Les réseaux informatiques

Un réseau informatique est un ensemble d'appareils reliés entre eux afin d'échanger des données et de partager des ressources. Les ordinateurs, smartphones, tablettes, imprimantes, serveurs et nombreux autres équipements peuvent ainsi communiquer au sein d'un même réseau.

Un réseau peut être très simple. Deux ordinateurs reliés directement peuvent déjà échanger des fichiers. Dans une maison, plusieurs appareils peuvent être connectés au même réseau afin d'accéder à Internet, d'imprimer sur une même imprimante ou de communiquer entre eux. À une échelle beaucoup plus importante, des milliers de réseaux sont interconnectés pour former Internet.

Les connexions

Les appareils peuvent communiquer par une liaison filaire ou sans fil. Une connexion filaire utilise un câble pour transporter les informations. Les réseaux locaux utilisent notamment des câbles Ethernet équipés de connecteurs adaptés aux appareils.

Une connexion sans fil transmet les informations par ondes électromagnétiques. Le Wi-Fi permet de connecter de nombreux appareils à un réseau local sans utiliser de câble, tandis que le Bluetooth est principalement destiné aux communications à courte distance entre appareils.

Les liaisons filaires offrent généralement une connexion stable et peuvent atteindre des débits élevés. Les liaisons sans fil permettent davantage de mobilité, mais leur qualité dépend notamment de la distance, des obstacles et des perturbations radioélectriques.

Les différents types de réseaux

Les réseaux sont notamment distingués selon leur étendue géographique.

• PAN (Personal Area Network) : réseau personnel couvrant une très petite zone autour d'un utilisateur. Une montre connectée communiquant avec un smartphone constitue par exemple un réseau de ce type.
• LAN (Local Area Network) : réseau local couvrant une habitation, une salle, une école ou une entreprise.
• MAN (Metropolitan Area Network) : réseau couvrant une ville ou une zone géographique importante.
• WAN (Wide Area Network) : réseau étendu reliant des réseaux situés dans des régions ou des pays différents.

Internet constitue un immense ensemble de réseaux interconnectés. Il ne s'agit donc pas d'un seul réseau physique, mais d'une infrastructure mondiale composée de nombreux réseaux appartenant à différents organismes et opérateurs.

Les adresses des appareils

Pour qu'une donnée puisse atteindre le bon appareil, celui-ci doit pouvoir être identifié sur le réseau. Les communications utilisant le protocole IP s'appuient notamment sur des adresses IP.

Une adresse IPv4 est constituée de quatre nombres séparés par des points, par exemple 192.168.1.25. IPv6 utilise un espace d'adressage beaucoup plus vaste afin de pouvoir attribuer des adresses à un nombre considérable d'équipements.

Dans un réseau local, les appareils possèdent généralement des adresses privées qui permettent leur communication à l'intérieur du réseau. Une adresse publique peut être utilisée pour identifier un réseau ou un équipement depuis Internet.

Les données sont découpées en paquets

Les informations échangées sur un réseau ne circulent généralement pas sous la forme d'un fichier complet. Elles sont découpées en petits ensembles de données appelés paquets.

Chaque paquet contient notamment des informations permettant son acheminement et le traitement de son contenu. Les paquets peuvent traverser plusieurs équipements avant d'atteindre leur destination.

Lorsqu'un ordinateur télécharge un fichier, les nombreux paquets correspondant à ce fichier sont reçus puis réassemblés afin de reconstruire les données originales.

Les équipements du réseau

Différents équipements assurent les fonctions nécessaires à la circulation des données.

Un switch, ou commutateur, relie plusieurs appareils au sein d'un réseau local. Il reçoit les données et les transmet vers le port correspondant à l'équipement destinataire.

Un routeur relie plusieurs réseaux et détermine vers quel réseau les données doivent être envoyées. Dans une habitation, le routeur permet généralement aux appareils du réseau local de communiquer avec Internet.

Une carte réseau constitue l'interface qui permet à un ordinateur ou à un autre appareil de communiquer avec le réseau. Elle peut utiliser une connexion Ethernet ou une technologie sans fil.

Un point d'accès Wi-Fi fournit une connexion sans fil à des appareils situés dans sa zone de couverture. Il peut être intégré à un routeur ou fonctionner comme un équipement séparé.

Les protocoles de communication

Les appareils d'un réseau doivent utiliser des règles communes pour pouvoir communiquer. Ces règles sont appelées protocoles réseau.

Le protocole IP permet notamment d'adresser les données et de leur faire traverser différents réseaux. TCP assure une communication fiable en contrôlant notamment la réception des données et leur ordre.

D'autres protocoles remplissent des fonctions particulières. HTTP et HTTPS sont utilisés pour les échanges liés au Web. DNS permet de retrouver l'adresse IP correspondant à un nom de domaine. DHCP permet notamment d'attribuer automatiquement des paramètres réseau aux appareils.

Du nom de domaine au serveur

Lorsqu'un utilisateur saisit l'adresse d'un site Web, il utilise généralement un nom de domaine plutôt qu'une adresse IP. Le système DNS traduit ce nom en une adresse IP correspondant au serveur recherché.

L'appareil peut alors établir une communication avec le serveur. Les données circulent sous forme de paquets à travers différents réseaux et équipements jusqu'à atteindre leur destination.

Le serveur traite ensuite la demande et renvoie les données nécessaires. Le navigateur reçoit ces informations et les utilise pour afficher la page Web.

Les serveurs et les clients

Dans de nombreuses communications, un appareil joue le rôle de client et demande une ressource à un serveur. Le navigateur installé sur un ordinateur ou un smartphone constitue par exemple un client lorsqu'il demande une page Web à un serveur.

Un serveur est un ordinateur ou un système informatique conçu pour fournir des services à d'autres appareils. Il peut héberger des sites Web, stocker des fichiers, gérer des bases de données, transmettre des courriers électroniques ou fournir d'autres ressources.

Un même serveur peut répondre simultanément aux demandes de nombreux clients. Les grands services Internet utilisent généralement de nombreux serveurs répartis dans plusieurs centres de données.

Les réseaux locaux

Dans un réseau local, les appareils peuvent communiquer directement ou par l'intermédiaire d'un switch ou d'un point d'accès. Un ordinateur peut par exemple envoyer un document vers une imprimante connectée au même réseau sans passer par Internet.

Une entreprise peut également utiliser un réseau local pour permettre aux employés d'accéder à des serveurs internes, de partager des fichiers ou d'utiliser des imprimantes communes.

Le débit et la vitesse de transmission

La quantité de données pouvant être transmise pendant une durée donnée est appelée débit. Il est généralement exprimé en bits par seconde, avec des unités comme le Mbit/s ou le Gbit/s.

Un débit de 100 Mbit/s signifie qu'une liaison peut théoriquement transmettre jusqu'à 100 millions de bits par seconde dans les conditions correspondant à cette valeur. Le débit réellement obtenu dépend cependant de nombreux facteurs, notamment de la technologie utilisée, de la qualité de la liaison et de la charge du réseau.

Le débit ne doit pas être confondu avec le temps de propagation. Une donnée peut circuler très rapidement sur une liaison tout en nécessitant un certain temps pour parcourir la distance séparant l'émetteur du destinataire.

La communication sans fil

Dans un réseau sans fil, les données sont transportées par des ondes électromagnétiques. Le Wi-Fi utilise différentes bandes de fréquences radio afin de transmettre les informations entre les appareils et le point d'accès.

La qualité d'une connexion sans fil peut diminuer lorsque la distance augmente ou lorsque des murs et d'autres obstacles se trouvent entre les appareils. D'autres équipements utilisant des fréquences proches peuvent également provoquer des perturbations.

Les technologies sans fil utilisent différentes méthodes de modulation et de codage afin de représenter les données numériques sous la forme de signaux électromagnétiques pouvant être transmis dans l'air.

La sécurité des réseaux

Les réseaux doivent également protéger les données contre les accès non autorisés. Un réseau sans fil utilise notamment un mécanisme de chiffrement afin d'empêcher une personne située à proximité d'intercepter facilement les communications.

Les réseaux utilisent également des mécanismes d'authentification pour vérifier l'identité des utilisateurs ou des appareils. Des pare-feu peuvent filtrer certaines communications et empêcher des connexions non autorisées.

Sur Internet, les communications utilisant HTTPS sont chiffrées entre le navigateur et le serveur. Les données peuvent ainsi être protégées pendant leur transport contre une interception directe.

Les réseaux interconnectés

Les réseaux informatiques ne fonctionnent pas isolément. Un réseau local peut être relié à un autre réseau par un routeur, puis à d'autres réseaux encore. Cette organisation permet aux données de parcourir progressivement de grandes distances.

Lorsqu'un utilisateur consulte un site hébergé dans un autre pays, les paquets peuvent traverser plusieurs réseaux, routeurs et liaisons avant d'atteindre le serveur. Les réponses suivent ensuite le chemin inverse ou un autre chemin disponible.

Les opérateurs utilisent notamment des fibres optiques, des câbles sous-marins, des liaisons radio et des équipements de très grande capacité pour interconnecter les réseaux à l'échelle mondiale.

Le rôle des réseaux dans les appareils numériques

Les réseaux permettent aux appareils numériques de partager des informations et des ressources. Un ordinateur peut accéder à un serveur, un smartphone peut communiquer avec une montre connectée, une imprimante peut recevoir un document et un téléviseur peut recevoir une vidéo depuis un service en ligne.

Derrière chaque page Web consultée, chaque message envoyé, chaque fichier transféré ou chaque vidéo diffusée se trouve donc une succession de communications entre appareils, réseaux et équipements d'interconnexion.

Un réseau local, appelé LAN (Local Area Network), est un réseau informatique qui relie plusieurs appareils dans une zone géographique limitée. Cette zone peut correspondre à une maison, un appartement, une école, une entreprise, un hôpital ou un bâtiment.

Le réseau permet aux appareils de communiquer entre eux et d'échanger des données. Un ordinateur peut par exemple envoyer un document à une imprimante, accéder à un fichier stocké sur un autre ordinateur ou communiquer avec un serveur situé dans le même bâtiment.

Les appareils d'un réseau local

Un réseau local peut regrouper de nombreux types d'appareils : ordinateurs, smartphones, tablettes, imprimantes, téléviseurs connectés, consoles de jeux, caméras, serveurs et objets connectés.

Chaque appareil connecté au réseau constitue un hôte (host). Il peut envoyer et recevoir des données selon les fonctions qu'il possède et les autorisations qui lui sont accordées.

Un réseau local peut donc contenir des appareils très différents. Un ordinateur peut envoyer une impression à une imprimante, un smartphone peut communiquer avec un téléviseur connecté et plusieurs ordinateurs peuvent accéder à un même serveur de fichiers.

Relier les appareils

Les appareils d'un réseau local doivent pouvoir échanger des données. Ils sont reliés au réseau soit par une connexion filaire, soit par une connexion sans fil.

Une connexion filaire utilise généralement un câble Ethernet. Une connexion sans fil utilise notamment le Wi-Fi. Ces deux méthodes permettent aux appareils de communiquer sur un même réseau, avec des caractéristiques et des performances différentes.

Dans un réseau filaire comportant plusieurs appareils, les câbles sont généralement reliés à un switch. Le switch reçoit les données envoyées par un appareil et les transmet vers l'appareil auquel elles sont destinées.

Le rôle du switch

Un switch, ou commutateur réseau, permet de relier plusieurs appareils au sein d'un même réseau local. Il possède plusieurs ports auxquels peuvent être connectés des ordinateurs, des imprimantes, des serveurs ou d'autres équipements réseau.

Le switch identifie les appareils connectés à ses ports grâce à leurs adresses MAC. Lorsqu'il reçoit une trame destinée à un appareil particulier, il peut ainsi la transmettre vers le port correspondant plutôt que de l'envoyer inutilement à tous les appareils.

Dans une petite installation, le switch peut être intégré directement dans la box Internet ou le routeur. Il n'est alors pas nécessaire d'ajouter un switch séparé pour connecter quelques appareils.

Le rôle du routeur

Le routeur permet notamment de faire communiquer différents réseaux entre eux. Dans une installation domestique, il relie généralement le réseau local au réseau de l'opérateur qui donne accès à Internet.

Le routeur possède donc une fonction différente de celle du switch. Le switch permet principalement de relier les appareils à l'intérieur du réseau local, tandis que le routeur permet notamment de faire circuler les données d'un réseau à un autre.

Dans une maison, une box Internet regroupe souvent plusieurs fonctions dans un même appareil : routeur, switch, point d'accès Wi-Fi et parfois d'autres services réseau. L'utilisateur voit alors un seul équipement alors que plusieurs fonctions réseau sont assurées simultanément.

Les adresses des appareils

Pour communiquer sur un réseau utilisant le protocole IP, les appareils disposent d'une adresse IP. Cette adresse permet d'identifier une interface réseau et de déterminer vers quelle destination les données doivent être envoyées.

Dans un réseau local domestique, les appareils utilisent généralement des adresses IP privées. Par exemple, un ordinateur peut posséder l'adresse 192.168.1.20 tandis qu'une imprimante possède l'adresse 192.168.1.30.

Les adresses IP permettent aux appareils de déterminer la destination des paquets de données. Le fonctionnement précis des adresses IP, notamment les différences entre IPv4 et IPv6 et la notion de réseau et de sous-réseau, est étudié séparément.

Le partage des ressources

L'un des principaux intérêts d'un réseau local est le partage des ressources. Plusieurs appareils peuvent utiliser un même équipement ou accéder aux mêmes données sans que chaque appareil possède nécessairement son propre matériel.

• Imprimante partagée : plusieurs ordinateurs peuvent envoyer des documents à une même imprimante.
• Fichiers partagés : plusieurs utilisateurs peuvent accéder à des documents stockés sur un serveur ou un autre ordinateur.
• Serveur : un ordinateur spécialisé peut fournir des fichiers, des applications ou d'autres services aux appareils du réseau.
• Connexion Internet : plusieurs appareils peuvent utiliser la même connexion vers Internet grâce au routeur.

Par exemple, dans une maison, un ordinateur peut être connecté en Ethernet au routeur tandis qu'un smartphone et une tablette utilisent le Wi-Fi. Les trois appareils appartiennent au même réseau local et peuvent communiquer avec les équipements autorisés sur ce réseau.

Le réseau local et Internet

Un réseau local et Internet ne désignent pas la même chose. Un LAN correspond à un réseau limité à une zone donnée, tandis qu'Internet est un ensemble mondial de réseaux interconnectés.

Lorsqu'un ordinateur consulte un site Web, les données quittent généralement le réseau local par l'intermédiaire du routeur. Elles traversent ensuite plusieurs réseaux avant d'atteindre le serveur qui héberge le site.

À l'inverse, une communication entre deux appareils appartenant au même réseau local peut rester entièrement à l'intérieur de ce réseau. L'envoi d'un document d'un ordinateur vers une imprimante locale ne nécessite par exemple pas de passer par Internet.

Le réseau local à la maison

Une installation domestique simple peut être organisée autour d'une box Internet. La box relie le logement au réseau de l'opérateur et assure également plusieurs fonctions du réseau local.

Un ordinateur peut être relié à la box par Ethernet, tandis qu'un smartphone, une tablette et une console peuvent y être connectés en Wi-Fi. Tous ces appareils peuvent alors utiliser la connexion Internet et communiquer avec certains équipements du réseau local.

Lorsque davantage de connexions filaires sont nécessaires, un switch supplémentaire peut être relié à la box. Il fournit alors plusieurs ports Ethernet supplémentaires pour connecter d'autres appareils.

Le réseau local dans une entreprise

Dans une entreprise, le réseau local peut être beaucoup plus important. Des dizaines, des centaines ou des milliers d'appareils peuvent être reliés à plusieurs switches, routeurs, points d'accès et serveurs.

Des serveurs peuvent centraliser les fichiers, les comptes des utilisateurs, les sauvegardes ou certains services. L'organisation du réseau permet également de contrôler les accès et de séparer certains équipements ou utilisateurs.

La gestion d'un réseau d'entreprise nécessite donc une configuration plus complexe que celle d'un réseau domestique. Des administrateurs réseau surveillent les équipements, les connexions, les performances et la sécurité de l'ensemble.

La sécurité du réseau local

Un réseau local doit être protégé contre les accès non autorisés. Une personne ou un appareil qui obtient un accès au réseau peut potentiellement communiquer avec d'autres équipements selon les règles de sécurité mises en place.

La protection repose notamment sur l'authentification, le chiffrement des connexions sans fil, les pare-feu, la gestion des autorisations et la séparation de certains réseaux. Les appareils et les équipements réseau doivent également être maintenus à jour afin de corriger les failles de sécurité.

Dans une entreprise, il est fréquent de séparer le réseau destiné aux employés d'autres réseaux, par exemple celui destiné aux visiteurs. Cette séparation limite les communications possibles entre les différents groupes d'appareils.

Le fonctionnement général d'un LAN

Un réseau local permet donc de relier plusieurs appareils dans une zone limitée afin qu'ils puissent échanger des données et partager des ressources. Les switches assurent principalement les communications au sein du réseau local, tandis que les routeurs permettent notamment de communiquer avec d'autres réseaux.

Une installation peut ainsi réunir des ordinateurs, des smartphones, des imprimantes et des serveurs autour d'un même réseau. Les données circulent entre ces appareils selon les protocoles réseau et les adresses utilisées pour identifier leurs destinations.