Internet

Programme officiel (B.O.)

B.O. spécial n° 1 du 22 janvier 2019 - SNT Seconde

Contenus	Capacités attendues
Protocole TCP/IP : paquets, routage des paquets	Distinguer le rôle des protocoles IP et TCP. Caractériser les principes du routage et ses limites. Distinguer la fiabilité de transmission et l'absence de garantie temporelle.
Adresses symboliques et serveurs DNS	Sur des exemples réels, retrouver une adresse IP à partir d'une adresse symbolique et inversement.
Réseaux pair-à-pair	Décrire l'intérêt des réseaux pair-à-pair ainsi que les usages illicites qu'on peut en faire.
Indépendance d'Internet par rapport au réseau physique	Caractériser quelques types de réseaux physiques : obsolètes ou actuels, rapides ou lents, filaires ou non. Caractériser l'ordre de grandeur du trafic de données sur Internet et son évolution.

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1. Qu'est-ce qu'Internet ?

Internet est un réseau mondial qui relie entre eux des millions de réseaux informatiques. Son nom vient de la contraction de interconnected networks (réseaux interconnectés).

Pour se connecter à Internet, il faut :

• un appareil (ordinateur, tablette, smartphone...) ;
• un logiciel de navigation (Firefox, Chrome, Safari...) ;
• un fournisseur d'accès à Internet (FAI) comme Orange, Free, SFR ou Bouygues Telecom.

Les FAI raccordent les utilisateurs à Internet via différents modes de liaison : câbles (fibre optique, ADSL), ondes radio (Wi-Fi, 4G/5G), satellite, etc.

À retenir

Internet n'est pas un réseau unique : c'est un réseau de réseaux. Chaque réseau local (celui de votre lycée, de votre maison) est relié à d'autres réseaux via des équipements appelés routeurs.

Repères historiques

Date	Événement
1969	Naissance d'ARPANET : connexion de 4 centres de recherche américains
1971	ARPANET relie 23 sites ; création du protocole FTP pour l'échange de fichiers
1973	Première connexion internationale (Royaume-Uni - Norvège) par câble sous-marin
1981	Définition des protocoles TCP/IP, encore utilisés aujourd'hui ; apparition du mot « Internet »
1983	Création du système de noms de domaine (DNS)
1990	Invention du World Wide Web par Tim Berners-Lee
1993	Premier navigateur graphique : MOSAIC

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2. Les protocoles réseau : IP et TCP

Pour que deux machines puissent communiquer sur Internet, elles doivent parler le même langage. Ce langage commun est défini par des protocoles, c'est-à-dire des ensembles de règles de communication.

2.1 Le protocole IP (Internet Protocol)

Le protocole IP remplit deux fonctions essentielles :

1. Identifier chaque machine par une adresse unique : l'adresse IP.
2. Découper les données en petits morceaux appelés paquets IP.

L'adresse IP : une adresse postale pour les machines

Pour comprendre le rôle d'une adresse IP, on peut faire plusieurs analogies :

• Un numéro de téléphone permet de joindre une personne spécifique parmi des milliards d'abonnés ;
• Une adresse postale (rue, ville, pays) permet au facteur de livrer un courrier au bon destinataire ;
• De la même manière, une adresse IP permet d'identifier sans ambiguïté une machine parmi toutes celles connectées à Internet.

Structure d'une adresse IPv4

Une adresse IPv4 est composée de 4 octets (4 nombres) séparés par des points. Chaque octet est un nombre entier compris entre 0 et 255.

Exemple : 192.168.1.42

• La première partie identifie le réseau (ex. 192.168.1) ;
• La dernière partie identifie la machine sur ce réseau (ex. 42).

Puisque chaque octet peut prendre 256 valeurs (de 0 à 255), le protocole IPv4 permet d'adresser théoriquement 256 × 256 × 256 × 256 = environ 4,3 milliards de machines.

Adresses privées et adresses publiques

Toutes les adresses IP ne sont pas visibles sur Internet. On distingue deux catégories :

Type	Visibilité	Rôle	Exemples
Adresse publique	Visible sur Internet	Identifie une machine (ou un réseau) sur Internet mondial	195.81.225.119, 8.8.8.8
Adresse privée	Invisible sur Internet	Identifie une machine au sein d'un réseau local (maison, lycée, entreprise)	192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16.x.x à 172.31.x.x

Chez vous, votre box Internet possède une adresse publique (attribuée par votre FAI) et distribue des adresses privées à vos appareils (ordinateur, téléphone, tablette...). C'est la box qui fait la traduction entre les deux mondes grâce au mécanisme de NAT (Network Address Translation).

Géolocalisation par adresse IP

Une adresse IP publique permet d'estimer la localisation géographique approximative d'une machine (ville, région, pays). Des services en ligne comme whatismyipaddress.com exploitent cette propriété. Attention : cette localisation est imprécise et indique souvent la position du FAI ou du centre de données, pas celle de l'utilisateur exact.

Le masque de sous-réseau (notion simplifiée)

Comment un routeur sait-il quelle partie de l'adresse IP désigne le réseau et quelle partie désigne la machine ? Grâce au masque de sous-réseau.

Le masque le plus courant dans un réseau domestique est 255.255.255.0 : il signifie que les trois premiers octets identifient le réseau, et le dernier octet identifie la machine.

Exemple avec masque 255.255.255.0

Avec l'adresse 192.168.1.42 et le masque 255.255.255.0 :

• Partie réseau : 192.168.1 (imposée par le masque)
• Partie machine : 42
• Ce réseau peut accueillir jusqu'à 254 machines (de .1 à .254, car .0 et .255 sont réservés).

Chaque paquet IP contient un en-tête qui indique l'adresse de l'émetteur et celle du destinataire, un peu comme l'adresse sur une enveloppe.

2.2 Le protocole TCP (Transmission Control Protocol)

Le protocole TCP complète IP en assurant la fiabilité de la transmission :

• Il numérote les paquets pour que le destinataire puisse les remettre dans l'ordre ;
• Il indique le nombre total de paquets envoyés ;
• Il gère les accusés de réception : le destinataire confirme avoir reçu chaque paquet ;
• Si un paquet est perdu ou corrompu, TCP demande son renvoi ;
• Il détecte les doublons : si un même paquet arrive deux fois, TCP ne le garde qu'une seule fois.

Analogie : envoyer un poème par la poste

Pour bien comprendre TCP, imaginons que vous devez envoyer un long poème à un ami par courrier postal, mais que chaque enveloppe ne peut contenir qu'un seul vers.

1. Découpage : vous recopiez chaque vers sur une carte séparée et vous numérotez les cartes (1/12, 2/12, ..., 12/12).
2. Envoi : vous postez les 12 enveloppes. Elles partent par des chemins différents (différents centres de tri).
3. Réception dans le désordre : votre ami reçoit d'abord la carte 5, puis la 1, puis la 9... Les cartes n'arrivent pas dans l'ordre.
4. Réordonnancement : grâce aux numéros, votre ami peut remettre les vers dans l'ordre et reconstituer le poème.
5. Détection des pertes : votre ami constate qu'il a reçu les cartes 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 mais pas la carte 4. Il vous envoie un message : « Renvoie-moi la carte 4 ! »
6. Renvoi : vous renvoyez la carte manquante.
7. Détection des doublons : si la carte 7 arrive deux fois (peut-être que la poste l'a copiée par erreur), votre ami jette le double.

C'est exactement ce que fait TCP avec les paquets de données sur Internet !

Le mécanisme d'acquittement (ACK)

En pratique, TCP utilise un système d'acquittement (acknowledgement, abrégé ACK) :

• Pour chaque paquet reçu, le destinataire envoie un message ACK à l'émetteur pour confirmer la bonne réception.
• Si l'émetteur ne reçoit pas d'ACK au bout d'un certain délai, il considère que le paquet a été perdu et le renvoie automatiquement.
• Ce dialogue permanent garantit qu'aucune donnée ne se perd en route.

Émetteur                    Destinataire
   |--- Paquet 1 ------------>|
   |<-------------- ACK 1 ----|
   |--- Paquet 2 ------------>|
   |--- Paquet 3 -----X       |  (paquet perdu !)
   |<-------------- ACK 2 ----|
   |   (pas d'ACK 3... délai dépassé)
   |--- Paquet 3 ------------>|  (renvoi)
   |<-------------- ACK 3 ----|

Fiabilité ≠ rapidité

TCP garantit que toutes les données arrivent correctement, mais il ne garantit pas le temps que cela prendra. Deux paquets d'un même message peuvent emprunter des chemins différents et arriver dans le désordre : TCP les réordonne à l'arrivée.

2.3 L'encapsulation

Quand vous envoyez un message sur Internet, celui-ci est préparé en plusieurs étapes appelées encapsulation :

1. Le message original est découpé en morceaux ;
2. TCP ajoute les numéros de paquets et informations de contrôle ;
3. IP ajoute les adresses de l'émetteur et du destinataire ;
4. Des informations supplémentaires sont ajoutées pour la transmission physique.

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3. Le routage

3.1 Principe

Le réseau Internet est constitué de routeurs reliés entre eux par des liens de communication. Un routeur est un équipement dont la fonction est d'aiguiller les paquets vers leur destination.

Chaque routeur possède une table de routage : un programme qui détermine, pour chaque paquet reçu, vers quel routeur voisin il faut le transférer. Le routeur ne connaît pas la totalité du réseau ; il se contente de prendre une décision locale à chaque étape.

Analogie postale : une lettre de Boston à Montauban

Imaginons qu'une lettre soit envoyée de Boston (États-Unis) à Montauban (France). La lettre ne va pas directement de la boîte aux lettres de l'expéditeur à celle du destinataire. Elle transite par une série de centres de tri postal :

1. Le facteur de Boston dépose la lettre au centre de tri local de Boston.
2. Ce centre voit que la destination est en France : il envoie la lettre au centre de tri international des États-Unis.
3. Le centre international américain la transmet au centre de tri de Roissy (principal hub postal français pour le courrier international).
4. Roissy l'envoie au centre de tri régional de Toulouse.
5. Toulouse la transmet au bureau de poste de Montauban, qui la distribue au destinataire.

Chaque centre de tri fonctionne exactement comme un routeur : il ne connaît pas tout le chemin, mais il sait vers quel prochain centre envoyer la lettre en fonction de l'adresse de destination. C'est le principe du routage pas-à-pas.

Table de routage = règles du centre de tri

La table de routage d'un routeur est comparable au tableau d'instructions d'un centre de tri :

• « Si la destination est en France → transférer au hub de Roissy »
• « Si la destination est en Allemagne → transférer au hub de Francfort »
• « Si la destination est locale → distribuer directement »

Un routeur dispose d'un tableau similaire qui associe des plages d'adresses IP à des interfaces de sortie (le prochain routeur à contacter).

3.2 Choix du chemin

Le chemin emprunté par un paquet dépend de plusieurs critères :

• la vitesse de transmission des liens ;
• la charge (congestion) des routeurs ;
• la disponibilité des liaisons.

Conséquence importante

Il existe plusieurs chemins possibles entre deux machines. Si un routeur tombe en panne ou si un lien est saturé, les paquets sont automatiquement redirigés par un autre chemin. C'est ce qui rend Internet résilient.

3.3 Exemple

Imaginons un réseau simplifié de villes françaises reliées par des routeurs. Pour envoyer un paquet de Lille à Perpignan, plusieurs chemins sont possibles :

• Lille → Paris → Toulouse → Perpignan
• Lille → Paris → Lyon → Marseille → Perpignan
• Lille → Reims → Lyon → Toulouse → Perpignan

Le routeur de chaque ville choisit le meilleur prochain saut selon les conditions du moment.

3.4 Routage sur graphes

Représenter un réseau comme un graphe

Un réseau informatique peut être représenté sous forme d'un graphe : chaque routeur est un sommet et chaque liaison physique est une arête. Lorsqu'on associe un poids (un coût) à chaque arête, on obtient un graphe pondéré.

Le poids peut représenter :

• le temps de transmission en millisecondes ;
• le nombre de sauts (nombre de routeurs à traverser) ;
• un coût calculé à partir de la bande passante du lien.

         A ---3--- B ---1--- C
         |         |         |
         2         4         2
         |         |         |
         D ---5--- E ---1--- F

Dans cet exemple, le chemin de A à F peut passer par plusieurs routes. Trouver le plus court chemin (celui dont la somme des poids est minimale) est un problème classique en informatique.

Trouver le plus court chemin

On peut chercher le chemin optimal par tâtonnement : on liste tous les chemins possibles, on additionne les poids, et on garde celui qui a le coût le plus faible.

Exemple : plus court chemin de A à F

En reprenant le graphe ci-dessus :

• A → B → C → F : 3 + 1 + 2 = 6
• A → B → E → F : 3 + 4 + 1 = 8
• A → D → E → F : 2 + 5 + 1 = 8
• A → D → E → B → C → F : 2 + 5 + 4 + 1 + 2 = 14
• A → B → C → F : coût 6 ← chemin optimal

Le chemin le plus court est A → B → C → F avec un coût total de 6.

Pour les réseaux de grande taille, le tâtonnement est trop lent. On utilise alors des algorithmes spécialisés, comme l'algorithme de Dijkstra (du nom du mathématicien néerlandais Edsger Dijkstra). Sans entrer dans les détails de cet algorithme (qui est au programme de Terminale NSI), son principe est le suivant :

1. On part du sommet de départ et on lui attribue un coût de 0.
2. On explore ses voisins et on note le coût pour les atteindre.
3. On choisit le voisin ayant le coût le plus faible et on répète l'opération depuis ce voisin.
4. On continue jusqu'à atteindre la destination, en mettant à jour les coûts dès qu'on trouve un chemin moins cher.

Protocoles de routage : RIP et OSPF

Sur Internet, les routeurs utilisent des protocoles de routage pour construire automatiquement leurs tables de routage. Deux protocoles importants sont :

RIP (Routing Information Protocol)

• Critère de choix : le nombre de sauts (nombre de routeurs à traverser).
• Principe : le meilleur chemin est celui qui passe par le moins de routeurs possible.
• Avantage : simple à mettre en œuvre.
• Inconvénient : ne tient pas compte de la vitesse des liens. Un chemin en 2 sauts par des liens lents peut être choisi plutôt qu'un chemin en 3 sauts par des liens très rapides.
• Limite : maximum 15 sauts ; au-delà, la destination est considérée comme inaccessible.

OSPF (Open Shortest Path First)

• Critère de choix : le coût de chaque lien, calculé à partir de sa bande passante.
• Principe : un lien rapide (fibre optique) a un coût faible ; un lien lent (ADSL) a un coût élevé. Le meilleur chemin est celui dont le coût total est le plus faible.
• Avantage : choisit des chemins réellement plus rapides, même s'ils traversent davantage de routeurs.
• Inconvénient : plus complexe à configurer.

RIP vs OSPF en résumé

	RIP	OSPF
Métrique	Nombre de sauts	Coût (basé sur la bande passante)
Meilleur chemin	Le moins de routeurs	Le plus rapide
Complexité	Simple	Plus complexe
Usage	Petits réseaux	Grands réseaux

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4. Les adresses symboliques et le DNS

4.1 Le problème

Les adresses IP (comme 195.81.225.119) sont difficiles à mémoriser pour les humains. On utilise donc des noms de domaine (ou adresses symboliques), bien plus faciles à retenir.

Exemples de noms de domaine

• wikipedia.org
• education.gouv.fr
• google.com

Un nom de domaine se compose de deux parties :

Partie	Rôle	Exemples
Nom	Identifie le site	wikipedia, google
Extension	Indique le type d'organisation ou le pays	.org (association), .com (commercial), .fr (France), .gouv.fr (gouvernement français)

4.2 Le serveur DNS

Le DNS (Domain Name System) est le système qui fait le lien entre un nom de domaine et l'adresse IP correspondante. Il fonctionne comme un annuaire :

1. Vous tapez www.wikipedia.org dans votre navigateur ;
2. Votre ordinateur interroge un serveur DNS ;
3. Le serveur DNS répond avec l'adresse IP correspondante (par exemple 78.109.84.114) ;
4. Votre navigateur contacte le serveur à cette adresse IP.

Le système DNS est distribué : aucun serveur ne contient l'intégralité de l'annuaire. Les serveurs se répartissent la charge et se consultent mutuellement si nécessaire.

4.3 Trouver une adresse IP

On peut retrouver l'adresse IP associée à un nom de domaine grâce à des commandes ou des outils en ligne :

# En Python, on peut résoudre un nom de domaine
import socket

adresse_ip = socket.gethostbyname("www.wikipedia.org")
print(f"L'adresse IP de wikipedia.org est : {adresse_ip}")

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5. Les réseaux pair-à-pair (P2P)

5.1 Client-serveur vs pair-à-pair

Il existe deux grands modèles d'organisation des réseaux :

Modèle client-serveur :

• Un serveur centralise les ressources (fichiers, pages web...) ;
• Les clients envoient des requêtes au serveur pour obtenir ces ressources ;
• Exemple : quand vous consultez un site web, votre navigateur (client) demande la page à un serveur.

Modèle pair-à-pair (peer-to-peer ou P2P) :

• Il n'y a pas de serveur central ;
• Chaque machine est à la fois client et serveur ;
• Les ressources sont réparties entre tous les participants ;
• Si un participant se déconnecte, les autres peuvent continuer à partager.

5.2 Avantages et inconvénients du P2P

Avantages	Inconvénients
Pas de dépendance à un serveur central	Instabilité (les pairs se connectent et se déconnectent librement)
Mise en commun des capacités de stockage	Difficile de garantir la disponibilité d'une ressource
Répartition de la charge	Risques de sécurité (fichiers malveillants)

5.3 Usages licites et illicites

Le P2P est une technologie neutre qui a des usages parfaitement légaux (partage de logiciels libres, distribution de mises à jour), mais aussi des usages illicites : le téléchargement d'œuvres protégées par le droit d'auteur (films, musique, livres) sans autorisation est un délit.

Droit d'auteur

Le droit d'auteur protège les créateurs en leur accordant un droit exclusif sur leurs œuvres. Il comporte un droit moral (obligation de citer l'auteur, respect de l'œuvre) et un droit patrimonial (droit d'exploitation commerciale). Les licences Creative Commons permettent aux auteurs de partager leurs œuvres sous certaines conditions.

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6. Les réseaux physiques

Internet est indépendant du réseau physique utilisé : les mêmes protocoles (TCP/IP) fonctionnent quelle que soit la technologie de transmission.

6.1 Comparaison des technologies

Technologie	Type	Portée	Débit approximatif
ADSL	Filaire (cuivre)	-	1 à 20 Mbit/s
Fibre optique	Filaire (verre)	-	100 Mbit/s à 10 Gbit/s
Wi-Fi	Sans fil (ondes radio)	~100 m	54 Mbit/s à 1 Gbit/s
Bluetooth	Sans fil (ondes radio)	~10 m	1 à 3 Mbit/s
4G	Sans fil (ondes radio)	Plusieurs km	25 à 100 Mbit/s
5G	Sans fil (ondes radio)	Plusieurs km	100 Mbit/s à 1 Gbit/s
Satellite	Sans fil (ondes radio)	Mondial	20 à 50 Mbit/s
Li-Fi	Sans fil (lumière)	~10 m	Jusqu'à 10 Gbit/s

6.2 Évolution du trafic

Le volume de données échangées sur Internet connaît une croissance exponentielle :

• Le nombre d'internautes est passé de 2 milliards en 2011 à plus de 5 milliards aujourd'hui ;
• Le trafic de données double environ tous les 2-3 ans ;
• Cette explosion est principalement due à la vidéo en streaming.

Impact environnemental

Les centres de données (data centers) qui hébergent les serveurs consomment d'énormes quantités d'énergie pour fonctionner et être refroidis. L'empreinte carbone du numérique est un enjeu majeur.

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7. Cybersécurité

Internet est un formidable outil de communication, mais il est aussi le terrain de nombreuses menaces informatiques. Connaître les principales attaques permet de mieux s'en protéger.

7.1 Les principales cyberattaques

Attaque par déni de service distribué (DDoS)

Le principe est simple : des milliers de machines (souvent piratées à l'insu de leurs propriétaires) envoient simultanément un très grand nombre de requêtes vers un serveur cible. Submergé, celui-ci ne peut plus répondre aux utilisateurs légitimes.

C'est comme si des milliers de personnes téléphonaient en même temps au même numéro : la ligne serait constamment occupée et personne ne pourrait joindre le destinataire.

Hameçonnage (phishing)

L'attaquant envoie un message (souvent un courriel) qui imite l'apparence d'un organisme de confiance (banque, administration, opérateur téléphonique) pour inciter la victime à communiquer des informations sensibles : mot de passe, numéro de carte bancaire, identifiants de connexion.

Rançongiciel (ransomware)

Un programme malveillant chiffre les fichiers de la victime (documents, photos, etc.) et exige le paiement d'une rançon (généralement en cryptomonnaie) en échange de la clé de déchiffrement. Sans cette clé, les données sont inaccessibles.

Attaque de l'homme du milieu (man-in-the-middle)

L'attaquant s'interpose secrètement entre deux interlocuteurs qui croient communiquer directement. Il peut alors lire, modifier ou voler les données échangées. C'est comme si quelqu'un ouvrait discrètement vos lettres, les lisait, puis les recachetait avant de les livrer au destinataire.

Bombardement de courriels (mail bombing)

L'attaquant envoie un nombre massif de courriels à une même adresse pour saturer la boîte de réception et rendre le service inutilisable. C'est l'équivalent numérique du remplissage d'une boîte aux lettres physique par des prospectus jusqu'à ce qu'elle déborde.

7.2 Comment repérer un courriel frauduleux ?

Le hameçonnage est l'une des attaques les plus courantes. Voici les indices qui doivent alerter :

Signes d'un courriel suspect

1. L'expéditeur : l'adresse ne correspond pas à l'organisme prétendu (ex. [email protected] au lieu de [email protected]).
2. Le ton urgent : « Votre compte sera bloqué dans 24h ! », « Action immédiate requise ! ».
3. Les liens douteux : en survolant un lien (sans cliquer !), l'URL affichée ne correspond pas au site officiel.
4. Les fautes d'orthographe : les messages frauduleux contiennent souvent des erreurs inhabituelles pour un organisme officiel.
5. Les pièces jointes inattendues : un fichier .exe, .zip ou .doc non sollicité peut contenir un programme malveillant.
6. La demande d'informations sensibles : aucune banque, aucune administration ne demande un mot de passe ou un numéro de carte bancaire par courriel.

Bonnes pratiques de sécurité

• Ne jamais cliquer sur un lien dans un courriel douteux : taper soi-même l'adresse du site dans le navigateur.
• Utiliser des mots de passe robustes et différents pour chaque service.
• Activer l'authentification à deux facteurs (2FA) quand c'est possible.
• Maintenir son système d'exploitation et ses logiciels à jour (les mises à jour corrigent des failles de sécurité).
• En cas de doute, contacter directement l'organisme par téléphone ou via son site officiel.

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8. Résumé

Notion	Définition
Internet	Réseau mondial de réseaux d'ordinateurs interconnectés
Protocole IP	Définit l'adressage des machines et le format des paquets
Adresse IPv4	Identifiant unique d'une machine, composé de 4 octets (ex. 192.168.1.42)
Adresse privée / publique	Adresse visible uniquement sur le réseau local / visible sur Internet
Masque de sous-réseau	Permet de distinguer la partie réseau de la partie machine dans une adresse IP
Protocole TCP	Assure la fiabilité de la transmission (numérotation, acquittement, renvoi des paquets perdus)
ACK (acquittement)	Message de confirmation envoyé par le destinataire pour chaque paquet reçu
Paquet	Petit morceau de données avec un en-tête contenant les adresses source et destination
Routeur	Équipement qui aiguille les paquets vers leur destination
Table de routage	Programme du routeur qui détermine le meilleur chemin pour chaque paquet
Graphe pondéré	Représentation d'un réseau où chaque lien a un coût (poids)
RIP	Protocole de routage basé sur le nombre de sauts
OSPF	Protocole de routage basé sur le coût (bande passante) des liens
DNS	Système qui convertit les noms de domaine en adresses IP
Pair-à-pair	Réseau où chaque machine est à la fois client et serveur
FAI	Fournisseur d'accès à Internet
DDoS	Attaque par déni de service distribué (saturation d'un serveur)
Hameçonnage	Technique d'escroquerie imitant un organisme de confiance pour voler des données
Rançongiciel	Programme malveillant qui chiffre les fichiers et exige une rançon