SNT Seconde

Structure d'Internet


Données à transmettre DST SRC

Le réseau Internet a révolutionné le monde et le rapport à l'informatique.

Avant son avénement, les données devaient transiter uniquement sur des supports physiques. Il fallait aller donner la bobine de données, la cassette ou la disquette à la personne qui voulait vos données.

Il fallait donc :

  • Faire une copie de vos données en espérant que tout tienne dans votre support de stockage
  • Transmettre physiquement le support
  • Transmettre les données du support vers l'ordinateur de destination, en espérant que les données soient compatibles !

Et si les données avaient changées entre deux, ben... Tant pis. Il fallait se retaper toute la procédure.

1 - Notion de réseaux

Internet veut dire Interconnexion (inter) des réseaux (net). Il ne s'est donc pas créé en un jour de façon propre.
Et avant qu'Internet puisse exister, il a fallu qu'il y ai déjà des réseaux informatiques.

Qu'est-ce qu'un réseau informatique ?

Un réseau informatique est un ensemble d'équipements informatiques reliés entre eux de façon à pouvoir échanger des informations.

Qu'est-ce qu'un réseau informatique local ?

Lorsque les équipements peuvent communiquer entre eux sans passer par Internet, on parle de réseau local.

Equipement courant : le switch (commutateur) est l'un des dispositifs usuels qui permet de relier entre eux les appareils d'un même réseau.
On parlera alors de réseau local.

Un réseau
Un petit réseau autonome

Chez vous, le switch (commutateur) est à l'intérieur de votre Box Internet.

Les équipements connectés peuvent être des ordinateurs autonomes mais également des imprimantes ou de simples stations de stockage d'informations.

Qu'est-ce qu'Internet ?

Internet est lui le réseau informatique mondial accessible au public.

Il permet donc de faire communiquer entre eux les réseaux informatiques qui y sont connectés.

Internet est donc un réseau de réseaux informatiques.

Equipements courants : ces réseaux sont reliés entre eux par l'intermédiaire de routeurs qui permettent le transport des messages d'un réseau vers un autre.

Communication entre réseaux via Internet
Communication entre réseaux via Internet

Internet permet donc de faire communiquer deux machines qui ne sont pas sur le même réseau.

Cette communication devra passer ici par des équipements particuliers qu'on nomme les routeurs : ce sont des équipements dont la tâche est de faire transiter les communications. Un ordinateur normal ne gère pas les communications qui ne lui sont pas destinées. La tâche du routeur est au contraire de recevoir et renvoyer du bon côté les communications qui ne lui sont pas destinées au final !

On voit parfois Internet symbolisé par une sorte de nuage (cloud), donnant l'impression d'une immatérialité du réseau. Mais l'infrastructure matérielle est bien présente et indispensable. L'idée derrière le nuage est plutôt qu'il existe un grand nombre de chemins possibles et que ces chemins sont variables en fonction du moment.

Cloud internet
( Image : Bruno Voisin – Wikipedia - CC BY-SA 3.0)

Si l'un des ordinateurs du réseau A veut consulter une page Web accessible via le serveur situé sur le réseau B, une communication va devoir s'établir entre le réseau A et le réseau B.

01° Trouvez un chemin permettant de relier les deux ordinateurs sur le réseau Internet simpliste ci-dessous. Le chemin est-il unique ? Y-a-t'il des routeurs plus critiques que d'autres ?

Communication entre réseaux via Internet

...CORRECTION...

Le chemin n'est pas unique du tout : on peut passer par des routeurs différents pour arriver à destination.

Exemple : A3 - A4 - A5 - X1 - X2 - X6 - B1 - B2 - B3

Il y a quelques routeurs à travers lesquels on passe forçément (A5 - X1 - X6 - B1) mais on peut sinon trouver un chemin de remplacement si l'un des autres routeurs tombent en panne.

Si un de ces routeurs indispensables ici tombe en panne, c'est par contre plus embêtant...

Une Box ADSL domestique fait office à la fois de switch, de routeur et même de modem : en réalité, votre box n'est pas directement reliée à Internet. Avant le routeur de la box se trouve le modem qui va permettre de transmettre via de simples fils électriques les informations au point d'accès de votre fournisseur d'accès à Internet, le FAI. Là bas, c'est pareil : on a d'abord un modem qui retransforme le signal puis enfin le routeur.

2 - Historique

Alors, qui a inventé ce système ?

Les origines sont multiples. Internet est issue en réalité de la jonction de plusieurs autres réalisations.

Avant Internet, la connexion de réseaux informatiques était anecdotique.

Quelques rares réseaux étaient reliés entre eux à travers des appareils nommés passerelles. Mais ces solutions étaient à chaque fois spécifiques aux deux réseaux à relier. Aucune mise en commun et généralisation du processus n'était envisageable.

Liaisons entre 3 réseaux
Une solution propre à deux réseaux : C ne peut pas être relié facilement à A (image réalisée avec Filius)

A chaque liaison, il fallait réflechir et voir comment parvenir à les faire communiquer : si une passerelle fonctionnait pour relier le réseau A et B, on ne pouvait pas l'utiliser pour faire la même chose sur le réseau A et C directement.

Ou pire : si le réseau A décide d'évoluer et de changer un peu son processus de gestion interne, il y a toutes les chances que la liaison A-B ne fonctionne plus !

Le problème vient du fait que chaque réseau gère à sa façon la position des données dans une communication : où se trouve l'adresse de l'ordinateur destination, où se trouve l'adresse de l'ordinateur émetteur, où se trouve le vrai message, y-a'il un système de vérification de transmission...

D'autres ont choisi de relier différents réseaux en utilisant un ordinateur central de gestion :

Liaisons entre 3 réseaux avec un ordinateur central
Une solution centralisée (image réalisée avec Filius)

Mais ça, l'armée américaine n'en veut pas à l'heure de la Guerre Froide. Une attaque ou un sabotage sur la bonne machine et c'est la fin des communications entre les réseaux.

✎ 02° Lire le texte de cette partie pour répondre à ces questions :
  • 2A : Comment se nomme le protocole qui se charge de diriger les messages de routeurs en routeurs sur Internet 
  • 2B : Comment se nomme le message qui transite sur Internet sans être modifié (ou presque) en passant d'un routeur à l'autre ?
  • 2C : Comment se nomme le protocole qui se charge d'assurer la fiabilité des communications ?
  • 2D : Comment se nomme l'ancêtre le plus célèbre d'Internet ?

Donald Davies et Paul Baran proposent alors dans les années 1960 le principe de la commutation des paquets : on rajoute devant la communication qu'on veut transmettre des informations supplémentaires comportant notamment l'adresse de la destination et l'adresse de la source du message.

Ces informations supplémentaires se nomment un en-tête.

Et on nomme paquet le nom du message en-tête + message initial.

Paquet

On nomme paquet une information à transmettre de réseau en réseau dont l'en-tête (ici en vert) est suffisant pour gérer la transmission : pas besoin de lire le contenu du message (ici en gris) pour savoir où il faut l'amener.

De façon basique, il suffit donc que les appareils des différents réseaux partagent une norme commune sur l'en-tête du paquet pour savoir comment le lire et le gérer.

L'en-tête (ici en vert) doit comporter au moins :

  • L'adresse de la destination (qu'on notera ici DST en plus court)
  • L'adresse de la source (qu'on notera ici SRC) : ca permet de répondre ! Sinon, on reçoit le message mais on ne sait pas à qui transmettre la réponse.

L'ensemble de cet en-tête (header en anglais) et des données à transmettre forme le fameux paquet :

Le truc à comprendre : les données à transmettre (ici en gris) ne vont absolument pas être modifiées lors du trajet et l'en-tête ne sera modifié que de façon marginale. On peut donc considérer que le paquet IP est transféré de l'émetteur initial au récepteur final sans modification globale.

L'idée de Donald Davies et Paul Baran est donc de ne pas utiliser les normes des réseaux existants mais de rajouter une couche d'informations au dessus des données qu'on veut transmettre. Il ne reste qu'à lire les en-têtes et à transmettre le paquet à l'appareil suivant qui pourra faire de même jusqu'à atteindre la destination.

On parle donc de commutation de paquet car c'est le contenu de l'en-tête du paquet qui va servir à choisir le chemin à prendre.

Avant cela, le chemin de communication était fixé physiquement dans le matériel : changer un chemin de communication était donc long et surtout non dynamique.

Avec le système de paquet dont l'en-tête contient l'adresse, les appareils-aiguilleurs transfèrant les paquets peuvent lire l'adresse et un programme interne à l'aiguilleur peut fixer le chemin en temps réel.

En 1962, J.C.R. Licklider, un informaticien américain (dont le rôle dans la création d'Internet de l'ordinateur personnel est immense) devient responsable du Bureau des Techniques de Traitement de l'Information à la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Après avoir travaillé sur le premier système de défense aidant à la prise de décision, à l'intelligence artificielle et à l'interconnexion des réseaux entre eux, il parvient à convaincre les responsables de la DARPA de l'importance de créer un réseau de communication non centralisée et bouclé. De cette façon, pas moyen de casser le réseau puisqu'il n'existe pas réellement de point central. Si un chemin n'existe plus, il suffit de faire passer le paquet par un chemin alternatif.

C'est ainsi que nait ARPANET, l'ancêtre d'Internet.

En 1969, ARPANET comporte 4 noeuds :

  • l'université de Californie à Los Angeles
  • le Stanford Research Institute
  • l'université d'Utah
  • l'université de Californie à Santa Barbara

Le réseau ARPANET grossit alors d'année en année. Peu de coopération internationale néanmoins, à quelques exceptions près. La raison principale vient du fait que le réseau sert également à l'armée américaine. Les connexions étaient initialement restreintes aux sites de l'armée et aux universités

L'Europe, elle, choisit un chemin dans un premier temps avec le réseau X.25 basé sur la commutation de circuits et pas la commutation de paquets. Cette technologie restera pendant très longtemps très performante sur les communications en temps réel.

Le nombre de réseaux indépendants augmentait fortement. Chaque réseau avait son infrastructure matériel, ses normes... Il devenait donc de plus en plus compliqué de trouver un moyen de faire communiquer tous ces systèmes, tellement différents.

En 1974, Vinton Cerf et Robert Kahn élaborèrent une refonte importante des protocoles de communication : ils proposent le principe du routage :

  • la gestion des routes que prennent les paquets devient décentralisée, pris en charge par les routeurs (protocole IP)
  • ce sont uniquement les deux machines qui veulent communiquer qui assurent la fiabilité de la communication (protocole TCP)

Le principe fondamental de l'Internet actuel, TCP/IP, était né.

Au fil du temps, le réseau DARPA se divise clairement en deux en 1983 : le côté militaire devient le MILNET (Military Network), tandis que le réseau universitaire évolue et intégre de nouveaux protocoles visant à une chose : rendre le transport d'information le moins dépendant possible de l'infrastructure physique sur lequel les paquets transitent.

Internet est donc né sans date précise mais à l'époque où la partie civile du réseau DARPA a fusionné avec d'autres réseaux, notamment celui de la National Science Foundation.

Mais à partir de 1984, le mot Internet n'est plus synonyme de la simple liaison de plusieurs réseaux mais bien des réseaux communiquants en utilisant les protocoles dits TCP/IP.

Et en Europe ? Les réseaux TCP/IP existaient aussi, notamment celui du CERN (vous vous souvenez, celui où travaillait Tim Berners Lee, l'inventeur du Web). Mais le réseau TCP/IP du CERN était indépendant d'Internet. Ce n'est qu'en 1989 que le réseau du CERN intègre finalement Internet, et devient donc également Internet puisque le réseau n'a pas vraiment de centre !

3 - Les protocoles TCP IP

Rôle de IP - Rôle de TCP
  • Le protocole IP est l'ensemble des codes et techniques de communication permettant aux paquets IP (en jaune ici) de partir d'un machine émettrice pour atteindre la machine réceptrice en passant de routeur en routeur.
  • Un réseau
    Un plus gros réseau
  • Le protocole TCP est l'ensemble des codes et techniques de communication permettant
    • A la machine émettrice de savoir que le message est bien arrivé
    • A la machine réceptrice de savoir si le message reçu est exactement le message émis, sans erreur
    • A la machine émettrice d'émettre à nouveau un message qui n'est pas arrivé correctement du coup (disparition ou modification partielle)
  • Un exemple avec deux paquets à envoyer : TCP impose d'envoyer un accusé de réception. Le second paquet ne provoque pas d'accusé de réception car il disparait (image décalée pour marquer la disparition) : TCP va renvoyer le paquet et attendre l'accusé.
  • Un réseau
    Vérification de la réception
Et donc, c'est quoi Internet ?

En substance, il s'agit juste de deux programmes : TCP et IP.

Le protocole IP se charge de donner des directions aux routeurs.

Le protocoleTCP se charge de vérifier que les paquets arrivent à destination.

A quoi sert Internet ?

Internet ne sert à rien en lui-même : il s'agit de l'infrastructure matérielle et logicielle qui permet d'établir des communications.

Par contre, il existe une multitude d'applications qui utilisent Internet pour fonctionner. On trouve ainsi :

  • le FTP (File transfert protocol) qui permet le téléversement et le téléchargement sur un serveur distant (l'application date de 1971)
  • les courriers électroniques / emails (1971)
  • Usenet pour envoyer et lire des messages sur les forums de news (1979)
  • IRC (Internet Relay Chat) qui permettait (et permet toujours même si ce n'est plus l'application phrare d'Internet) de s'écrire en temps réel (temps synchrone) contrairment aux emails (asynchrones) (1988)
  • le Web qui permet de lire des documents hypertextes (1991)
  • le pair-à-pair / peer-to-peer / P2P qui permet le transfert décentralisé de documents(1999)
  • et bien d'autres applications disparues ou à naitre

Activité publiée le 10 02 2021
Dernière modification : 23 02 2021
Auteur : Andjekel
Source : Infoforall - ows. h.