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Cet article décrit de façon simplifiée les principes de fonctionnement des réseaux et d'Internet.

Il existe de nombreuses méthodes pour échanger des fichiers et des données entre des ordinateurs. On peut utiliser par exemple une clé USB. Cependant si l’on veut échanger avec plusieurs machines cela devient long et fastidieux, de plus si les ordinateurs sont très éloignés cela peut devenir compliqué.

La mise en réseau de plusieurs machine résoudra ce problème.  Mettre en réseau signifie relier les ordinateurs via une liaison filaire (câble Ethernet), une liaison radio (Bluetooth, Wifi,), une liaison optique (fibre optique, Li-FI) ou encore électrique (CPL).

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1 – Les réseaux et leurs composants

Dans un réseau  chaque ordinateur (qui n’est pas en Wifi ou Bluetooth) est relié à une sorte de multiprise spéciale que l'on appelle commutateur ou Switch.  Sur celui-ci on peut brancher d’autres périphériques comme une imprimante ou un scanner, ou encore un serveur informatique qui va permettre de mettre à disposition des fichiers, des applications, un site Web, etc. …

On peut aussi rajouter un point d’accès Wifi pour que des smartphones ou des tablettes puissent se connecter.

On obtient ainsi ce qu’on appelle un réseau local (LAN = Local Area Network). Les entreprises, les universités possèdent en général un réseau local, vous pouvez facilement en créer un chez vous.

Pour relier un réseau local à d’autres réseaux locaux, il faut disposer d’un appareil appelé routeur.

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Un routeur est un appareil qui permet d’interconnecter des réseaux entre eux.

La box que vous possédez chez vous est un routeur, elle vous permet de créer un réseau local, un point d’accès Wifi  et de vous connecter au réseau Internet.

En fait la box regroupe  plusieurs appareils : un modem, un routeur, un commutateur, un point d’accès Wifi  et un pare-feu. Vous pouvez ainsi connecter des ordinateurs fixes via des cordons Ethernet, des téléphones ou des tablettes via le Wifi ou tout autre appareil pouvant se mettre en réseau comme une imprimante ou des caméras de surveillance.

Tout cela forme un réseau domestique, qui est un petit réseau local. Un réseau local est utilisé par une petite entreprise située en général dans un même bâtiment.

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Pour la  3G, la 4G ou la 5G on a des routeurs qui sont reliés à des transmetteurs et des antennes relais qui permettent de connecter les smartphones.

On a également le réseau téléphonique qui est également relié mais qui est un réseau à part.

Cet ensemble est appelé réseau mobile..

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Si on veut relier deux réseau locaux il faut utiliser au moins un routeur. Avec deux réseaux locaux reliés par des routeurs on obtient un réseau Urbain (Metropolitan Area Network). Un réseau urbain peut être utilisé par une entreprise répartie dans plusieurs bâtiments, dans une même ville par exemple.

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 2 – Le réseau Internet

Les types de réseaux que l’on vient de voir  existent par millions sur terre. Des réseaux d’entreprises, des réseaux d’université, des sites Web, des plateformes vidéo etc…

Des millions de routeurs répartis sur la planète relient ces réseaux entre eux et permettent de créer le réseau des réseaux  appelé Réseau étendu (WAN = Wild Area Network) aussi appelé Internet.

Toutes ces interconnexions permettent d’échanger sur toute la planète des fichiers, des messages, des ressources en quelques millisecondes.

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2.1 – Les routeurs

On peut comparer le fonctionnement d’un routeur à celui d’un central téléphonique au début du téléphone.

À cette époque les centraux téléphoniques étaient manuels, des opérateurs branchaient des câbles pour établir les communications.

 

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Par exemple si un particulier du sud de la France voulait joindre un correspondant à Asnières (le 22 à Asnières),  comme il était raccordé uniquement au central de sa ville, il devait demander à l’opératrice de ce central de le connecter au 22 à Asnières. L’opératrice branchait sa ligne vers un central régional en demandant le 22 à Asnières. Le central régional se branchait à un autre central et de proche en proche, par branchements successifs  la ligne était établie.  À la fin de la communication les câbles étaient débranchés et la ligne libérée.

 

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Un routeur fonctionne globalement comme un central téléphonique. Une grande différence est que le réseau téléphonique était fondé sur un circuit dédié pour chaque appel (réservation d’une ligne de bout en bout pour chaque appel et sans partage de la ligne)  alors que les réseaux informatiques sont basés sur la commutation de paquets (les paquets de données de différentes sources circulent dans le réseau, et pour une même destination peuvent emprunter des chemins différents, les routeurs effectuent le tri des paquets). Il n’y a pas de chemin dédié.  Quand vous voulez vous connecter depuis votre ordinateur vers un site Web, votre routeur (votre Box) va s’adresser à d’autres routeurs qui vont trouver le chemin jusqu’à atteindre la cible recherchée.

 

 

2.2 – La connexion Internet

À votre domicile vous vous connectez à Internet via un ordinateur, relié à votre box.

Supposons que vous ayez chez vous deux ordinateurs  en réseau local connectés par câble ou par Wifi.

Quand vous allumez le tout :

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 Votre Box finalement va posséder 2 adresses IP :

Si à partir de l’ordinateur de l’adresse 192.168.1.20, à l’aide d’un navigateur vous vous connectez au moteur de recherche Google et que vous saisissez l’adresse google.fr dans sa barre d’adresse, le navigateur ne saura pas se connecter à ce site car il ne connaitra pas son adresse IP.

Si plusieurs ordinateurs d’un réseau local se connectent à internet, la box envoie les requêtes et redirige les réponses sur l’adresse expéditrice du réseau local. Chaque ordinateur du réseau peut ainsi naviguer sur des sites différents sans qu’il y ait d’interférences.

Les échanges de données entre les différents routeurs se font grâce à des protocoles comme le TCP/IP. Les différents chiffres d’une adresse IP ont une signification. Les routeurs possèdent des tables de routage et savent déterminer à quel routeur suivant ils doivent transmettre l’information.

 

 

2.3 – Internet et la géographie du cyber espace

Internet est donc constitué de l’ensemble des réseaux qui sont interconnectés via les routeurs. Sa dimension varie constamment. Quand vous allumez votre box et que vous connectez des machines à votre réseau local, le réseau Internet grandit, vos machines peuvent échanger des données sur Internet. Quand vous éteignez tout, le réseau Internet diminue d’autant.

Des grandes lignes de communications ont été et continuent d’être mise en place (lignes téléphoniques, fibres optique, câbles sous-marin, satellites, …. Certaines sont calculées pour recevoir de gros débits, notamment les lignes qui relient les continents entre-eux. Elles sont financées par des entreprises, des gouvernements, des internautes, …

Toutes les liaisons ne possèdent pas les mêmes débits, comme dans un réseau routier il y a l’équivalent des autoroutes, des nationales et des départementales. Les débits peuvent varier de moins de 10 bits/s à plus 150 Mbits/s selon les types de ligne. À chaque carrefour des axes de communication on retrouve des routeurs, dans les méandres des toutes ces lignes les informations circulent mais arrivent à trouver leur chemin grâce aux adresses IP, à la façon d’un tri postal.

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2.4 - Le parcours d’une connexion.

 

Prenons l’exemple d’un internaute français Jean Dupond qui veut se connecter sur son site personnel hébergé aux États-Unis pour consulter une page. L’hébergeur regroupe les sites de ses clients à l’adresse ma_page.com. Chaque client possède un répertoire à cette adresse qui contient les fichiers de son site. L’adresse du site de notre internaute sera donc par exemple ma_page.com/jdupond.

Quand l’internaute se connecte :

Au départ d’un ordinateur, d’un serveur et même d’un routeur, les informations qui partent sont découpées en paquets, comme un document papier volumineux que l’on répartirait dans plusieurs enveloppes d’expédition.

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On peut voir le cheminement de paquets en ouvrant une fenêtre de commandes et en utilisant la commande tracert.exe suivie du nom de domaine (traceroute sous Linux). La fenêtre affiche le nom des différents routeurs rencontrés depuis la box (IP : 192.168.1.1), en passant par le FAI  jusqu’à la destination (IP : 217.160.0.194) en Allemagne pays d’hébergement du site club-informatique-clayes-sous-bois.fr. Au début la commande traduit l’URL club-informatique-clayes-sous-bois.fr en son adresse IP : 217.160.0.194 après interrogation du DNS (des programmes comme open traceroute permettent de visualiser les trajets sur une carte).

 

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3 - Les protocoles

 

Les protocoles définissent le format, l’ordre des messages émis et reçus entre les entités des réseaux, ainsi que les réactions à ces messages.

Chez les humains il existe des protocoles de communication. Quand vous appelez quelqu’un au téléphone, vous dites allo, je suis bien chez Mr X ? Il vous répond dans l’affirmative et la communication peut commencer. À la fin un au revoir signifie que la communication et terminée et que chacun peut raccrocher.

En informatique c’est la même chose, des protocoles réseau permettent de relier les machines en gouvernant les communications. Avant d’amorcer une connexion l’ordinateur appelant demande au destinataire s’il est libre. Ce dernier lui répond et la connexion peut commencer. Chaque paquet envoyé donne lieu à un accusé réception et à une réémission du paquet si l’accusé réception n’est pas reçu. 

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De nombreux protocoles sont utilisés dans les réseaux, ils participent aux fonctions de manipulations de commandes des diverses couches du modèle normalisé de communication entre ordinateurs de l’IOSO (International Organization for Standardization) qui propose 7 couches d’échanges depuis le physique (lignes, cartes réseaux) jusqu’aux applications (logiciels). Il consitue le modèle OSI.

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L’un des principaux protocoles est le TCP (Transmission Control Protocol). Il gère au niveau des applications les données en provenance ou à destination de la couche IP (trames de données encapsulées). Ce protocole permet de contrôler l’état d’une transmission entre 2 ordinateurs.

Ci-après le datagramme ou la trame d’un paquet IP.

 

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Il existe d’autres protocoles qui gèrent les tables de routage des routeurs et des ordinateurs comme les protocoles d’accès aux réseaux. D’autre types de protocoles  existent comme les protocole applicatifs et de messagerie :

 

 

4 - Les adresses IP

Sur Internet les ordinateurs communiquent entre eux grâce au protocole IP qui utilise des adresses numériques , appelées adresses IP. Chaque ordinateur possède une adresse IP qui doit être unique dans son réseau.

Avec la version 4 de l’IP (IP v4), une adresse IP est une adresse 32 bits comme par exemple 192.168.1.240  (4 octets de 8 bits). Cette adresse est notée souvent sous forme de 4 nombres de 0 à 255 (255 est la valeur maximale en décimal d’un octet car 255 s’écrit 11111111 en binaire).

 

Avec cette notation il y a 232 = 4 294 967 296 combinaisons soit un peu plus de 4 milliards d'adresses qui peuvent être définies.

Aujourd’hui, compte tenu du nombre de machines et de réseaux dans le monde, ce système d’adressage est saturé. Un certain nombre d’astuces ont été mises en place pour limiter le nombre d’adresse IP comme par exemple la notion d’adresse publique Internet partagée par des ordinateurs d’un même réseau local. Peu à peu la version 6 (IPv6) se met en place elle offre plus de possibilités et de flexibilité. Le codage des adresses est sur 16 octets. Nous ne parlerons que de IPv4.

On distingue en fait 2 partie dans une adresse IP :

 

C’est le masque de sous réseau qui permet d’identifier à la fois le réseau et l’adresse de la machine dans le réseau.

Exemples :

Adresse IP 192.168.1.0 en binaire = 11000000. 10101000. 00000001.00000000.

Masque sous- réseau : 255.255.255.0 en binaire = 11111111. 11111111. 11111111.00000000.

 11111111. 10101000. 00000001.00000000. (192.168.1.0.)

 11111111 . 11111111 . 11111111.00000000.   (255.255.255.0)

--------------------------------------------------------------------------------------

11000000. 11000000. 10101000. 00000000. 192.168.1. xxx

                                    n° réseau    n° machine

 

 le numéro de réseau est 192.168.1 le 4ème et dernier numéro sera le numéro de la machine. Un réseau domestique (votre box) a en général un masque de sous-réseau de 255.255.255.0, dans ce réseau on ne peut adresser que 254 machines (1 à 254) car les adresses 192.168.1.0 et 192.168.1.255 sont réservées.

Dans un réseau plus important noté 103.0.0.0 avec un masque de sous réseau 255.0.0.0 les adresses IP pourront aller de 103.0.0.1 à 103.255.255.254 et on pourra donc adresser 16 777 214 machines.

Pour faciliter la recherche d’un ordinateur sur un réseau, les numéros IP sont répartis en trois classes selon le nombre d’hôtes qui les composent.

 

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Certains numéros sont réservés notamment (0, 255, 127).

L’attribution d’une adresse de classe A B ou C dépend de la taille et des fonctions de l’entreprise. À l’intérieur de ces plages des numéros sont aussi réservé pour avoir la possibilité de créer sans conflit des adresses privées.

 

 

5 - Le système de Nom de Domaine

Chaque ordinateur connecté possède au moins une adresse IP qui lui est propre.  Cependant il est difficile pour un humain de travailler avec des adresses comme 205.95.12.235. il est plus facile de retenir des adresses plus explicites comme club-informatique-clayes-sous-bois.fr.

La résolution des noms de domaine en adresses IP est assurée grâce aux serveurs du DNS (Domaine Name System).

En lisant un nom domaine on distingue plusieurs zones séparées par des points. Les zones correspondent à plusieurs catégories comme dans l’exemple ci-dessous.

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Avec ce système on peut décrire l’adresse d’une page Web (appelées URL pour Uniforme Ressource Locator) qui répond à une structure simple : http://adresse du serveur/adresse de la page

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Dans sa configuration réseau, chaque ordinateur est connecté à un DNS. Par défaut c’est le DNS du FAI qui est choisie, mais il est possible de choisir d’autre DNS (voir § 4.2).

 

 

4.1 – La notion de port

De nombreuses applications de votre ordinateur connectées à Internet sont susceptibles d’être exécutées simultanément. Par exemple la connexion avec un navigateur sur plusieurs sites différents et la consultation de courriels avec un client de messagerie.

Pour que l’ordinateur puisse distinguer toutes les sources de données sans les mélanger, les applications travaillent sur des ports particuliers en plus des adresses IP. Elles ont ainsi une adresse de communication unique au sein de l’ordinateur. On peut faire par exemple l’analogie avec une entreprise qui possède un bâtiment avec plusieurs entrées (entrée du public, entrée du personnel, livraisons, sortie de secours, parking, ….). L’adresse IP correspond à l’adresse de l’immeuble, le type d’entrée qui précise le passage correspond au numéro de port (porte 1, entrée 2, porte 3, …. ).

Par exemple :

 etc. ...

Certain ports sont réservés, d’autres ports sont à choisir par les applications. Les numéros de port possibles vont de 1 à 65336 Chaque application utilisera donc un port particulier. Una adresse IP + n° de port (par exemple 192.168.1.23 :80) s’appelle socket.

 

 

4.2 - Configuration d’un réseau domestique

Le réseau peut être configuré manuellement ou automatiquement. Sous Windows ouvrez le panneau paramètres puis choisissez  Réseau et Internet et Modifier les options d’adaptateur ou bien dans la barre de recherche de Cortana tapez état du réseau et cliquez dessus pour ouvrir le panneau paramètres.

En cliquant sur modifier les options d’adaptateurs une petite fenêtre s’ouvre avec les connexions réseaux disponibles. Vous devriez avoir au minimum une connexion Ethernet et une connexion Wifi liée à une carte réseau. Sélectionnez une connexion et faites un clic droit avec la souris puis cliquez sur propriétés.

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Une autre fenêtre s’ouvre Sélectionnez Protocole internet version 4 et cliquez sur le bouton propriétés.

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Dans la fenêtre propriétés qui s’ouvre vous pouvez configurer votre connexion.

 

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En complément vous pouvez lire ces articles lés :

 

 

5 – Les grandes étapes d’Internet

 

 

6 - Qui gère l’Internet ?

Plusieurs organismes se partagent l’autorité sur l’Internet :

 

 

7 – Conclusion

 Internet a transformé la société parce qu’il a changé sa façon de communiquer. Des métiers et des activités ont disparu ou évoluent comme par exemple l’annuaire téléphonique papier, des formulaires papier, les billets d’avions,…

Internet est un liant qui permet avant tout le transport de données numériques. Il utilise des protocoles différents que l’on peut utiliser simultanément.

Internet fonctionne presque tout seul et n'appartient à personne, des organismes spécialisés définissent les normes techniques, le financement du réseau est assuré par les différents acteurs (internautes, fournisseurs d'accès, organismes divers, entreprises, etc.).

Internet est une association de réseaux, la suppression d’éléments ne compromet pas son fonctionnement global et par construction il ne peut pas tomber totalement en panne.

Internet fonctionne grâce aux protocoles respectés par tous les acteurs, sa contrainte principale est qu’une adresse IP internet doit être unique.

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