Internet

1) Introduction

Ce qu'en dit le programme...

Grâce à sa souplesse et à son universalité, internet est devenu le moyen de communication principal entre les hommes et avec les machines.

2) Repères historiques

Ce qu'en dit le programme...

Dès les années cinquante, les ordinateurs ont été mis en réseau pour échanger des informations, mais de façon très liée aux constructeurs d’ordinateurs ou aux opérateurs téléphoniques. Les réseaux généraux indépendants des constructeurs sont nés aux États-Unis avec ArpaNet (1970) et en France avec Cyclades (1971). Cet effort a culminé avec internet, né en 1983.

3) Le protocole TCP/IP

Ce qu'en dit le programme...

Internet est défini par le protocole IP (Internet Protocol), ensemble de normes qui permettent d’identifier et de nommer de façon uniforme tous les ordinateurs ou objets qui lui sont connectés. IP est accompagné de protocoles de transmission pour transférer l’information par paquets, le principal étant TCP/IP (Transmission Control Protocol). De nature logicielle, internet s’appuie sur une grande variété de réseaux physiques où IP est implémenté. Il uniformise l’accès à tous les ordinateurs, les téléphones et les objets connectés.

Le principe d'internet est d'être le plus robuste possible en cas de déconnexion de câbles entre les différents noeuds du réseau. Ainsi la circulation des paquets est adaptative et change en fonction des besoins. Si ordinateur A envoie 2 paquets à un ordinateur B, rien ne dit que ces 2 paquets emprunteront la même route !
Sur ce réseau, chaque ordinateur se verra attribuer une adresse IPv4 sur 32bits, décomposée en 4 octets.
ex : 192.168.0.65 Remarque :
  • les octets étant séparés par un point, chaque nombre ne peut pas dépasséer 28-1 = 255
    Ainsi 168.352.12.3 ne peut pas être une adresse IP.
  • Le nombre maximum d'adresses avec IPv4 est de 232= 4,3 milliards. Ce nombre semble énorme mais il arrive déjà à saturation !
    Pour s'affranchir de cette limitation, l'adressage IPv6 code ces adresses sur 128 bits, permettant d'attribuer 3.4×1038 adresses différentes.
Le protocole TCP/IP est double :
  • TCP se charge de mettre en forme les données à transférer sous la forme de petits paquets qui circuleront de façon indépendante.
    Ce qui est intéressant, c'est que ce protocole inclus un accusé de réception qui permet à l'ordinateur émetteur que le message a bien été reçu, et de le réenvoyer au besoin, mais également une somme de contrôle qui permettra au destinataire de savoir si le message reçu est bien identique au message envoyé.
  • IP qui va "envelopper" (on dit encapsuler) le paquet TCP et permettre son transfert à travers le réseau jusqu'au destinataire

Schéma d'un paquet TCP/IP
Inconvénient : Bien que ce système permette de garantir que les données ont bien été reçues et n'ont pas été corrompues, ce qui était l'objectif initial du réseau, il doit s'adapter à l'utilisation principale qui en est faite actuellement : le streaming.
Internet ne garantit pas l'ordre temporel d'arrivée des paquets au destinataire. Cela pose problème lorsque les données ne sont pas reçues dans l'ordre puisque la vidéo n'est pas préalablement stockée sur votre machine avant de la visionner. Pour cette raison, les applications vidéo utilisent un "tampon" (ou buffer) qu'elles attendent d'avoir rempi avant de lancer la vidéo.
4) Adresses IP et tables de routage
Au sein d'un réseau, chaque machine doit disposer d'une adresse IP unique :

Exemple de réseau intranet
Cependant, si l'ordinateur 192.168.0.10 veut transférer un message à l'ordinateur 192.168.0.20, comment les switches (ou commutateurs réseau) qui relaient le message peuvent-ils savoir par quel câble il convient de le faire passer ?
→Chaque switch et routeur construit dans un premier temps une table de routage qui lui permet de savoir sur quel port chaque machine du réseau est accessible.
Exemple :

Exemple de réseau simple
Lors de son branchement, chaque ordinateur va se signaler en envoyant un paquet spécial. Prenons l'exemple de la machine ayant l'IP 192.168.1.25 :
  • le switch B va recevoir le paquet via son port 2, il notera donc 2 → 192.168.1.25
  • le routeur va recevoir le paquet via son port 2, il notera donc 2 → 192.168.1.25
  • le switch A va recevoir le paquet via son port 4, il notera donc 4 → 192.168.1.25
Chaque ordinateur fera de même à intervalle déterminé, les 3 tables de routages seront donc :
Switch ASwitch BRouteur
1 : 192.168.1.15
2 :
3 : 192.168.1.20
4 : 192.168.1.25
     192.268.1.80
1 :
2 : 192.168.1.25
3 : 192.168.1.80
4 : 192.168.1.15
     192.168.1.20
1 : 192.168.1.15
    192.168.1.20
2 : 192.168.1.25
     192.168.1.80
5) Serveurs DNS
Lorsque vous souhaitez visualiser un site internet, vous écrivez généralement son adresse internet dans la barre dédiée de votre navigateur.

Exemple d'adresse internet
Comment votre ordinateur (ou votre téléphone) peut-il connaître l'adresse IP du serveur hébergeant le site ?
On peut voir que l'ordinateur est parfaitement capable de déterminer cette adresse en utilisant la commande ping dans l'invite de commande.
Avec Windows, il suffit de taper cmd dans le menu démarrer.

Résultat de la commande ping sur le site pixees.fr
On constate à cette occasion que le site pixees.fr dispose de l'adresse 128.93.162.128. Par conséquent, si vous écrivez cette adresse IP directement dans votre navigateur internet, vous tomberez sur le site pixees.fr !
Cela ne nous dit pas comment notre machine est capable de convertir une adresse internet en adresse IP !
Cela n'est possible que grâce au serveur DNS.
Sans l'adresse IP d'un tel serveur en mémoire dans votre ordinateur, impossible de faire le lien entre adresse internet et adresse IP : vous ne pourrez plus visualiser aucun site, mais votre ordinateur ne pourra plus se mettre à jour, ni lancer une partie de jeu en ligne ou regarder une vidéo en streaming via votre application Netflix/Amazon/Disney !
Les "box" actuelles mais également vos opérateurs téléphoniques vous fournissent l'adresse IP de leur propre serveur DNS lorsque votre ordinateur/téléphone se connecte au réseau.
Avec windows, on peut connaître l'adresse du serveur DNS utilisé à l'aide de la commande ipconfig /all dans l'invite de commande.

Résultat de la commande ipconfig/all sur mon ordinateur : j'utilise les serveurs DNS 8.8.8.8 et 8.8.4.4 (google)
Le serveur DNS est un annuaire qui stocke les adresses IP correspondant aux adresses internet sur lesquelle vous souhaitez vous rendre. A chaque connexion à la page "bernon.fr", votre ordinateur va interroger le DNS qu'il a en mémoire afin d'avoir l'adresse IP correspondant à l'adresse internet que vous avez saisie. Une fois la réponse obtenue, il ira interroger l'adresse IP
Intérêts :
  • Pratique : l'adresse IP peut varier au cours du temps, si le site est hébergé par un autre serveur. Il est également possible que les gros sites internet soient hebergés par différents serveurs. C'est transparent pour vous, mais si vous allez sur google.fr ou amazon.fr lorsque vous serez dans un autre pays, il est possible que l'adresse IP que vous consulterez ne sera pas la même
  • Juridique : la justice Française peut ordonner le déréférencement d'un site internet ne respectant pas la Loi. Beaucoup de sites internets sont hébergés dans d'autres pays et la loi Française ne peut s'appliquer à eux. Dans ce cas, une solution est de demander aux opérateurs Français d'effacer de leur DNS les adresses IP correspondant à ces sites internet. Ainsi, le site ne semblera plus accessible pour les usagers Français.
Les machines

Ce qu'en dit le programme...

Réseau mondial, internet fonctionne à l’aide de routeurs, de lignes de transmissions à très hauts débits (fibres optiques) entre routeurs, de réseaux de téléphonie mobile, et de réseaux locaux. Ses protocoles étant logiciels, il peut s’appuyer sur n’importe quel réseau physique qui les implémente : 4G, Ethernet, ADSL, Wi-Fi, Bluetooth, etc. TCP/IP n’est pas implémenté dans l’infrastructure, mais dans chacun des ordinateurs connectés, et un serveur DNS est aussi un ordinateur connecté. Des mécanismes complexes assurent la continuité de la connexion, par exemple pour passer sans interruption de téléphonie 4G au Wi-Fi, ou son ubiquité, par exemple pour passer de façon invisible d’antenne à antenne avec un téléphone portable quand on voyage.

Dans les réseaux pair-à-pair s’appuyant sur internet et souvent utilisé pour le transport de vidéos, chaque ordinateur sert à la fois d’émetteur et de récepteur.

Impacts sur les pratiques humaines

Ce qu'en dit le programme...

Internet a fait progressivement disparaître beaucoup des moyens de communication précédents : télégramme, télex, le courrier postal pour une bonne partie, et bientôt le téléphone fixe grâce à VoIP (voix sur IP). Son trafic prévu pour 2021 est de 3.300 milliards de milliards d’octets (3,3 × 1021 octets). Internet a aussi ses problèmes : absence de garantie temporelle sur l’arrivée des paquets et possibilité d’attaques par saturation en envoyant un très grand nombre de messages à un site donné, pour y provoquer un déni de service.

La neutralité du Net, présente dès l’origine du réseau, exprime l’idée que les routeurs doivent transmettre les paquets indépendamment du type de leur contenu : texte, vidéo, etc. Mais elle est constamment remise en cause par certains lobbies industriels.

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