Activité 01 : Qu'est ce que le réseau Internet ?

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L'interconnexion de réseaux

Qu'est ce qu'est L'Internet ? Littéralement, Internet est la contraction d' "Inter-networking" pour indiquer interconnexion de réseaux. L'Internet est donc le réseau des réseaux. Un réseau est un système de transmission capable de transférer des données d'un point à un autre de ses points. A ce stade nous ne voyons pas la différence avec l'Internet qui répond aussi à cette définition. En fait, comme souvent en informatique, il faut distinguer le physique et le logique. Un système de transmission est donc une technologie de transmission physique mettant en oeuvre un support physique. Pour illustrer cette définition, On peut citer le wifi, la 4G du réseau cellulaire, l'ADSL, la fibre optique ou Ethernet. L'interconnexion physique de ces réseaux c'est à dire le branchement direct est très compliqué à cause des différents formats des messages, de l'identification des nœuds et du service de transmission de chaque réseau physique. La figure 1 montre cette 'idée de la mise bout à bout des réseaux physiques différents. Un noeud relais serait nécessaire pour faire les changements de formats de paquets. L'absence d'un plan d'adressage homogène rend les enchaînements quasi-impossibles.

Figure 1: L'interconnexion par branchement.

Devant cette complexité, il est plus simple d'ajouter du logiciel qui utilise les différents systèmes de transmissions. Ce logiciel se rajoute par-dessus les systèmes de transmissions et permet alors de les interconnecter. Ce logiciel est commun à tous les noeuds du réseau et forme se que l'on appelle une couche. Avec cette couche, cette interconnexion de réseaux physiques constitue un réseau unique virtuel. Et vous avez compris que ce réseau virtuel c'est l'Internet. La figure 2 illustre la représentation de l'interconnexion par superposition d'une couche de logiciel commune au dessus des réseaux physiques et qui est donc présente dans chaque noeud du réseau. Dans cette figure, nous avons des noeuds qui produisent et consomment des données. Ce sont les noeuds des utilisateurs dans lesquelles les applications distribuées sont exécutées. Puis nous avons des noeuds qui se chargent de relayer blocs de données d'un réseau à un autre. Ces noeuds ont un rôle essentiel dans l'interconnexion, ce sont les routeurs.

Figure 2: L'interconnexion par superposition.

Concrètement, les routeurs vont relayer des blocs de données provenant d'un système de transmission d'entrée pour les ré-émettre dans le système de transmission en sortie. Et de proche en proche les blocs de données émis par un client vont atteindre un serveur (ou inversement). Ces blocs de données échangés sur l'Internet qui transitent de la source à la destination sont connus sous le terme de paquets. Les routeurs traitent donc de l'acheminement des paquets dans l'Internet.

Architecture de réseau

Si le principe d'usage de l'Internet est simple sa mise en oeuvre est complexe. Pour fonctionner correctement, un réseau de taille mondiale nécessite de nombreuses fonctions pour le rendre fiable et robuste. De plus sur ce réseau sont utilisées de nombreuses applications distribuées. Ces fonctions, pour leur coordination, mettent en oeuvre des protocoles qui régissent le format des données et les règles d'échanges. Tout cet ensemble est organisé selon une architecture spécifique. On parle ici d'architecture de réseau qui repose sur une structuration en couches hiérarchiques comme indiquée par la figure 3. Au niveau le plus bas, on trouve le système de transmission. Puis la couche d'interconnexion est ajoutée au dessus. C'est au sein de cette couche que le protocole IPv6 opère. Ensuite on trouve la couche de contrôle des échanges pour que des processus source et destination dans des ordinateurs différents puissent communiquer. Et pour finir la couche du sommet de l'architecture, est composée des protocoles utilisés par les différentes applications communicantes que vous utilisez comme celui du Web ou du courrier électronique pour les plus connues.

Figure 3: Architecture en couches de l'Internet.

Dans cet ensemble, une couche à un rôle particulier c'est la couche d'interconnexion qui met en oeuvre maintenant le protocole IPv6. C'est une couche indispensable et qui est commune à tous les éléments de l'Internet. Elle est souvent qualifiée de glue car elle est l'élément qui effectue l'interconnexion d'un réseau. Le protocole IPv6 se caractérise par un format de paquet unique et un adressage associé homogène. Le paquet IP est échangé du producteur de données (on parle de source) au consommateur (on parle de destination). Le paquet IP se compose de 2 parties: un en-tête qui contient les informations nécessaires à son acheminement vers sa destination finale et une charge utile comportant les données de l'application utilisatrice. Le paquet IP est une unité de transfert auto-descriptive car il identifie sa destination par son adresse globale. D'ailleurs pour marquer cette particularité, le paquet IP est qualifié de datagramme. Aussi un paquet IP transite à travers différents systèmes de transmission sans changer de format d'un bout à l'autre de l'Internet.

Acheminement du paquet

L'acheminement d'un datagramme dans l'Internet s'illustre assez bien avec l'analogie du service postal. Dans cette analogie, un courrier se compose d'une enveloppe et d'une lettre. Sur l'enveloppe, est indiquée l'adresse de destination et éventuellement au dos de l'enveloppe l'adresse de l'expéditeur. Le courrier est déposé dans une boite aux lettres. Ensuite ce courrier va transiter entre les différents centres postaux en empruntant différents moyens de transports pour arriver à la fin dans un sac d'un facteur qui va la déposer dans la boite aux lettres du destinataire.

Comme avec l'analogie postale, le datagramme emprunte différents systèmes de transmission pour son acheminement vers sa destination finale. Celle-ci est identifiée de manière unique par une adresse IP tout comme le destinataire avec une adresse postale dans le système postal. L'en-tête, à l'image de l'enveloppe, comporte l'adresse de la destination. Et comme pour le courrier, le datagramme est acheminé quelque soit son contenu. Ainsi l'unité de transfert de l'Internet peut transporter des données de n'importe quel nature comme de la voix, des fichiers ou de la vidéo. Et toujours comme le courrier, chaque datagramme d'un flux de datagrammes entre une source et une destination est traité de manière indépendante des uns des autres.

Le service rendu par la couche d'interconnexion est une connectivité de bout en bout pour le transfert de datagrammes.

Les avantages de la technologie de l'Internet

L'architecture de l'Internet et son mode d'acheminement par datagramme confrère à l'Internet des propriétés qui l'ont rendu omniprésent dans la société. Les 7 clefs du succès de l'Internet sont :

• IP, Un protocole unique superposé aux réseaux existants : Pour un format de paquet unique, un plan d'adressage homogène. L'unicité est une condition de simplicité du fait de ne pas à avoir gérer la multiplicité ;
• Un mode non connecté : Le service de transfert offert par IP s'utilise sans connection préalable (a l'opposé du téléphone). Il n'y a pas de délai avant de communiquer au contraire du le téléphone qui nécessite l'établissement préalable d'une connexion. Le choix de la route est fait pour chaque paquet et à chaque routeur. Ceci a pour conséquence de rendre l'Internet robuste. En cas de panne dans le réseau, les paquets d'une même communication pourront suivre des chemin alternatifs. Ainsi une panne dans le réseau ne conduit pas à un arrêt de la communication et donc de l'application associée ;
• Un contrôle de bout en bout : Le service rendu par IP se limite à la remise du paquet à la destination finale sans garantie de la remise. La fiabilisation du transfert est une valeur ajoutée par la source et la destination. Le contrôle du service rendu par IP s'effectue au niveau des extrémités et non au niveau des routeurs. Les routeurs sont déchargés des fonctions de contrôle. Il ont des traitements plus simples et donc plus rapide à effectuer afin qu'ils puissent écouler efficacement de nombreux paquets. Les fonctions d'acheminement et de contrôle sont ainsi clairement séparées. C'est le sens explicite de l'appellation "protocole TCP/IP" ;
• Indépendance sémantique : Le protocole IP est neutre vis à vis du contenu. Le transfert des paquets s'effectue indépendamment du contenu du paquet. Le paquet peut contenir du texte, de la voix ou de la vidéo. Ce contenu du paquet n'est pas consulté ou pris en compte dans le principe de fonctionnement du routeur. L'Internet n'est pas dédié au transfert d'un type de données. Cela en fait un réseau généraliste et par là même un système extensible capable d'intégrer les évolutions dans les communications. Prenons l'histoire de l'internet pour illustrer cette idée. L'Internet a été conçue et utilisé à ses débuts pour le transfert de texte. Aujourd'hui, la télévision passe par Internet. C'est toujours la technologie IP mais le type de données a changé ;
• Passage à l'échelle : Les fonctions de contrôle, qui sont les plus coûteuses en terme de temps de calcul, sont distribuées au niveau de la source et de la destination. La fonction d'acheminement au sein d'un routeur est la plus simple et la plus efficace possible. La situation de l'Internet est qu'il comporte des terminaux intelligents et des routeurs simples. Ainsi chaque nouvel utilisateur qui connecte son terminal à l'Internet ne demande pas au réseau de l'intelligence bien au contraire, c'est le terminal qui amène de la puissance de calcul. Dans ces conditions, l'extension du réseau n'implique pas de limite à partir de laquelle les fonctions du réseaux seraient bloquées ;
• Un partage des ressources à la demande : Un réseau est un système de partage de ressources. En l'ocurence les artères de communication sont à partager entre les différentes communications. Dans l'internet, l'unité de partage de la ressource est le paquet. Les paquets des différentes communications s'entrelacent sur un lien sur lequel transitent les flux de ces communications simultanées. Les ressources du réseau sont utilisées uniquement quand un paquet est émis. Lorsqu'il y a une inactivité dans la communication aucune ressource du réseau est utilisée. Ce partage dynamique à l'usage permet des gains statistiques, autorise un grand nombre de communications simultanément et permet un taux d'utilisation des ressources élevé ;
• Une connectivité globale : Outre que le protocole IP offre un service de connectivité entre les différents nœuds de l'Internet. L'Internet c'est aussi des applications sur des nœuds différents qui inter-opèrent. Ceci est du au fait que les protocoles de l'Internet sont disponibles librement. Ils peuvent être mis en œuvre dans tous les systèmes.

En conclusion

Pour résumer, qu'est ce que le réseau Internet ? Le réseau Internet se définit alors comme une interconnexion de réseaux offrant aux machines numériques connectées à ces réseaux, un service de connectivité globale. C'est à dire qu'un datagramme IP pourra aller d'un bout à l'autre, de n'importe quelle source vers n'importe quelle destination et ceci sans changement du format lors de l'acheminement et indépendamment du contenu transporté par le datagramme.