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content/reseaux_protocoles/2_couche_applicative/index.md

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+title: "Réseaux et Protocole: couche applicative"
+date: 2024-01-22
+tags: ["OSI", "application"]
+categories: ["Réseaux et protocoles", "Cours"]
+mathjax: true
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+
+On parle ici des protocoles utilisé par les applications comme *SMTP*, *HTTP*,
+*DNS*, *IMAP*, etc. On se place au niveau **application** du modèle *TCP* ou de
+l'ensemble des couches 4 à 7 du modèle *OSI*. Ici il n;est pas question pour les
+dévellopeur de programmer pour le cœur de réseau, mais pour la périphérie.
+
+## Modèle client-serveur
+
+Comme indique le titre, nous avons deux types d'acteur :
+
+ * **le serveur**: il est toujours actif avec une adresse IP fixe. La plupart du
+   temps il est dans un *datacenter*;
+ * **le client**: il communique avec le serveur uniquement lorsqu'il en a
+   besoin. Le client n'a pas besoin d'adresse IP fixe. C'est lui qui contacte le
+   serveur qui en reponse lui répondra. Les clients n'échangent pas entre eux.
+
+## Modèle P2P
+
+Ici les clients peuvent aussi faire office de serveurs. Les équipements
+terminaux sont aussi **connectés entre eux**. C'est une architecture
+*distribuée* et *auto-scalable*. La gestion des **peers** est complexe.
+
+Dans ce cas il y a deux processus (un serveur et un client) sur la même machine.
+
+## Communication inter-processus
+
+Dans le cadre de programmes qui s'exécutent sur un même équipement, on utilisera
+les mécanismes de communication inter-processus.
+
+Avec des processus répartis sur des machines differentes, les messages sont
+acheminées via le réseau. On utiliseta alors les mécanismes de *sockets*.
+
+## Les sockets
+
+C'est une passerelle entre les couches transport et applications. C'est une
+porte d'envoi / réception de données pour les processus.
+
+## Adressage
+
+La couche réseaux (3) esr représentée par une adresse IP 32 bis en v4 (et 128 en
+v6). Mais cette adresse ne suffit pas pour identifier le processus qui demande 
+les données. Il faut alors le **numéro de port**.
+
+Ces numéros vont de 0 à 65535, les 1024 premiers sont normalement réservés pour
+les serveurs, le reste pour les clients.
+
+## Besoins spécifiques des applications
+
+Les applications n'ont pas toutes les mêmes besoins en ce qui concerne les
+données envoyées ou reçues via un réseau informatique
+
+La VoIP, ou encore le streaming audio / vidéopeuvent se passer des **contrôles
+d'intégrité** par exemple. mais la VoIP elle nécessite d'utiliser des
+communication **temps réel** (ou de s'en approcher) tout comme le jeu en ligne.
+
+## La couche transport
+
+Nous avons ici deux protocoles utilisés:
+
+### TCP
+
+C'est un protocole avec connexion qui vise avant tout **la fiabilité** :
+contrôle de flux, gestion de la congestion, réordonancement des paquets. Avant
+d'acheminer des données, il est nécessaire de lancer une connexion en 3 étapes
+(`SYN`, `SYN-ACK`, `ACK`). Il est aussi nécessaire de mettre fin explicitement 
+à la connexion (`FIN`). Cependant il **n'y a pas de gestion du timing** ni de
+**sécurité**.
+
+#### La sécurité dans TCP
+
+Comme nous l'avons vu il n'y a pas de gestion de la sécurité dans *TCP*. Mais il
+existe une couche intermédiaires entre les couches *application* et *transport*
+: TLS pour **Transport Layer Security**.
+
+*TLS* se charge de l'authentification, du chiffrement, et du contrôle de
+l'intégrité.
+
+### UDP
+
+Ici il n'y a pas de gestion de fiabilité (ordre, sommes de contrôle,
+acquittement, etc.). En contrepartie il y a peu *d'overhead*, il est donc adapté
+our la VoIP par exemple. Il est aussi plus simple à implémenter et supporte le
+*multicast* et le *broadcast*.
+
+## Quelques protocoles
+
+### HTTP
+
+C'est le protocole utilisé pour le **web**, il se base sur *TCP* et les
+mécanismes de connexions sous-jacent. Il est de type client - serveur:
+
+ * client: *User Agent*, le navigateur web;
+ * serveur: serveur HTTP comme Apache ou Nginx.
+
+Le serveur stocke des objets (fichiers HTML, images, vidéos etc.)
+
+Il existe deux type de connexions HTTP : 
+
+ * persistente: 1 connexion pour transférer plusieurs objets;
+ * non persistente: 1 connexion pour tranférer un objet.
+
+#### La requête
+
+Elle emmane du client à destination du serveur, la requête est formatée en
+ASCII, elle contient une requête suivi d'élément d'entête:
+
+```
+GET https://ent.u-bordeaux.fr HTTP/2\r\n
+```
+
+Ici on demande `https://ent.u-bordeaux.fr` en HTTP version 2. Les entêtes peuven
+contenir les langies acceptés par le client par exemple.
+
+#### La réponse
+
+Elle contient le code de retour, les entêtes de réponse ainsi que le contenu. La
+réponse peut être conditionnée à la modification de la ressource demandée via un
+*conditionnal GET*. L'entête de la demande contient le champs 
+`If-Modified-Since`. Le serveur peut alors répondre avec un code `304`
+`Not-Modified` et le navigateur utilisera la version dans son cache.
+
+#### Amélioration du protocole
+
+La verion 2 de HTTP permet de découper les ressources demandées en *chunk* et de
+réaliser des envois entrelacés. Ainsi les gros fichiers ne pénalisent pas le
+transfert des plus petits (mécanismes de `first come first served*.
+
+La version 3 propose d'utiliser les protocole UDP et QUIC. Il propose de gérer
+la réupération de paquets perdus (hé oui, il utlise UDP), il propose aussi la
+gestion de la congestion et plus de sécurité (QUIC).
+
+### DNS
+
+C'est le protocole chargé de la résolution des noms de domaines (et des
+résolutions inverses). Il fait le lien entre les adresses IP et les noms de
+domaines. C'est **une base de donnée distribuée** our éviter le *single point
+of failure*
+
+La base de données est hiérarchisée : `Root server` -> `Top level domain` ->
+`authoritative server` -> `recursive resolver`.
+
+
+Deux types de requêtes:
+
+ * **itérative**: le résolveur a la charge de la requête et demande les
+   informations du *root* jusqu'au serveur *authoritative*;
+ * **recursive**: chaque serveur est responsable de sa réponse. La requête va
+   ainsi passer de serveur en serveur et faire le chemin inverse jusqu'à revenir
+   au client.
+
+#### Les enregistrement DNS et les messages
+
+Il sont au format RR *Ressource Record*:
+
+```
+<nom> <valeur> <type> <TTL>
+```
+
+Les messages du serveur vers le client contiennent le nombre de question, le
+nombre de réponse et enfin les réponses.
+
+## Retour sur les sockets
+
+Comme nous l'avons vu elle serve de point de liaisons entre les applications et
+la couche transport. Elle sont créees par le système.
+
+Pour la création de socket UDP :
+
+```c
+mysock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM);
+mysock.rcevfrom();
+mysock.sendto();
+bind(mysock, &addr, sizeof(addr));
+```
+
+C'est relativement simple car il n'y a pas de connexion.
+
+Pour TCP c'est un peu plus complexe:
+
+```c
+mysock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM);
+mysock.listen();
+mysock.connect(addr, port);
+
+// Accept connection result a new one!
+newsocks = mysock.accept();
+```