Gbps
10 Gbps
1 Gbps
VL
AN
1V
LA
N 2
VL
AN
3
Sw
itchE
thernet
Sw
itchE
thernet
Sw
itchE
thernet
Sw
itchE
thernet
Sw
itchE
thernet
CiscoS
ystems
Cisco 7000 SE
RIE
S
Evolu
tiondu
LA
Nvers
leW
AN
avecFast
Eth
ern
et,
Gig
abit
Eth
ern
et
et10Gig
abit
Eth
ern
et.
Integration
de
laco
mm
uta
tion
etstru
cturation
avecles
VLAN
...
➠Partie
6/6
(1)
:Tech
nologie
Eth
ernet
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
45
Tech
nolo
gie
MPLS
Sw
itchE
thernet
CiscoS
ystems
Cisco 7000 SE
RIE
S
CiscoS
ystems
Cisco 7000 SE
RIE
S
CiscoS
ystems
Cisco 7000 SE
RIE
S
CiscoS
ystems
Cisco 7000 SE
RIE
S
Integration
des
mecan
ismes
de
com
muta
tion
directem
ent
dan
sIP
...
➠U
.E.RTEL
(M1-S
1)
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
46
Tech
nolo
gie
spoin
t-a-p
oin
t
TC
P/IP
connectionusing P
PP
PPP
seulem
ent
destin
eau
xlign
esm
odem
?•
PPP
sur
SO
NET
:PO
S•
PPP
sur
Eth
ernet
:PPPoE
•PPP
sur
AT
M:PPPoA
•PPP
sur
IP:L2TP
•...
➠Partie
6/6
(2)
:Tech
nologies
poin
t-a-poin
t
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
47
PLAN
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
tenu
de
l’U.E
.•
bord
ure
du
reseau•
interieu
rdu
reseau•
cœur
du
reseau•
rese
au
d’a
cces
•hierarch
ieproto
colaire•
exemple
avecT
CP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
48
Rese
aux
d’a
cces
...
......
...
......
......
� � �� � �� � �� � �
��������
����
� �� �
��
������
��������
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
49
Rese
aux
d’e
ntre
prise
s
� � � � � �� � � � � �
� � � � � �� � � � � �
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��
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������������
�����������������
�����
�����
�����
�����
�����
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
50
Sans
fils
Mob
ilite•
microm
obilite
✓B
lueto
oth/W
PAN
(IEEE
802.15)•
reseaulo
calsan
sfil
✓W
ifi/W
LAN
(IEEE
802.11)•
reseaulo
calsan
sfil
✓B
LR/W
MAN
(IEEE
802.16)•
telephon
iem
obile
✓G
SM
,G
PRS,i-m
ode...
✓U
MT
S
➠U
.E.M
OB
(M1-S
2)
...
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
51
Ave
cfils
Copper
twisted pair
Sw
itch
Sw
itching office
High-bandw
idth fiber trunk
Junction box
(a)
(b)
House
High-bandw
idth fiber trunk
Copper
cable TV
w
ire
House
Junction box
Fiber
Fiber
Resid
entiels
(modem
etRT
C,RN
IS,Cab
le,A
DSL...)
➠Partie
6/6
(3)
:B
oucle
localeU
.E.A
RES
Cours
1/6
v5.5
52
Pla
n
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
tenu
de
l’U.E
.•
bord
ure
du
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rdu
reseau•
cœur
du
reseau•
reseaud’acces
•hie
rarchie
pro
toco
laire
•exem
ple
avecT
CP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
53
Pro
toco
les,
couch
es
et
inte
rface
s
Layer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
Host 1
Layer 4/5 interface
Layer 3/4 interface
Layer 2/3 interface
Layer 1/2 interface
Layer 5 protocolLayer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
Host 2
Layer 4 protocol
Layer 3 protocol
Layer 2 protocol
Layer 1 protocol
Physical m
edium
pictu
refro
mTanenbaum
A.S.Com
puter
Netw
orks3rd
editio
n
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
54
Analo
gie
anth
ropolo
giq
ue
I like rabbits
Location A
321
321
Location B
Message
Philosopher
Translator
Secretary
Information
for the remote
translator
Information
for the remote
secretary
L: Dutch
Ik hou van konijnen
Fax #---
L: Dutch
Ik hou van konijnen
J'aime
les lapins
L: Dutch
Ik hou van konijnen
Fax #---
L: Dutch
Ik hou van konijnen
pictu
refro
mTanenbaum
A.S.Com
puter
Netw
orks3rd
editio
n
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
55
Enca
psu
latio
ns
succe
ssives
H2
H3
H4
M1
T2
H2
H3
M2
T2
H2
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H2
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T2
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H4
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H3
M2
H3
H4
M1
H3
M2
H4
MH
4M
MM
Layer 2 protocol
2
Layer 3 protocol
Layer 4 protocol
Layer 5 protocol
3 4 51
Layer
Source m
achineD
estination machine
pictu
refro
mTanenbaum
A.S.Com
puter
Netw
orks3rd
editio
n
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
56
Modele
de
refe
rence
OSI
(Open
System
sIn
terconnection
–1983)
Layer
Presentation
Application
Session
Transport
Netw
ork
Data link
Physical
7654321
Interface
Interface
Host A
Nam
e of unit exchanged
AP
DU
PP
DU
SP
DU
TP
DU
Packet
Fram
e
Bit
Presentation
Application
Session
Transport
Netw
ork
Data link
Physical
Host B
Netw
orkN
etwork
Data link
Data link
Physical
Physical
Router
Router
Internal subnet protocol
Application protocol
Presentation protocol
Transport protocol
Session protocol
Com
munication subnet boundary
Netw
ork layer host-router protocol
Data link layer host-router protocol
Physical layer host-router protocol
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
57
Pla
n
Objectifs
de
l’U.E
.ARES
Question
sad
min
istratives
Dem
arche
ped
agogique
Rap
pels
etin
troduction
aucon
tenu
de
l’U.E
.•
bord
ure
du
reseau•
interieu
rdu
reseau•
cœur
du
reseau•
reseaud’acces
•hierarch
ieproto
colaire•
exe
mple
ave
cTCP/IP
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
58
TCP/IP
:Com
para
ison
Firm
ware
Softw
areOperatingS
ystem
User
Space
Hardw
are
Physical
Netw
orkA
ccess
Internet
Application
Transport
(host−to−
host)
TC
P/IP
Application
Presentation
Session
Transport
Netw
ork
Data Link
Physical
OS
I
these
pictu
resan
dto
the
end
arefro
mStallin
gs
W.H
igh
Speed
Netw
orks
U.E
.A
RES
Cours
1/6
v5.5
59
TCP/IP
:Exe
mple
Server
Fram
eR
elayN
etwork
Router
IEE
E 802 LA
N
Workstation
Physical
MA
C
LLC IP
Physical
MA
C
LLC
IP
Physical
Fram
eR
elayF
rame
Relay
TC
P
Application
Physical
IP
TC
P
Application
U.E
.A
RES
Cours
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TCP/IP
:Conce
pts
Router J
TC
P
IP
Physical
Physical
IP
NA
P 1
NA
P 2
Netw
ork Access
Protocol #1
Host AA
pp XA
pp Y
TC
P
IP
Netw
ork Access
Protocol #2
Host BA
pp YA
pp X
Netw
ork 1N
etwork 2
Global netw
orkaddress
Subnetw
ork attachment
point addressLogical connection
(e.g., virtual circuit) Logical connection(T
CP
connection)
Port or
service access point (SA
P)
U.E
.A
RES
Cours
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Fonctio
nnem
ent
de
TCP/IP
:Actio
ns
dans
l’em
ette
ur
Data
TI
Data
T
Data
Physical
IP
TC
P
Application
Frame
Relay
Data
TI
FF
U.E
.A
RES
Cours
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Fonctio
nnem
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TCP/IP
:Actio
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un
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L
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MA
CD
ataT
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TI
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LLC
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IP
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.E.A
RES
Cours
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Fonctio
nnem
ent
de
TCP/IP
:Actio
ns
dans
lere
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ur
Data
TI
L
Physical
LLC IP
TC
P
MA
C
Data
Application
Data
TI
Data
T
Data
TI
LM
M
U.E
.A
RES
Cours
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64
Fin
Docu
men
trealise
avecL AT
E X.
Classe
de
docu
men
tfoils.
Dessin
srealises
avecxfig.
Olivier
Fou
rmau
http://www-rp.lip6.fr/~fourmaux
Ce
docu
men
test
disp
onib
leen
format
PD
Fsu
rle
site:
http://www-master.ufr-info-p6.jussieu.fr/2009/ares
U.E
.A
RES
Cours
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