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.

Internet est un réseau mondial de réseaux informatiques. Il relie entre eux des millions de réseaux appartenant à des particuliers, des entreprises, des écoles, des universités, des administrations et de nombreux autres organismes.

Internet n'est donc ni un ordinateur géant, ni un immense disque dur, ni un lieu unique dans lequel seraient stockées toutes les informations. Les données sont réparties sur une très grande quantité d'ordinateurs et de serveurs situés dans différents endroits du monde.

La connexion à Internet

Pour accéder à Internet, un appareil doit être relié à un réseau qui possède un accès à Internet. À la maison, les ordinateurs, smartphones et autres appareils sont généralement reliés à une box Internet. La box communique avec le réseau d'un fournisseur d'accès à Internet, appelé FAI.

Le FAI relie ensuite le réseau de l'utilisateur à son propre réseau, lui-même connecté à d'autres réseaux. La communication peut ainsi se poursuivre jusqu'au réseau dans lequel se trouve le serveur recherché.

Une connexion Internet peut utiliser différentes technologies pour relier l'utilisateur au réseau de son FAI : fibre optique, câble, réseau mobile, Wi-Fi ou satellite. Une fois la connexion établie, les données peuvent circuler entre le réseau local et Internet.

Les réseaux qui composent Internet

Internet fonctionne grâce à l'interconnexion de nombreux réseaux. Un réseau local peut être relié au réseau d'un fournisseur d'accès, qui est lui-même relié à d'autres réseaux appartenant à des opérateurs, des entreprises ou de grandes infrastructures de télécommunication.

Ces réseaux sont reliés par des routeurs. Un routeur reçoit des données et détermine vers quel autre réseau elles doivent être envoyées pour se rapprocher de leur destination.

Les grandes infrastructures d'Internet utilisent notamment des fibres optiques et de nombreux câbles sous-marins pour transporter les données sur de longues distances. Des liaisons radio et satellitaires sont également utilisées dans certaines situations.

Les données sont découpées en paquets

Lorsqu'un appareil envoie des données sur Internet, celles-ci ne sont généralement pas transmises comme un seul bloc. Elles sont découpées en petits ensembles appelés paquets.

Chaque paquet contient notamment des informations permettant de déterminer sa destination. Les équipements du réseau utilisent ces informations pour faire progresser les paquets d'un réseau à l'autre.

Les paquets appartenant à une même communication peuvent emprunter des chemins différents selon l'état du réseau. À leur arrivée, les données sont réassemblées afin de reconstituer les informations transmises.

Cette organisation permet au réseau de s'adapter aux changements de circulation et aux éventuelles indisponibilités de certains équipements. Le fonctionnement exact dépend des protocoles utilisés pour assurer le transport des données.

Les protocoles d'Internet

Les appareils connectés à Internet doivent utiliser des protocoles de communication communs. Un protocole est un ensemble de règles définissant la manière dont les appareils échangent des données.

L'ensemble de protocoles appelé TCP/IP constitue la base du fonctionnement d'Internet. IP permet notamment d'adresser les appareils et d'acheminer les paquets vers leur destination. TCP permet notamment d'assurer une transmission fiable des données lorsque cette fiabilité est nécessaire.

D'autres protocoles sont utilisés pour des fonctions particulières. Le DNS permet notamment de traduire les noms de domaine en adresses IP, tandis que HTTP et HTTPS sont utilisés notamment pour les communications du Web.

Exemple : consulter un site Web

Lorsqu'un utilisateur saisit l'adresse d'un site dans un navigateur, plusieurs opérations sont nécessaires avant que la page apparaisse à l'écran.

Le navigateur doit d'abord déterminer l'adresse du serveur correspondant au nom de domaine. Le système DNS permet d'obtenir l'adresse IP associée à ce nom.

Le navigateur établit ensuite une communication avec le serveur. Les données sont découpées et transmises à travers le réseau local, la connexion du FAI puis plusieurs réseaux et routeurs avant d'atteindre le serveur.

Le serveur traite la demande et renvoie les données nécessaires. Celles-ci effectuent le trajet inverse jusqu'à l'appareil de l'utilisateur. Le navigateur utilise alors les données reçues pour construire et afficher la page Web.

Internet et les serveurs

Une grande partie des services accessibles sur Internet repose sur des serveurs. Un serveur est un ordinateur ou un système informatique qui fournit des données ou des services à d'autres appareils appelés clients.

Un serveur peut par exemple fournir les fichiers d'un site Web, stocker des courriers électroniques, héberger des vidéos, conserver des fichiers ou permettre le fonctionnement d'une application en ligne.

Les serveurs sont généralement regroupés dans des centres de données, appelés data centers. Ces installations contiennent de nombreux serveurs et disposent notamment d'une alimentation électrique, d'un refroidissement et de connexions réseau adaptées à leur fonctionnement continu.

Internet et le Web

Il ne faut pas confondre Internet et le Web. Internet désigne l'infrastructure mondiale de réseaux permettant aux appareils de communiquer. Le Web est un service qui utilise cette infrastructure pour permettre l'accès à des pages et à des applications au moyen de navigateurs.

Le Web n'est donc qu'un des services disponibles sur Internet. Le courrier électronique, la messagerie instantanée, les appels audio et vidéo, les jeux en ligne et certains services de transfert de fichiers utilisent également Internet.

La vitesse d'une connexion

La quantité de données pouvant être transmise pendant une seconde est appelée débit. Il est généralement exprimé en bits par seconde, par exemple en Mbit/s ou en Gbit/s.

Une connexion de 100 Mbit/s peut théoriquement transporter jusqu'à 100 millions de bits par seconde. Une connexion de 1 Gbit/s correspond à 1 milliard de bits par seconde.

Le débit réel dépend notamment de la technologie utilisée, de la qualité de la connexion, de la distance, de la charge du réseau et des capacités des équipements situés entre l'utilisateur et le serveur.

Le temps de réponse

La vitesse d'une connexion ne se résume pas au débit. Le temps nécessaire pour qu'une donnée atteigne sa destination et qu'une réponse revienne constitue également une caractéristique importante. Ce délai est appelé latence.

Une connexion peut donc posséder un débit très élevé tout en présentant une latence importante. La latence est particulièrement importante pour les jeux en ligne, les appels vidéo et les applications interactives qui nécessitent des échanges rapides.

Un réseau mondial décentralisé

Internet ne possède pas un centre unique qui contrôlerait l'ensemble du réseau. Il repose sur l'interconnexion de nombreux réseaux et sur des équipements appartenant à différents opérateurs et organisations.

Cette organisation permet aux données de circuler entre des réseaux indépendants. Les routeurs déterminent en permanence les chemins permettant d'acheminer les données vers leurs destinations selon les informations disponibles sur l'état du réseau.

Internet aujourd'hui

Internet relie aujourd'hui des milliards d'appareils et permet l'utilisation d'une immense variété de services. Les ordinateurs et smartphones communiquent avec des serveurs, des entreprises utilisent des services en ligne, et de nombreux objets connectés peuvent également échanger des données sur Internet.

Le fonctionnement d'Internet repose donc sur l'association de réseaux, routeurs, serveurs, adresses, protocoles et infrastructures de transmission. Aucun de ces éléments ne constitue Internet à lui seul : c'est leur interconnexion qui forme le réseau mondial.