SNT · Seconde
Introduction et Protocoles TCP/IP
Comprendre les principes fondateurs d'Internet, le modèle en couches TCP/IP, l'adressage IPv4/IPv6 et le découpage des données en paquets.
Introduction et Protocoles TCP/IP
Objectifs du cours
- Distinguer le rôle des protocoles IP et TCP.
- Comprendre le mécanisme d'encapsulation et de découpage des données en paquets.
- Identifier la structure d'une adresse IPv4 et les enjeux de la transition vers IPv6.
- Distinguer la fiabilité de transmission (TCP) de la rapidité sans garantie (UDP).
Introduction : Qu'est-ce qu'Internet ?
Que se passe-t-il lorsque vous tapez dans la barre d'adresse de votre navigateur https://www.google.fr ?
Votre ordinateur cherche à entrer en communication avec un autre ordinateur (un serveur) se trouvant probablement à des centaines ou des milliers de kilomètres de chez vous. Pour établir cette communication, il faut que les deux appareils soient reliés au sein d'un réseau.
Il existe énormément de réseaux locaux (la salle informatique de votre lycée, votre box Wi-Fi à la maison...). Certains réseaux sont reliés à d'autres réseaux, qui sont eux-mêmes interconnectés à une échelle planétaire grâce à d'immenses câbles sous-marins et des liaisons terrestres en fibre optique.
Carte mondiale des câbles sous-marins de télécommunication reliant les continents via Internet
Activité : Réaliser une frise chronologique d'Internet
À partir de vos connaissances et des repères historiques du cours, construisez votre frise chronologique de l'histoire d'Internet et du Web. Renseignez votre nom, personnalisez les événements et téléchargez votre devoir en PDF.
Accéder au Générateur de Frise Chronologique SNT (avec export PDF)→
Internet
Internet est le réseau informatique mondial accessible au public. C'est littéralement un « réseau de réseaux » (inter-connected networks).
- Un réseau matériel est constitué d'équipements physiques interconnectés (ordinateurs, serveurs, routeurs, câbles Ethernet, fibres optiques sous-marines et terrestres, liaisons sans fil Wi-Fi/4G/5G).
- Un réseau immatériel désigne l'organisation logique ou sociale (comme un réseau social ou le Web).
L'idée d'interconnecter des réseaux d'ordinateurs date du début des années 1970 avec le projet ARPAnet (Advanced Research Projects Agency Network), conçu aux États-Unis, qui est considéré à juste titre comme l'ancêtre d'Internet.
Activité 1.1 : Les bases d'Internet
Observez le fonctionnement d'un échange sur Internet :
- Pourquoi dit-on qu'Internet n'appartient à aucune entité unique ?
- Quelle est la différence fondamentale entre Internet (l'infrastructure mondiale de transport des données) et le Web (un des services utilisant Internet pour afficher des pages avec des liens hypertexte) ?
L'Adresse IP : L'Identifiant Unique sur le Réseau
Afin de pouvoir s'identifier et recevoir des messages, tout appareil connecté à un réseau possède une adresse IP (Internet Protocol).
Une adresse IP est l'équivalent du numéro de téléphone ou de l'adresse postale d'un appareil informatique (ordinateur, smartphone, imprimante, serveur web).
IPv4 vs IPv6
- IPv4 (Version 4) : Codée sur 32 bits (soit 4 octets). Elle s'écrit sous la forme de 4 nombres décimaux compris entre 0 et 255, séparés par des points.
- Exemple : 74.125.133.94 (l'un des serveurs de Google).
- Le nombre total d'adresses IPv4 possibles est de 2³² ≈ 4,3 milliards d'adresses, ce qui est devenu insuffisant face à l'explosion du nombre de smartphones, ordinateurs et objets connectés (pénurie d'adresses IPv4).
- IPv6 (Version 6) : Codée sur 128 bits (soit 16 octets). Elle s'écrit sous la forme de 8 groupes de 4 chiffres hexadécimaux séparés par des deux-points (
:). - Exemple :
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. - Elle offre 2¹²⁸ ≈ 3,4 × 10³⁸ adresses (soit 340 sextillions d'adresses), un nombre colossal et quasiment inépuisable garantissant la pérennité d'Internet.
Structure comparée des adresses IPv4 (notation décimale pointée et binaire) et IPv6 (notation hexadécimale et binaire)
Les Protocoles TCP/IP
Pour que tous les appareils d'un réseau puissent se reconnaître, échanger des données sans perte et se comprendre, ils doivent respecter un ensemble de règles communes : un protocole de communication.
Internet repose sur le couple de protocoles fondamentaux TCP/IP :
Le Protocole IP (Internet Protocol)
Le protocole IP est chargé de l'adressage et de l'acheminement (routage) des paquets de données de la source vers la destination.
- Il ajoute à chaque paquet l'adresse IP de l'émetteur et l'adresse IP du destinataire.
- Il ne garantit pas que les paquets arriveront dans l'ordre ni qu'aucun paquet ne sera perdu en chemin.
Le Protocole TCP (Transmission Control Protocol)
Le protocole TCP est chargé du transport fiable et du contrôle de bout en bout :
- Découpage & Numérotation : Il segmente les données volumineuses (fichiers, vidéos, pages web) en petits paquets numérotés.
- Accusés de réception (ACK) : Dès que le destinataire reçoit un paquet, il renvoie un accusé de réception à l'émetteur.
- Réémission en cas de perte : Si l'émetteur ne reçoit pas d'accusé de réception après un délai imparti, il renvoie automatiquement le paquet manquant.
- Réordonnancement : À l'arrivée, TCP remet tous les paquets dans l'ordre initial avant de reconstituer le message complet.
Schéma des protocoles TCP/IP : Découpage en paquets, routage sur Internet et réassemblage à la réception
Comparaison : TCP vs UDP
Il existe un autre protocole de transport très utilisé : UDP (User Datagram Protocol).
| Caractéristique | Protocole TCP | Protocole UDP |
|---|---|---|
| Garantie de livraison | Oui (accusés de réception + renvoi) | Non (pas d'accusé de réception) |
| Ordre des données | Garanti (reconstitution séquentielle) | Non garanti |
| Vitesse / Latence | Légèrement plus lent (contrôles) | Ultra-rapide et temps réel |
| Cas d'usage typiques | Navigation Web (HTTP/HTTPS), e-mails, téléchargements de fichiers | Streaming vidéo en direct, jeux vidéo en ligne, VoIP (appels audio/vidéo) |
Dans un appel vidéo ou un jeu en ligne, la perte ponctuelle d'une image ou d'un son d'un millième de seconde est imperceptible, alors qu'attendre la réémission du paquet perdu bloquerait le direct ! C'est pourquoi UDP y est privilégié.
Quiz d'auto-évaluation
Quel est le rôle principal du protocole IP ?
Pourquoi a-t-on créé la norme IPv6 ?
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