Voici le schéma d'un petit réseau local sur lequel figurent :
Des ordinateurs portables et fixes ;
Une imprimante ;
Deux switchs réseau reliés entre eux.
Connexions filaires
Les ordinateurs sont reliés au switch (appelé aussi commutateur réseau) par un câble Ethernet via des prises RJ45. De plus chaque ordinateur (ainsi que l'imprimante) est équipé d'une carte réseau pour permettre la communication avec les switchs.
Connexions sans fil
Il est également possible de construire un réseau non filaire : par exemple un réseau Wifi. Dans ce cas l'ordinateur communique par ondes avec un point d'accès sans fil à partir d'une carte Wifi.
Adresse MAC
Dans un LAN, tous les systèmes possèdent une adresse pour les identifier : l'adresse-MAC pour Media Access Control.
Les adresses-MAC sont les adresses physiques/matérielles des systèmes : elles ne peuvent pas être changées. On les écrit avec six nombres hexadécimaux séparés par le symbole « : ». Chaque nombre représente 1 octet et varie de 00 à ff.
Pour communiquer sur le réseau, chaque machine (ordinateur, imprimante ou autre) est identifiée par un numéro que l'on nomme l'adresse IP (IP pour Internet Protocol).
Structure d'une adresse IP
Une adresse IP est composée d'une suite de 4 nombres compris entre 0 et 255.
Exemple
174.12.240.2
Contrairement aux adresses MAC, les adresses IP sont facilement modifiables : on dit qu'elles sont logiques/logicielles.
Noms de domaine et DNS
Pour se connecter à un serveur informatique, l'utilisateur ne donne pas son adresse IP, mais un nom de domaine (par exemple www.wikipedia.org).
Ce nom de domaine est ensuite résolu en adresse IP par l'ordinateur de l'utilisateur en faisant appel au système de noms de domaine (DNS).
L'envoi d'une commande ping dans une fenêtre terminal permet de connaître l'adresse IP d'un serveur internet :
Ici, l'adresse IP correspondant au nom de domaine www.wikipedia est 91.198.174.192.
Identification réseau et machine
Une partie de l'adresse IP permet d'identifier le réseau auquel appartient la machine et l'autre partie de l'adresse IP permet d'identifier la machine sur ce réseau.
Classification des adresses IP (jusqu'aux années 1990)
Jusqu'aux années 1990, les adresses IP étaient réparties en classe : A, B, C.
Réseau de classe A : adresse réseau : a.0.0.0 (avec a qui doit être compris entre 1 et 126)
Réseau de classe B : adresse réseau : a.b.0.0 (avec a qui doit être compris entre 128 et 191)
Réseau de classe C : adresse réseau : a.b.c.0 (avec a qui doit être compris entre 192 et 223)
Le nombre d'adresses IP possibles est de $256^4 = 4\ 294\ 967\ 296$.
Exemple
Soit trois machines A, B et C représentées respectivement par les adresses IP 192.168.5.1 ; 192.168.5.10 et 192.168.2.1.
Les machines A et B pourront communiquer entre elles car les 3 premiers octets de leur adresse IP sont identiques (192.168.5) : A et B ont la même adresse réseau : 192.168.5.0.
Mais les machines A et C ne pourront pas communiquer car elles n'ont pas la même adresse réseau (192.168.5.0 et 192.168.2.0).
Du fait de la pénurie d'adresses IP, cette notion de classe a été supprimée et a été remplacée par la notion de masque de sous-réseau.
Évolution vers IPv6
De plus, un nouveau système d'adressage se met en place progressive. Il s'agit des adresse IPv6 (en remplacement des d'adresses IPv4).
Les adresses IPv6 sont codés sur 128 bits (alors que les adresses IPv4 sont codés sur 32 bits).
Ainsi le nombre d'adresses IPv6 disponibles est de $2^{128}$ qui est un nombre très grand !
Une adresse IPv6 est une suite de 8 nombres hexadécimaux codés sur 1 octet et séparés par :
L'ensemble des règles qui permettent à 2 ordinateurs de communiquer ensemble via un réseau s'appelle un protocole.
Origine des protocoles TCP et IP
En 1974 Vint Cerf et Bob Khan mettent au point les protocoles TCP et IP afin d'interconnecter différents réseaux hétérogènes (par exemple Arpanet). C'est la naissance d'Internet.
TCP signifie Transmission Control Protocol. IP signifie Internet Protocol.
Principe de fonctionnement des protocoles TCP et IP à partir d'un exemple
Une machine A d'adresse IP 190.120.10.1 souhaite envoyer le message "Bonjour" à une machine B d'adresse IP 204.67.12.3 via Internet.
Protocole IP
Le protocole IP va encapsuler le message avec les adresses de l'émetteur et du destinataire :
Le message peut être acheminé ensuite en transitant par des routeurs IP vers l'ordinateur B du destinataire. Le protocole IP va permettre d'assurer le routage des messages, en identifiant avec une adresse IP unique chaque machine de l'internet.
Protocole TCP
Mais l'utilisation du protocole IP seul n'est pas suffisante.
Situations que IP seul ne peut pas traiter
Quand on envoie un paquet IP sur Internet, il passe par des dizaines d'ordinateurs. Et il arrive que des paquets IP se perdent ou arrivent en double exemplaire.
La taille des paquets IP est limitée (environ 1500 octets). Comment faire pour envoyer des données de plus de 1500 octets ?
Le protocole TCP a été conçu pour répondre à ces problématiques.
Capacités du protocole TCP
TCP est capable :
De vérifier que le destinataire est prêt à recevoir les données ;
De découper les gros paquets de données en paquets plus petits pour que IP les accepte ;
De numéroter les paquets, et à la réception de vérifier qu'ils sont tous bien arrivés, de redemander les paquets manquants et de les réassembler dans le bon ordre.
Des accusés de réception sont envoyés pour prévenir l'expéditeur que les données sont bien arrivées.
Exemple d'échanges TCP/IP
Voici en version très schématisée les échanges entre les deux ordinateurs A et B pour l'envoi du message "Bonjour. Tu vas bien ? On se voit bientôt" en supposant que le message sera découpé en 3 segments TCP.
La transmission d'information dans un réseau informatique
En réalité, la transmission d'une information à travers un réseau informatique depuis le transfert physique des bits entre les équipements réseau jusqu'à sa visualisation par un logiciel est relativement complexe.
Le modèle OSI
Le modèle OSI (de l'anglais Open Systems Interconnection) est une norme de communication, en réseau, de tous les systèmes informatiques. Le modèle comporte sept couches.
Organisation des couches OSI
Les quatre couches inférieures sont orientées communication et sont fournies par un système d'exploitation et par le matériel. Les trois couches supérieures sont orientées application et réalisées par des bibliothèques ou des programme spécifiques.
Le modèle TCP/IP
Le modèle TCP/IP est plus simple. Il ne comporte que quatre couches liaison, Internet, transport et application.
Échanges via un navigateur internet
On peut représenter les échanges via un navigateur internet entre deux ordinateurs par le schéma suivant
Protocoles et couches
Le protocole HTTP agit sur la couche application sous la forme de requêtes.
Le protocole TCP intervient dans la couche Transport sous la forme de segments.
Le protocole IP intervient dans la couche Internet sous la forme de paquets.
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