Partie 1 : Les protocoles réseau

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.

---

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

---

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.