La circulation des données sur Internet

Le protocole IP

Le protocole IP

 

Le protocole de communication TCP/IP permet de décrire le fonctionnement d’internet. Internet peut se traduire par réseau de réseaux. Internet n’est donc pas un unique réseau qui couvre l’ensemble de la planète mais plutôt un ensemble de petits réseaux interconnectés et indépendants entre eux qui forment un maillage gigantesque. Cependant, ces réseaux peuvent communiqués entre eux, grâce notamment au protocole TCP/IP. 

Tous les objets connectés à un réseau (machines, ordinateurs, …) peuvent s’échanger des informations selon le protocole IP (Internet Protocole). En effet, sur un réseau, chaque machine possède une adresse qui lui est propre, représentée par 4 valeurs, codée chacune sur 1 octet, soit 8 bits. Avec 8 bits, il est possible de coder $2^8 = 256$ valeurs différentes, variant de 0 à 255. La norme actuelle est IPv4, car une adresse IP est constituée de 4 octets.

Exemple : 

192.168.1.0

Il existe aussi la norme IPv6 qui permet d’écrire une adresse avec 6 octets. Augmenter le nombre d’octets augmente considérablement le nombre d’adresses IP disponibles sur la planète, permettant de construire des réseaux de plus grande taille. 

 

Masque de sous-réseau

 

Une adresse masque de sous-réseau est toujours associée à une adresse IP, qui permet de séparer dans l’adresse IP la partie réseau de la partie hôte. 

Exemple :

On considère le masque réseau suivant : 255.255.255.0
La valeur 255 indique que l’octet est gardé pour la partie réseau et la valeur 0 indique que l’on sépare le numéro de la partie haute. 

On considère l’adresse suivante : 192.168.1.100, à laquelle on associe le masque de sous réseau 255.255.255.0 :

Partie Réseau Partie hôte
192.168.1 .100
255.255.255 .0

Les valeurs 255 conservent la partie réseau et la valeur 0 conserve la partie hôte. Ainsi, le nom générique de tous les ordinateurs connectés à ce réseau est 192.168.1.0.

Toutes les machines possédant la même partie réseau peuvent communiquer entre elles grâce au protocole IP. 

Les machines dont les adresses sont 192.168.1.100 et 192.168.1.13 peuvent communiquer entre elles. 

 

Les classes d’adresses

 

Les adresses IP sont classées en trois catégories.

L’adresse de classe C possède trois octets pour la partie réseau et un pour la partie hôte, qui permet donc de connecter au même réseau 255 appareils. ll s’agit de la classe la plus répandue, essentiellement utilisée pour les réseaux privés où peu de machines sont connectées. 
Exemple : 

Partie Réseau Partie hôte
192.168.1 .100

 

L’adresse de classe B possède deux octets pour la partie réseau et deux pour la partie hôte, ce qui permet de connecter $2^{16}$ ordinateurs sur le réseau.

Exemple : 

Partie Réseau Partie hôte
192.168 .23.100

 

L’adresse de classe A possède un octet pour la partie réseau et trois pour la partie hôte.

Exemple : 

Partie Réseau Partie hôte
67. .10.10.10

Les adresses de classes A et B sont assez peu répandues car il n’est pas souvent nécessaire de connecter $2^{16}$ ordinateurs. 

Il existe d’autres adresses particulières, comme l’adresse de passerelle.

 

Interconnecter des réseaux

 

Il est possible de sortir d’un réseau grâce à un routeur qui permet d’interconnecter des réseaux entre eux, qui possèdent des adresses IP réseaux différentes. Pour se connecter au routeur, et accéder à sa table d’adressage, il faut connaitre l’adresse passerelle qui permet de rentrer dans le routeur. Cette adresse se termine généralement par .1. C’est une adresse réservée qu’il faut configurer sur les machines pour accéder au routeur. 
Une fois dans le routeur, ce dernier connait l’adresse de toutes les parties réseaux des appareils qui sont connectés à sa table et permet alors de rediriger les informations dans le bon réseau à la bonne machine. 

Enfin, il est possible d’accéder au paramètre de sa carte réseau grâce à la commande IP config. 

On a alors accès à trois adresses évoquées dans le cours :
– l’adresse IP de la machine, se terminant par .100
– l’adresse de sous réseau, permettant de déterminer la partie hôte et la partie réseau
– l’adresse de passerelle permettant de se connecter au routeur

Le routage

Le routage

 

Nous nous intéressons ici à la manière dont s’organisent les réseaux.
Dans la marine, le routage désigne la route que doit suivre un navire pour arriver à destination : c’est aussi le cas sur internet, où les données envoyées sur un réseau doivent être dirigées au sein de ce dernier pour parvenir au bon destinataire. 

Le mot internet vient de l’anglais inter-network, signifiant réseau de réseaux. Internet n’est donc pas un unique réseau connectant l’ensemble des machines de la planète. Il s’agit en réalité de plusieurs réseaux interconnectés entre eux. L’action de routage permet donc de se repérer sur cet ensemble de réseaux. Un réseau n’est pas hiérarchique : il n’existe pas de machine centrale pilotant l’ensemble des sous-réseaux.

Un réseau local est un réseau entre un ensemble de machines ou d’ordinateurs connectés entre eux à petite échelle. Pour connecter plusieurs machines sur un même réseau local, on utilise un switch ou commutateur. Les machines d’un même réseau possèdent toutes la même partie réseau de l’adresse IP. Le routeur permet de sortir d’un réseau local en connectant différents réseaux entre eux et possède une adresse de passerelle. 

Pour effectuer un routage, on utilise des adresses IP, qu’il ne faut pas confondre avec les adresses MAC, qui sont une adresse physique associée à chaque carte réseau et sont composées de 6 octets. Chaque machin connectée au réseau possède une unique adresse MAC, unique au monde. 
Exemple : 5E:FF:32:CE:13:A2

Le routage sur internet implique de nombreuses machines qui respectent le protocole IP pour transmettre un message. L’essentielle de ces machines sont des routeurs, qui connectent ainsi plusieurs réseaux et exécutent un programme destiné à orienter les paquets. 
Internet est donc un ensemble de routeurs interconnectés entre eux et chaque routeur gère un réseau local.

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Le protocole internet ne décide pas d’une route unique à emprunter pour acheminer l’information. En effet, en cas de pannes, de câbles déconnectés, … l’information peut suivre des chemins détournés pour arriver à destination. Une fois les paquets parvenus chez le destinataire à partir de plusieurs chemins de routage possibles, le protocole TCP reconstitue la donnée initiale. 

Ce principe de chemins multiples que peut prendre l’information s’appelle la commutation de paquets. Mais ce procédé de routage a des limites. En effet, rien ne garantie que le paquet de données arrive rapidement à destination. De plus, un paquet a une durée de vie limitée : le passage dans un routeur provoque la décroissance d’un compteur initialisé à 255. Une fois la valeur 0 atteinte, le paquet de données est détruit. Ainsi, un paquet peut effectuer 255 sauts dans un réseau de routeurs.  

La transmission de données par paquets

La transmission de données par paquets

 

On s’intéresse à l’envoi de données sur internet, qui peut être assimilé à l’envoi d’un colis sur le réseau postal, en suivant un protocole précis : le protocole TCP/IP.

 

La première étape pour un colis consiste à l’emballer puis à y inscrire l’adresse du destinataire. Une fois sur le réseau postale, le colis est transféré à différents centres d’acheminement, jusqu’à arriver à sa destination finale. 

Sur internet, le protocole est similaire. Une adresse IP est associée à la donnée. Cette adresse associe une machine à un réseau. Cette donnée parcourt ensuite le réseau, en étant aiguillée en fonction de son adresse IP, jusque’à son destinataire. 

 

La différence majeure entre les deux protocoles est que sur internet, la donnée est découpée en plusieurs paquets. Un fichier de plusieurs gigaoctets est fragmenté en paquets dont la taille maximale est de 1500 octets. Ces paquets sont envoyés sur le réseau puis ré-assemblés chez le destinataire, pour reconstituer la donnée initiale. 

Le découpage des données s’effectue selon le protocole TCP, qui signifie Transmission Control Protocole. Ce protocole numérote chaque paquet pour que le destinataire puisse reconstituer la donnée initiale et vérifie aussi que le destinataire est prêt à recevoir les paquets. 

 

On retiendra alors qu’en envoyant des données sur internet, ces dernières possèdent deux entêtes :
– les adresses IP de l’émetteur et du destinataire, pour se repérer sur le réseau.
– une entête TCP, qui découpe les données en paquets, les numérote et les ré-assemble une fois arrivées chez le destinataire.