Chapitre 1 — Internet : protocoles, adressage et routage
I. Un réseau de réseaux
Internet n'est pas une machine, ni une entreprise, ni un bâtiment. C'est l'interconnexion de millions de réseaux informatiques indépendants : réseaux d'universités, d'entreprises, d'opérateurs téléphoniques, box des particuliers. Le mot lui-même vient de l'anglais inter-network, « entre les réseaux ». Ces réseaux sont techniquement très différents les uns des autres (fibre optique, câble de cuivre, Wi-Fi, liaison satellite), mais ils acceptent tous de suivre les mêmes règles d'échange. C'est ce qui rend possible l'envoi d'un message de Brest à Tokyo.
Définition Un protocole est un ensemble de règles précises que deux machines respectent pour communiquer : format du message, ordre des échanges, façon de signaler une erreur. Sans protocole commun, deux ordinateurs branchés sur le même câble resteraient aussi muets que deux personnes qui ne parlent pas la même langue.
Une salle de serveurs : derrière chaque site web, des machines physiques reliées au réseau.Public domain — via Wikimedia Commons
Dates clés1969 : le réseau ARPANET, ancêtre d'Internet, relie ses premiers ordinateurs aux États-Unis (premier message envoyé le 29 octobre 1969 entre l'université de Californie à Los Angeles et le Stanford Research Institute) ; 1983 : la famille de protocoles TCP/IP devient le protocole officiel d'ARPANET, ce qui marque la naissance d'Internet tel que nous le connaissons ; 1983 également : mise en place du DNS ; 1989-1991 : invention du Web au CERN ; 1994 : création du W3C, l'organisme qui normalise les technologies du Web.
Pour transporter un message, Internet utilise la commutation de paquets. Le fichier n'est pas envoyé d'un seul bloc : il est découpé en petits morceaux numérotés, les paquets. Chaque paquet porte l'adresse de l'expéditeur, celle du destinataire et son numéro d'ordre. Il voyage ensuite de façon indépendante, puis tous les paquets sont réassemblés à l'arrivée. Ce choix technique a deux avantages majeurs : plusieurs communications peuvent se partager le même câble, et si un lien tombe en panne, les paquets suivants empruntent simplement un autre chemin.
Exemple Tu envoies une photo de 2 000 000 d'octets (2 Mo). Avec des paquets d'environ 1 500 octets, elle est découpée en un peu plus de 1 300 paquets. Si le paquet numéro 812 se perd en route, seul celui-là est redemandé : inutile de renvoyer toute la photo.
Commutation de paquets : chaque paquet est routé indépendamment ; TCP les remet dans l'ordre à l'arrivée.
Propriété Les deux protocoles fondamentaux d'Internet ne font pas le même travail. IP (Internet Protocol) s'occupe de l'adressage et de l'acheminement : il fait « au mieux », sans rien garantir. TCP (Transmission Control Protocol) ajoute la fiabilité : il numérote les paquets, attend un accusé de réception, redemande ceux qui manquent et remet le tout dans l'ordre. Le protocole UDP remplace parfois TCP quand la vitesse compte plus que la perfection : visioconférence, jeu en ligne, appel audio.
II. Adresser les machines : IPv4 et IPv6
Définition Une adresse IP est le numéro qui identifie une machine sur un réseau. Deux machines du même réseau ne peuvent pas avoir la même adresse IP, exactement comme deux maisons d'une même rue ne peuvent pas porter le même numéro.
Une adresse IPv4 est codée sur 32 bits, soit 4 octets. On l'écrit en notation décimale pointée : quatre nombres compris entre 0 et 255, séparés par des points. Le nombre total d'adresses possibles vaut 232, soit environ 4,3 milliards. Cela paraissait énorme en 1983 ; c'est devenu insuffisant avec les milliards de smartphones et d'objets connectés.
Exemple L'adresse 192.168.1.27 s'écrit en binaire 11000000.10101000.00000001.00011011. Vérifions le dernier octet : 16 + 8 + 2 + 1 = 27. Et le premier : 128 + 64 = 192.
Attention Pour répondre à la pénurie, IPv6 code les adresses sur 128 bits, écrites en 8 groupes de 4 chiffres hexadécimaux, par exemple 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Le nombre d'adresses devient 2128, soit environ 3,4 × 1038 : de quoi attribuer une adresse à chaque grain de sable de la planète, et beaucoup plus encore.
Remarque Les adresses commençant par 192.168. sont des adresses privées : elles n'existent qu'à l'intérieur de ton logement. La box fait la traduction entre ces adresses privées et l'unique adresse publique fournie par l'opérateur. L'adresse 127.0.0.1, appelée localhost, désigne toujours la machine elle-même.
Méthode : convertir un octet d'adresse IPv4 en binaire
Écris la liste des puissances de 2 de gauche à droite : 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1.
Compare ton nombre à 128. S'il est plus grand ou égal, écris 1 et soustrais 128 ; sinon écris 0.
Recommence avec le reste et la puissance suivante, jusqu'à 1.
Vérifie en additionnant les puissances où tu as écrit 1 : tu dois retrouver le nombre de départ.
III. Nommer les machines : le DNS
Définition Le DNS (Domain Name System, mis en place en 1983) est l'annuaire d'Internet : il traduit un nom de domaine lisible par un humain, comme mesrevisions.com, en l'adresse IP de la machine qui héberge le site. Sans lui, il faudrait retenir des suites de chiffres pour chaque site visité.
Les noms de domaine sont organisés en arbre et se lisent de droite à gauche. Tout à droite se trouve le domaine de premier niveau ou TLD (.fr, .com, .org), puis le domaine (mesrevisions), puis éventuellement un sous-domaine (www). Aucun serveur ne connaît tout l'annuaire : la recherche se fait par étapes successives, en descendant l'arbre.
La résolution d'un nom de domaine : le résolveur interroge successivement la racine, le serveur du .fr, puis le serveur qui fait autorité sur le domaine.
IV. Router les paquets
Définition Un routeur est une machine placée à l'intersection de plusieurs réseaux. Il lit l'adresse IP de destination inscrite sur chaque paquet, consulte sa table de routage et transmet le paquet au voisin le plus prometteur. Un routeur ne connaît donc pas le trajet complet : il connaît seulement le prochain saut.
Propriété Le chemin suivi par un message n'est pas décidé à l'avance et n'est pas garanti : on parle d'acheminement « au mieux » (best effort). Si un routeur tombe en panne ou si un câble est saturé, les routeurs voisins mettent à jour leurs tables et le trafic contourne l'obstacle. C'est cette souplesse qui rend Internet très difficile à interrompre complètement.
Exemple En lançant la commande traceroute mesrevisions.com, un élève de Lille voit s'afficher 11 étapes : sa box, trois routeurs de son opérateur, deux routeurs d'un point d'échange parisien, puis les routeurs de l'hébergeur. Le trajet total a duré 28 millisecondes.
VocabulaireFAI : fournisseur d'accès à Internet, l'opérateur qui raccorde ton logement ; débit : quantité d'informations transmises par seconde, en Mbit/s ; latence : délai avant l'arrivée du premier octet, en ms ; TTL (time to live) : compteur inscrit dans chaque paquet, diminué de 1 à chaque routeur traversé ; à zéro, le paquet est détruit, ce qui empêche les paquets de tourner en boucle indéfiniment.
Astuce Pour ne pas confondre : Internet est l'infrastructure (les câbles, les routeurs, les protocoles) ; le Web, le courrier électronique ou la visioconférence sont des services qui circulent dessus. Dire « Internet » pour « le Web », c'est comme dire « le réseau routier » pour « le camion de livraison ».
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Chapitre 2 — Le Web : pages, liens hypertextes et moteurs de recherche
Chapitre 3 — Les réseaux sociaux
Chapitre 4 — Les données structurées et leur traitement
Chapitre 5 — Localisation, cartographie et mobilité
Chapitre 6 — Les objets connectés et l'informatique embarquée
