Activité 02 : Principes de l'Internet

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Pour comprendre les principes d'Internet, nous allons tout d'abord introduire le rôle du routeur qui est l'équipement d'interconnexion des réseaux. Nous décrirons le protocole IP, qui réalise l'interconnexion, et son unité de données, le paquet. Puis nous expliquerons comment les paquets sont transférés dans le réseau.

Le routeur

Alice et Bob communiquent grâce à une chaîne de segments de communication qui forme une interconnexion de réseaux. À la maison, Alice est connectée à Internet par son opérateur X, et Bob par son opérateur mobile Y. Pour réaliser l'interconnexion entre les différents réseaux, il faut ajouter un équipement clé : le routeur.

Un routeur, comme son nom l'indique, effectue le routage qui définit la route à emprunter en fonction de l'adresse du destinataire. Il retransmet les données reçues d’un réseau vers le suivant, en fonction de leur destination. Le routeur joue le rôle de passerelle relai entre deux réseaux différents, au sens de technologies différentes mais aussi de plages d'adresses différentes.

À la maison, Alice est raccordée à Internet grâce à une box. En plus d'assurer les communications locales, la box est aussi le routeur qui interconnecte le réseau local domestique d'Alice au réseau de l'opérateur. Dans cet exemple très simple, déterminer la route à prendre en fonction de la destination des données signifie, pour le routeur, choisir entre le réseau local ou le réseau de l'opérateur. Si, par exemple, Alice envoie un mail à Bob, le routeur envoie les données (le mail) vers le réseau de son opérateur car la destination est extérieure au réseau résidentiel d'Alice. Par contre, si Alice envoie un document à imprimer à son imprimante, le routeur ne transmettra pas les données (le document) vers l‘opérateur car l’imprimante est interne au réseau d’Alice.

IP, le protocole de l’Internet

Pour communiquer, deux personnes doivent parler la même langue et utiliser les mêmes coutumes. De la même façon, pour communiquer, deux entités réseau doivent se comprendre et donc parler la même langue et utiliser les mêmes principes d'échange. Le protocole de communication définit les règles et le format des échanges entre des entités distantes ainsi que la synchronisation de ces échanges dans le temps. Il y a des protocoles pour toutes sortes de fonctions réseau : routage, liaison de données, partage du support, client-serveur, navigation multimédia, courrier électronique...

Intéressons-nous à l'un de ces protocoles, le protocole IP (Internet Protocol), qui est le protocole dédié à l'interconnexion de réseaux différents. IP définit le format des unités de données (PDU - Protocol Data Unit) échangées entre les réseaux : les paquets, ainsi que les règles d'échange des paquets. Il ne modifie pas les données qui lui sont confiées et se contente de les relayer vers un autre réseau. Il a pour objectif d'être rapide et efficace. Il a été simplifié au maximum : il transmet directement les données dans le paquet par un fonctionnement en mode message (plus communément appelé datagramme), sans établir de connexion logique au préalable.

Pour assurer la continuité du transfert des paquets dans tout l’Internet, le protocole IP est partout. C’est-à-dire qu’il est présent dans tous les routeurs ou nœuds du réseau, ainsi que dans toutes les hôtes connectés à Internet. Ce protocole est implanté dans une couche logicielle du système d'exploitation des hôtes et des routeurs. Il permet d'uniformiser le réseau et de s'affranchir des différentes technologies de transmission. C'est en quelque sorte le langage commun (une espèce d'Espéranto) à l'ensemble des équipements de l'Internet. Le protocole IP définit, avec l'adresse IP, un système d'adressage global qui permet à tout hôte connecté de communiquer avec n'importe quel hôte disposant d'une adresse IP. Ainsi, parce qu'il est présent dans chaque hôte connecté au réseau et dans chaque routeur, le protocole IP permet la communication de bout en bout.

Le paquet IP

On a vu que le protocole IP définit une unité de transfert des données (PDU) qui est la même pour tous les réseaux. Cette unité de transfert s’appelle le paquet (également dénommé datagramme). Le paquet a une taille maximale qui dépend de la taille de la trame au niveau liaison. En effet, selon le principe d'encapsulation des protocoles, sur chaque segment de communication, le paquet est "véhiculé" dans la charge utile (le champ de données) d'une trame.

Le paquet IP se compose de 2 parties :

• l' en-tête IP contient les informations nécessaires à son routage vers sa destination finale, à savoir les deux adresses source et destination ;
• le champ de données qui contient les données de l'application - par exemple, tout ou partie d'un mail, d'une page Web ou d'un document à imprimer.

Ces données applicatives doivent être découpées en blocs transportables par un paquet. Par exemple, une application de transfert de fichier découpe un fichier en blocs de données, puis chaque bloc est encapsulé dans un paquet par ajout de l'en-tête. Ensuite, chaque paquet est transféré indépendamment les uns des autres sur la liaison.

Acheminement par paquet et relayage par les routeurs

Le transfert du fichier entre la machine d'Alice et le terminal de Bob consiste à envoyer une suite de paquets sur l'Internet. Les paquets sont envoyés en mode message (également appelé mode datagramme), indépendamment les uns des autres, de manière analogue aux lettres ou aux cartes postales échangées sur le réseau postal. Ils sont transférés de routeur en routeur d'un réseau à un autre.

Sur chaque routeur, le relayage consiste à recevoir un paquet depuis une interface réseau en entrée, d'examiner son en-tête, en particulier l'adresse de destination du paquet, et décider de l'interface de sortie, c'est-à-dire le prochain réseau sur lequel il sera retransmis pour atteindre le réseau sur lequel Bob est connecté. Le choix de l'interface de sortie en fonction de la destination a été précalculé par la fonction de routage et enregistré dans une table. Les paquets circulent ainsi de la source à la destination.

Conclusion : points clés d'IP

Pour résumer, le protocole IP utilise un mode de communication par paquets, de taille réduite, et acheminés en mode datagramme. Le protocole IP est mis en œuvre par les routeurs, équipements spécialisés qui assurent l’interconnexion et le relayage des paquets d’un réseau à l’autre entre la source et la destination.

Parce qu'il est présent dans tous les hôtes et les routeurs, le protocole IP permet d'uniformiser le réseau et de s'affranchir des différentes technologies de transmission sous-jacentes.