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 A	Switch B	Routeur
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.

6) Le peer-to-peer

Une bonne vidéo récapitulative proposée par le vidéaste Théorisons résume le principe de fonctionnement des réseaux pair à pair :

Cliquez sur l'image pour voir la vidéo (Youtube)

Voici le résumé des questions abordées autour des réseaux pair à pair :

Qu’est-ce qui caractérise les machines d’un réseau pair-à-pair ?
Dans un réseau pair à pair, toutes les machines sont à la fois client et serveur, contrairement notamment au téléchargement direct dans lequel les machines des utilisateurs sont clientes et se connectent toutes à un même serveur.
En quoi consiste le protocole BitTorrent ?
Le protocole BitTorrent s’utilise au travers d’un logiciel présent sur chaque machine qui va se charger pour chaque fichier téléchargé de télécharger depuis plusieurs sources les parties manquantes et de mettre à disposition les parties déjà récupérées. Il permet donc de partager plus rapidement un fichier.
Quels peuvent être les intérêts du pair-à-pair ?
Pour une entreprise avoir recours au pair à pair permet d’utiliser les machines de ses utilisateurs comme serveurs pour ses propres logiciels. Elles n’ont donc pas à payer le coût de l’infrastructure (centre de données et bande passante). Le stockage peut également être plus robuste car si une partie des machines n’est plus disponibles, les fichiers seront récupérés depuis les ordinateurs toujours en ligne.
Enfin, chaque connexion est utilisée de façon optimale, ce qui permet de mieux gérer le réseau et d’accélérer les téléchargements.
En quoi le pair-à-pair peut-il être illégal ?
Le pair à pair n’est pas illégal, c’est l’usage que l’on en fait qui peut l’être. Les fichiers numériques sont soumis au droit d’auteur et il convient de s’assurer qu’il est légal de partager un fichier notamment en prenant connaissance de sa licence. De même dans le cas d’un téléchargement, il est nécessaire de s’acquitter des droits d’auteur le cas échéant.
CONCLUSION : le pair-à-pair est-il un danger ou une opportunité ?
Si le pair à pair est massivement utilisé par les entreprises pour le déploiement de leurs mises à jour, c’est grâce à la fiabilité du protocole bittorrent. En leur permettant d’économiser sur les frais d’infrastructure et en optimisant la rapidité des transferts de fichiers, elles font "coup double".
Pour les utilisateurs, cela permet également un partage facilité au sein d’une communauté qui n’aura pas à se préoccuper d’investir dans un dispositif de stockage numérique, tout en s’assurant que leurs données seront disponibles partout, tout le temps.
Cependant, comme dans presque toutes les inventions humaines, l’échange pair à pair peut être détourné vers un usage illicite. Il est donc important de s’assurer que nous avons le droit de télécharger le fichier qui nous intéresse, mais également se prémunir contre la possibilité d’un piratage de notre système informatique, rendu possible par le caractère publique de notre adresse IP (fort heureusement, l’usage répandu des "box internet" fait que nos ordinateurs ne sont pas directement accessibles sur les réseaux)

7) localisation des données

Il est possible de déterminer l'emplacement géographique de certains sites internet
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Pour résumer :

La commande nslookup permet à partir du nom du site de trouver l'adresse du serveur qui l'héberge
Des services en ligne (iplocation.net ou geoipview.com ou hostip.fr ).
La commande tracert permet de savoir par quels serveurs ont transité vos données depuis votre machine jusqu'au serveur du site internet.
Des services en ligne (geolocalisation.chgm.eu ou geotraceroute.com/) permettent de visualiser le trajet emprunté sur une carte.
L'extension (.fr ou .com) ne présage en rien de l'emplacement géographique du site internet.

Un DM sur la différence entre temps de latence et temps de transfert a été donné :
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Pour résumer :

La commande ping permet d'une adresse ip de connaître le temps que met à serveur à répondre.
Cette valeur dépend bien sûr de la distance qui vous sépare, mais aussi de la nature de votre connexion à internet.
La latence correspond au temps qui sépare l'envoi d'une requête et la réception de la réponse.
Elle est indiquée par la commande ping
La vitesse de transfert correspond au rapport entre le volume (en bits, octets) de données transférées et le temps (en secondes) que cela a pris.

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.