SNTSciences numériques et technologie

2e

2019-2020

Internet

Lycée Nelson Mandela

E. Buffardhttp://hazmat.free.fr/1-internet/index-internet.html

Internet est un réseau de réseaux, c’est le réseau informatique mondial accessible au public.

Comment les données sont-elles transférées sur Internet ?

Pour faire communiquer deux machines, il faut une liaison physique pour permettre l'échange d'information géré par un programme sur chaque machine. Ces liaisons peuvent être filaires (câbles) ou sans fil par ondes radio (bluetooth, wifi, 3G, 4G, 5G, satellite). Les câbles sous-marins assurent 99 % du trafic intercontinental, données et téléphone (le 1% restant passe par satellite).

57% de la population mondiale est connectée en 2018 (80% en Europe, 88 % en France).

Marseille relie l’Europe au reste du monde en étant raccordée à 9 câbles sous-marins en 2019. La ville héberge 3 centres de données (= data centers).

Carte mondiale interactive des câbles sous-marins : https://www.submarinecablemap.com/

Introduction

Repères historiques

Réseau, câbles sous-marins

Les millions de réseaux qui composent internet sont plus ou moins fiables, efficaces et polyvalents selon leur topologie, ce qui peut avoir de multiples impacts, notamment environnementaux, selon leur consommation énergétique.

Le terme trafic Internet (= Internet traffic) fait référence à la circulation des flux d'information sur le réseau informatique mondial qu'est Internet. Il est notamment alimenté par le trafic du Web, ainsi que par d’autres grands usages d'Internet comme la messagerie électronique, les flux vidéo et audio, et les réseaux pair à pair. (Wikipedia)

Chiffres pour 2018

Les différentes topologies de réseaux

Traffic mondial

Pour faire communiquer deux machines, il faut une liaison physique et des protocoles de communication et de transmission de données entre émetteur et destinataire.

Sur internet, l'échange de données entre deux ordinateurs repose sur deux protocoles : le protocole IP et le protocole TCP.

Quand deux personnes se parlent, leur conversation suit un protocole.

Tous les objets connectés sur Internet (ordinateurs, tablettes, téléphones, etc…) peuvent échanger entre eux des informations en respectant un certain protocole. C’est le protocole IP (internet protocol).

Chaque appareil connecté sur internet a un numéro d'identification appelé « adresse IP », qui est unique sur un même réseau. Elle est composée de 4 nombres (entre 0 et 255), séparés par des points (32 bits). Elle peut varier entre 0.0.0.0 et 255.255.255.255

 

Par exemple, le réseau regroupant les machines dont l'adresse IP commence par les 3 premiers octets (=24 bits) 172.16.254, est représentée ainsi : 172.16.254/24

Les Protocoles TCP/IP et le routageCirculation des données sur Internet

Protocole de communicaton (IP, Internet Protocole)

La norme IPV4 actuelle est limitée à 4 294 967 296 adresses (soit 232 adresses différentes), ce qui sera bientôt insuffisant.La norme IPv6 permet des adresses en 128 bits et permet 2128 adresses différentes.

On y ajoute le masque de sous-réseau, indissociable de l’adresse IP, qui indique quelle partie de l’adresse IP est l’adresse du réseau, et laquelle est l’adresse de la machine.

Chaque adresse IP appartient à une classe qui correspond à une plage d'adresses IP.

Il y a 5 classes, A, B, C, D et E. Le fait d’avoir des classes d’adresses permet d’adapter l’adressage selon la taille du réseau (donc selon le besoin d’adresses IP).

Sur un réseau interne, les adresses sont privées. Elles sont réparties en classes :

- Les adresses privées de la classe A : 10.0.0.0 à 10.255.255.255 - Les adresses privées de la classe B : 172.16.0.0 à 172.31.255.255 - Les adresses privées de la classe C : 192.168.1.0 à 192.168.255.255

Sur internet, les adresses sont publiques (et uniques).

Adresse privée et adresse publique

Le protocole de transmission de données est similaire à l'envoi d'un paquet par la poste.

L'acheminement suit aussi un protocole.

Remarque : Si on poursuit l'analogie avec une adresse postale, pour une famille vivant à la même adresse :

ils ont tous la même adresse adresse IP WAN(wide area network) adresse fixe

ils peuvent changer de pièce adresse IP LAN (local area network) adresse dynamique

ils ont chacun leur identité adresse MAC (Media Access Control) identité unique

Les données codées en octets sont transmises en paquets sur internet.

Le protocole TCP régit les échanges de paquets de données entre machines connectées sur internet.

- Il vérifie que le destinataire est prêt à recevoir les données dans de bonnes conditions. - Il prépare les envois de paquets de données. Le TCP de l’émetteur découpe les gros paquets de données en paquets plus petits.- Il vérifie que chaque paquet est bien arrivé. Au besoin, le TCP du destinataire redemande les paquets manquants et les réassemble avant de les livrer dans la machine.

Chaque paquet contient, en plus des données à transmettre, des en-têtes :

- Le protocole IP ajoute un en-tête contenant les adresses IP des ordinateurs émetteurs et récepteurs du paquet. Ce protocole gère le bon adressage des données.- Le protocole TCP ajout un en-tête qui permet de numéroter les paquets pour les réassembler dans l’ordre une fois transmis, et d'assurer l'intégrité des données.

La taille maximale des paquets est de 1500 octets.

Protocole de transmission des données (TCP, Transmission Control Protocol)

Le routage des paquets de l'émetteur au destinataire est le principal algorithme d'internet.Des machines, les routeurs, réparties sur le tout le réseau, s’échangent les paquets (taille maximale d’un paquet : 1500 octets) et "choisissent" le chemin qu'ils empruntent, par liaison directe ou par passerelle. Chaque paquet transite par une série de routeurs, chacun l’envoyant à un autre routeur selon sa carte locale et la destination prévue. Lors du routage, un paquet peut ne pas arriver. C’est le protocole TCP qui fiabilise la communication en redemandant les paquets manquants.

Les paquets ont une durée de vie limitée (TTL = Time To Leave) pour ne pas tourner éternellement sur le réseau.

A chaque paquet sont ajoutées les entêtes IP (adressage des données) et TCP (gestion du transport et de l'intégrité des données)

Votre box internet contient un routeur échangeant des données entre votre domicile et l’Internet.

Si vous observez l'adresse symbolique qui se trouve dans la barre d'adresse de votre navigateur web : http://hazmat.free.fr/1-internet/dns.html, vous pouvez la décomposer ainsi :

la partie "http" (HyperText Transfert Protocol) (voir le thème web) "free.fr" à "fr" est une extension du nom de domaine et "free" est un nom de domaine la partie "1-internet/dns.html " désigne l'emplacement de la page HTML "dns.html" (voir le

thème web)

Cette adresse symbolique correspond à une adresse IP mais est plus facile à utiliser.

C'est un service appelé DNS (Domain Name Server) qui traduit les adresses IP (exemple "212.27.48.10") en adresse symbolique (exemple "free.fr") et vice versa.

Pour visiter un site internet, on tape donc une adresse symbolique. On appelle cette adresse URL (Uniform Ressource Locator).

Pour répondre à la requête, le navigateur a besoin de l'adresse IP du serveur qui héberge le site.

La correspondance entre l'adresse IP et l'adresse symbolique de la machine est enregistrée dans un annuaire, le DNS ( Domain Name System).

Le DNS est organisé de manière hiérarchique.

Le Routage des Paquets

Serveur DNS

Quand l'utilisateur tape une URL dans un navigateur et appuie sur entrée, la requête est adressée au serveur racine.

La requête est ensuite transmise suivant la hiérarchie des serveurs de premier niveau, puis de sous-domaine jusqu'à trouver un serveur qui connait l'adresse IP et la renvoyer

Le serveur web ou une autre ressource à l'adresse IP retourne la page web demandée vers le navigateur web, et celui-ci affiche la page.

Whois (= who is?) est un service de recherche fourni par les registres internet permettant d'obtenir des informations sur une adresse IP ou un nom de domaine.

La plupart des échanges sur internet reposent sur l'architecture client-serveur.

Dans les réseaux pair-à-pair (peer-to-peer ou p2p), un ordinateur est un nœud (node) qui peut être tour à tour client et serveur, voire même client et serveur en même temps.

Le p2p est surtout utilisé pour le partage de fichiers. Il peut s'agir de ressources parfaitement légales, comme des logiciels open sources, mais aussi pour des téléchargements illégaux comme des œuvres protégées par des droits d'auteurs.

Il est aussi utilisé pour des projets de calcul distribué, utilisant la plateforme BOINC. Le principe en est de mettre à disposition des chercheurs la puissance de calcul de nombreux ordinateurs personnels dans le monde entier en les fractionnant. C'est le cas du projet Folding@home, dont le but est de simuler le repliement des protéines impliqué dans certaines maladies.

De nombreux jeux en réseau et services de VoIP comme Skype fonctionnent aussi grâce à ces protocoles.

Requête DNS

Registres de noms de domaine, Whois

Réseaux pair à pair

Pour se connecter à un réseau pair à pair, il faut installer un logiciel sur l'ordinateur, qui fonctionne selon un protocole qui spécifie comment et selon quel format les ordinateurs s’échangent des informations.

Un client pair-à-pair se connecte à une machine appelée tracker qui maintient une liste de pairs ayant un fragment de fichier. Pour rapatrier le fichier, le client récupère les adresses IP de tous les pairs qui ont des fragments de ce fichier. Il contacte les pairs pour rapatrier tous les fragments et reconstituer le fichier. En même temps, le client diffuse les fragments récupérés vers d'autres utilisateurs.

L’un des protocoles les plus connus d’échange de données sur un réseau pair-à-pair est le BitTorrent.

Quand on télécharge un fichier par BitTorrent, les paquets sont envoyés vers le récepteur depuis tous les ordinateurs qui la possèdent en totalité ou en partie. Le téléchargement est donc beaucoup plus rapide et si la liaison vers un ordinateur s’interrompt, un autre prend la suite.

L’usage légal le plus connu est le téléchargement de fichier par des particuliers, mais aussi par des sociétés commerciales qui transmettent, par exemple, leurs mises à jour logicielles par ce biais. D’autres usages existent, comme le développement de réseaux sociaux pair-à-pair tels que Matrix, qui propose une communication décentralisée, fédérée et temps réel, ou Mastodon, un réseau social et logiciel de microblog auto-hébergé, libre, distribué et sans centre.

L’usage illégal principal est le téléchargement gratuit d’œuvres culturelles normalement payantes. En France la Hadopi (Haute Autorité pour la diffusion des œuvres et la protection des droits sur internet) veille aux intérêts des titulaires d’œuvres de droits protégées au titre de la propriété intellectuelle.

Les protocoles p2p ne sont pas illégaux, mais certains fichiers échangés le sont.

La première blockchain est apparue en 2008 avec la monnaie numérique bitcoin.C'est une technologie de stockage et de transmission d’informations, transparente, sécurisée, et fonctionnant sans organe central de contrôle ; elle consiste à répliquer sur de nombreuses machines les preuves chiffrées et vérifiables par chacun d’un ensemble d’information enregistrées.

Fonctionnement d’un protocole p2p

Le protocole BitTorrent

Usages du Pair à Pair, légaux et illégaux

La Blockchain

La société pour l'attribution des noms de domaine et des numéros sur Internet (ICANN, en anglais) explique que "la direction d'internet relève d'un réseau pluripartite décentralisé et international de groupes autonomes interconnectés provenant de la société civile, le secteur privé, les gouvernements, les communautés académiques et scientifiques ainsi que des organisations nationales et internationales".

Sur son site, l'ICANN propose une infographie qui donne une vue d'ensemble des différents acteurs.

La neutralité du net est l’un des principes fondateurs d’internet, son principe est de garantir l’égalité de traitement et d’acheminement de tous les flux d’information sur internet, quel que soit leur émetteur ou leur destinataire. Ce concept a pour objectif de protéger l’exercice des libertés d’expression, de communication, d’accès au savoir et de partage, mais aussi liberté d’entreprise et d’innovation.

En savoir plus : sur le site de la Quadrature du Net https://www.laquadrature.net/neutralite_du_net/

Depuis 2018, est entrée en vigueur la décision de la Commission Fédérale des Fommunications (FCC) , mettant fin à la neutralité du réseau aux États-Unis

En savoir plus   : https://www.numerama.com/politique/469155-la-neutralite-du-net-tente-de-faire- son-retour-aux-etats-unis.html

Les Enjeux d’InternetGouvernance d’Internet

La neutralité du net

Fin de la neutralité du net aux Etats-Unis