Internet : réseaux et protocoles
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Comment les données circulent : adresses, paquets et protocoles
Internet, ce n'est ni un logiciel, ni un site, ni « le Web ». C'est un réseau de réseaux : des millions de réseaux locaux (ta box, le réseau du lycée, celui d'une entreprise) reliés entre eux et qui acceptent de parler la même langue. Cette langue commune, ce sont les protocoles. Sans eux, deux machines fabriquées à l'autre bout du monde n'auraient aucune chance de se comprendre.
L'adresse IP : l'identité d'une machine sur le réseau
Pour qu'un message arrive à destination, il faut une adresse. Sur Internet, chaque machine connectée possède une adresse IP (Internet Protocol). Elle joue le rôle de l'adresse postale : elle identifie la machine et permet aux routeurs de savoir où envoyer les données.
| IPv4 | IPv6 | |
|---|---|---|
| Taille | 32 bits (4 octets) | 128 bits (16 octets) |
| Écriture | 4 nombres de 0 à 255 séparés par des points : 192.168.1.10 | 8 groupes en hexadécimal séparés par « : » : 2001:0db8:0000:...:0001 |
| Nombre d'adresses possibles | 2 puissance 32, environ 4,3 milliards | 2 puissance 128, un nombre colossal |
| Problème / atout | Épuisement des adresses depuis les années 2010 | Créé pour résoudre cette pénurie |
La commutation de paquets
Un fichier n'est pas envoyé d'un seul bloc. Il est découpé en paquets, de petits morceaux qui voyagent chacun de leur côté. Chaque paquet contient les données, l'adresse IP de l'expéditeur, celle du destinataire et un numéro d'ordre. À l'arrivée, la machine remet les paquets dans le bon ordre et reconstitue le fichier.
Ce découpage a trois vertus. Robustesse : si un routeur tombe en panne, les paquets suivants empruntent un autre chemin et le réseau reste utilisable. Partage : plusieurs communications se partagent le même câble en entrelaçant leurs paquets, personne ne monopolise la ligne. Fiabilité : un paquet perdu est réémis seul, sans renvoyer le fichier entier. Conséquence : deux paquets d'un même fichier peuvent suivre des chemins différents et arriver dans le désordre — c'est normal, TCP remet tout en ordre.
TCP et IP se partagent le travail, et le tableau ci-dessous résume qui fait quoi (avec UDP, leur cousin pressé).
| Protocole | Rôle | Analogie postale |
|---|---|---|
| IP | Adresser et acheminer chaque paquet de routeur en routeur, sans garantie | L'adresse sur l'enveloppe et le tri postal |
| TCP | Numéroter les paquets, vérifier qu'ils arrivent tous, redemander les manquants, les remettre en ordre | L'envoi en recommandé avec accusé de réception |
| UDP | Envoyer vite, sans vérifier ni renvoyer (visioconférence, jeux en ligne) | La carte postale : rapide, mais on ne saura pas si elle est perdue |
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Routage, DNS, débit et enjeux d'un réseau mondial
Maintenant que tu sais comment un paquet est fabriqué, voyons comment il trouve son chemin, comment on peut écrire une adresse en toutes lettres plutôt qu'en chiffres, et à quelle vitesse tout cela circule.
Le routage : trouver un chemin sans carte du monde
Un routeur est une machine qui relie plusieurs réseaux. Aucun routeur ne connaît la totalité d'Internet : chacun possède seulement une table de routage qui indique, pour une destination donnée, vers quel voisin transmettre le paquet. De proche en proche, le paquet finit par arriver. C'est ce qu'on appelle le routage de proche en proche.
Le DNS : l'annuaire d'Internet
Personne ne retient des suites de chiffres. Le DNS (Domain Name System) est un service qui traduit un nom de domaine en adresse IP. Quand tu tapes education.gouv.fr, ton ordinateur interroge un serveur DNS qui lui répond par l'adresse IP correspondante ; ce n'est qu'ensuite que la connexion démarre vraiment.
Débit et latence : deux choses différentes
| Débit | Latence | |
|---|---|---|
| Ce que c'est | Quantité de données transmises par seconde | Temps d'aller-retour d'un très petit message |
| Unité | bit par seconde (bit/s, Mbit/s, Gbit/s) | milliseconde (ms) |
| Analogie autoroute | Le nombre de voies : combien de voitures passent à la fois | Le temps de trajet d'une seule voiture |
| Ce que ça gêne | Télécharger un gros fichier, regarder une vidéo en haute définition | Jouer en ligne, téléphoner ou visioconférencer |
Exercices corrigés
Que désigne exactement le mot « Internet » ?
- A.Un réseau mondial de réseaux interconnectés qui communiquent grâce aux protocoles TCP/IPBonne réponse
- B.L'ensemble des pages reliées entre elles par des liens hypertextes
- C.Un logiciel installé sur l'ordinateur pour consulter des sites
- D.Une entreprise américaine qui gère les câbles sous-marins
Réponse : A — Un réseau mondial de réseaux interconnectés qui communiquent grâce aux protocoles TCP/IP
Internet est l'infrastructure : des millions de réseaux reliés entre eux qui parlent la même langue, TCP/IP. L'option 2 décrit le Web, qui n'est qu'une application parmi d'autres tournant sur Internet (le courriel ou la visioconférence n'utilisent pas le Web). L'option 3 décrit un navigateur. Quant à l'option 4, Internet n'appartient à personne : c'est justement sa particularité.
Sur combien de bits est codée une adresse IPv4 ?
- A.8 bits
- B.16 bits
- C.32 bitsBonne réponse
- D.128 bits
Réponse : C — 32 bits
Une adresse IPv4 s'écrit avec 4 nombres séparés par des points, et chaque nombre tient sur 1 octet, soit 8 bits. Au total : 4 × 8 = 32 bits. C'est ce qui limite le nombre d'adresses à 2 puissance 32, environ 4,3 milliards — d'où la pénurie actuelle. Le 128 bits, c'est IPv6, justement créé pour régler ce problème.
Combien de bits contient un octet ?
- A.1 bit
- B.4 bits
- C.10 bits
- D.8 bitsBonne réponse
Réponse : D — 8 bits
Un octet vaut exactement 8 bits — le mot « octet » vient d'ailleurs de « huit ». C'est pour cela qu'un octet permet de coder 2 puissance 8 = 256 valeurs différentes, de 0 à 255 : c'est exactement la plage de chaque nombre d'une adresse IPv4. Retiens bien : les fichiers se mesurent en octets, les débits en bits par seconde.
Laquelle de ces adresses IPv4 est valide ?
- A.192.168.10.254Bonne réponse
- B.192.168.10.300
- C.192.168.10
- D.192,168,10,25
Réponse : A — 192.168.10.254
Une adresse IPv4 est faite de quatre nombres compris entre 0 et 255, séparés par des points. 192.168.10.254 respecte tout cela. La deuxième est fausse car 300 dépasse 255 (un octet ne va pas au-delà). La troisième n'a que trois nombres au lieu de quatre. La quatrième utilise des virgules à la place des points : le séparateur fait partie de la règle d'écriture.
Deux paquets d'un même fichier arrivent chez le destinataire dans le désordre. Que se passe-t-il ?
- A.TCP les remet dans le bon ordre grâce à leurs numéros, le fichier est intactBonne réponse
- B.Le fichier est définitivement corrompu et doit être renvoyé entièrement
- C.Les paquets sont supprimés car un paquet en retard est toujours ignoré
- D.C'est impossible : les paquets suivent tous le même chemin et arrivent dans l'ordre
Réponse : A — TCP les remet dans le bon ordre grâce à leurs numéros, le fichier est intact
Chaque paquet porte un numéro d'ordre. À l'arrivée, TCP se sert de ces numéros pour reconstituer le message correctement, quel que soit l'ordre d'arrivée. C'est même normal que l'ordre change, puisque les paquets peuvent emprunter des chemins différents selon l'état du réseau : la dernière option décrit l'inverse du fonctionnement d'Internet.
Un fichier de 40 Mo est téléchargé avec une connexion dont le débit est de 16 Mbit/s. Combien de temps faut-il, au mieux ?
- A.2,5 secondes
- B.40 secondes
- C.640 secondes
- D.20 secondesBonne réponse
Réponse : D — 20 secondes
Attention aux unités : le fichier est en octets, le débit en bits. On convertit d'abord : 40 Mo = 40 × 8 = 320 Mbit. Puis on divise par le débit : 320 / 16 = 20 secondes. Vérifions autrement : 16 Mbit/s = 16/8 = 2 Mo/s, et 40 / 2 = 20 s. Répondre 2,5 s, c'est avoir oublié la conversion (40/16) ; répondre 640 s, c'est avoir multiplié par 8 au lieu de diviser.
Pour aller de A à D, un réseau propose le chemin A-B-D (2 routeurs traversés, liaisons à 2 Mbit/s) et le chemin A-C-E-D (3 routeurs traversés, liaisons à 100 Mbit/s). Que choisit le protocole RIP ?
- A.Le chemin A-C-E-D, car ses liaisons sont plus rapides
- B.Aucun des deux : RIP refuse de router quand deux chemins existent
- C.Il alterne un paquet sur deux entre les deux chemins
- D.Le chemin A-B-D, car il compte moins de sautsBonne réponse
Réponse : D — Le chemin A-B-D, car il compte moins de sauts
RIP a un seul critère : le nombre de sauts, c'est-à-dire le nombre de routeurs traversés. Ici 2 est inférieur à 3, il choisit donc A-B-D même si ce chemin est bien plus lent. C'est précisément sa limite, et c'est pour cela qu'OSPF existe : lui tiendrait compte du débit et choisirait A-C-E-D. Retiens la formule : RIP compte les étapes, OSPF chronomètre.
Une connexion affiche un débit de 24 Mbit/s. Un élève dit : « je vais donc télécharger 24 Mo par seconde ». Quelle est l'erreur, et quel est le vrai résultat ?
- A.Aucune erreur : Mbit/s et Mo/s désignent la même chose
- B.L'erreur est de confondre débit et latence ; le vrai résultat est 24 ms
- C.Il confond bits et octets ; comme 1 octet = 8 bits, cela fait 24/8 = 3 Mo par secondeBonne réponse
- D.Il oublie de multiplier par 8 ; cela fait 24 × 8 = 192 Mo par seconde
Réponse : C — Il confond bits et octets ; comme 1 octet = 8 bits, cela fait 24/8 = 3 Mo par seconde
Les débits s'expriment en bits par seconde, les tailles de fichiers en octets. Comme 1 octet vaut 8 bits, il faut DIVISER par 8 pour passer de Mbit/s à Mo/s : 24 / 8 = 3 Mo/s. Multiplier par 8 (option 4) reviendrait à annoncer un débit huit fois supérieur à la réalité, ce qui est l'erreur inverse. Vérification : en 10 secondes on télécharge 240 Mbit, soit 30 Mo, ce qui correspond bien à 3 Mo/s.
À quoi sert le service DNS ?
- A.À chiffrer les données pour qu'elles ne soient pas lisibles
- B.À traduire un nom de domaine en adresse IPBonne réponse
- C.À découper un fichier en paquets numérotés
- D.À mesurer le débit de la connexion
Réponse : B — À traduire un nom de domaine en adresse IP
Le DNS (Domain Name System) est l'annuaire d'Internet : il fait la correspondance entre un nom lisible par un humain, comme education.gouv.fr, et l'adresse IP de la machine. Le chiffrement, c'est le rôle de HTTPS ou d'un VPN. Le découpage en paquets numérotés, c'est TCP. Et mesurer un débit, c'est le travail d'un outil de test de connexion, pas d'un protocole d'annuaire.
Quel appareil relie plusieurs réseaux entre eux et choisit par où faire passer un paquet ?
- A.Le serveur DNS
- B.Le navigateur
- C.Le routeurBonne réponse
- D.Le câble à fibre optique
Réponse : C — Le routeur
Le routeur est la machine qui interconnecte les réseaux. Grâce à sa table de routage, il lit l'adresse IP de destination d'un paquet et décide vers quel voisin l'envoyer : c'est le routage de proche en proche. Le serveur DNS ne fait que traduire des noms, le navigateur est un logiciel affichant des pages, et la fibre est un support de transmission, pas un décideur.
Quel est le rôle principal du protocole TCP ?
- A.Attribuer une adresse unique à chaque machine du réseau
- B.Traduire les noms de domaine en adresses IP
- C.Afficher les pages HTML dans le navigateur
- D.Numéroter les paquets, vérifier qu'ils arrivent tous et les remettre dans l'ordreBonne réponse
Réponse : D — Numéroter les paquets, vérifier qu'ils arrivent tous et les remettre dans l'ordre
TCP est le protocole de transport fiable : il découpe les données en paquets numérotés, contrôle la réception, redemande les paquets manquants et reconstitue le message dans le bon ordre. L'adressage et l'acheminement, c'est le rôle d'IP (les deux travaillent ensemble, d'où le nom TCP/IP). La traduction des noms, c'est le DNS ; l'affichage des pages, c'est le navigateur avec HTTP.
Pourquoi les données sont-elles découpées en paquets avant d'être envoyées ?
- A.Pour réduire la taille totale du fichier transmis
- B.Pour que le réseau reste utilisable même si une liaison tombe en panne et pour partager les câbles entre plusieurs communicationsBonne réponse
- C.Pour chiffrer automatiquement le contenu du message
- D.Parce qu'un routeur ne peut traiter qu'un seul fichier par jour
Réponse : B — Pour que le réseau reste utilisable même si une liaison tombe en panne et pour partager les câbles entre plusieurs communications
La commutation de paquets apporte deux avantages majeurs : la robustesse (si un routeur tombe, les paquets suivants passent par un autre chemin) et le partage équitable des liaisons entre plusieurs communications simultanées. En revanche, le découpage ne compresse rien : la taille totale envoyée augmente même un peu à cause des en-têtes ajoutés à chaque paquet. Et le découpage n'a rien à voir avec le chiffrement.
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