Chapitre 2 - Internet : Réseaux, Internet et adresses IP

Introduction

Internet est un réseau mondial qui connecte des milliards d'appareils, permettant la communication et le partage d'informations à grande échelle. Ce chapitre aborde les concepts fondamentaux des réseaux, le fonctionnement d’Internet et le rôle crucial des adresses IP dans ce système.

1. Les Réseaux Informatiques : Fondements

1.1. Qu’est-ce qu’un réseau informatique ?

Un réseau informatique est un ensemble d’ordinateurs et autres équipements (imprimantes, serveurs, routeurs, etc.) interconnectés afin de partager des ressources et des données.

• Objectifs :
  • Partage de fichiers et d’applications
  • Communication (email, messagerie instantanée)
  • Accès à Internet
  • Gestion centralisée des ressources

1.2. Types de réseaux

• LAN (Local Area Network) : réseau local limité à une petite zone géographique (ex : réseau d’entreprise, réseau domestique).
• WAN (Wide Area Network) : réseau étendu couvrant de grandes distances, souvent constitué d’un ensemble de LAN interconnectés (ex : Internet).
• MAN (Metropolitan Area Network) : réseau couvrant une ville ou une zone métropolitaine.
• PAN (Personal Area Network) : réseau personnel avec des équipements proches (ex : Bluetooth).

2. Internet : Le Réseau des Réseaux

2.1. Définition et architecture

Internet est un réseau mondial qui relie entre eux des millions de réseaux indépendants. Il est basé sur un ensemble de protocoles standards pour permettre la communication entre des systèmes hétérogènes.

• Architecture décentralisée : pas de point central de contrôle.
• Basé sur le modèle client-serveur : un client demande un service, un serveur le fournit.
• Commutation de paquets : les données sont découpées en paquets qui voyagent indépendamment.

2.2. Protocoles essentiels

• TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) : fondement d’Internet. Permet la transmission fiable de données.
• HTTP/HTTPS (HyperText Transfer Protocol / Secure) : protocole pour le transfert des pages web.
• FTP (File Transfer Protocol) : transfert de fichiers.
• DNS (Domain Name System) : traduction des noms de domaine en adresses IP.

3. Adresses IP : Identification sur Internet

3.1. Rôle des adresses IP

Chaque équipement connecté à Internet possède une adresse IP unique, qui sert à identifier l’appareil et localiser son réseau.

• Adresse IP : numéro unique attribué à chaque interface réseau.
• Sert à l’acheminement des paquets de données.

3.2. Versions d’adresses IP

3.2.1. IPv4

• Format : 32 bits, généralement écrit en notation décimale pointée :
  [Formule]
• Structure : 4 octets (8 bits chacun)
• Exemple :
  [Formule] (binaire) = [Formule] (décimal)
• Limitation : environ 4,3 milliards d’adresses, insuffisant avec la croissance d’Internet.

3.2.2. IPv6

• Format : 128 bits, écrit en notation hexadécimale avec 8 groupes séparés par des deux-points.
  Exemple :
  [Formule mathématique]
• Permet un nombre quasi infini d’adresses.

3.3. Structure d’une adresse IPv4

Une adresse IPv4 est composée de deux parties :

• Partie réseau : identifie le réseau auquel appartient l’appareil.
• Partie hôte : identifie l’appareil sur ce réseau.

Cette séparation est déterminée par un masque de sous-réseau.

3.3.1. Masque de sous-réseau

• Notation classique : 255.255.255.0
• Notation CIDR (Classless Inter-Domain Routing) : /24 (indique que les 24 premiers bits sont la partie réseau)

Exemple :
Adresse IP : 192.168.1.10/24
Masque : 255.255.255.0

• Partie réseau : 192.168.1
• Partie hôte : 10

3.4. Classes d’adresses IP (historique)

• Classe A : [Formule] à [Formule]
  Masque par défaut : /8
  Utilisée pour les très grands réseaux.
• Classe B : [Formule] à [Formule]
  Masque par défaut : /16
• Classe C : [Formule] à [Formule]
  Masque par défaut : /24
• Classes D et E sont réservées (multicast et expérimental).

3.5. Adresse IP publique vs privée

• Adresse publique : visible sur Internet, routable globalement.
• Adresse privée : utilisée dans les réseaux locaux (non routable sur Internet). Exemples :
  • 10.0.0.0 – 10.255.255.255
  • 172.16.0.0 – 172.31.255.255
  • 192.168.0.0 – 192.168.255.255

Les adresses privées nécessitent un NAT (Network Address Translation) pour accéder à Internet.

4. Fonctionnement de la Communication sur Internet

4.1. Routage des paquets

• Les données sont découpées en petits paquets.
• Chaque paquet contient l’adresse IP source et destination.
• Les routeurs déterminent le chemin optimal vers la destination.

4.2. Résolution DNS

• Les utilisateurs utilisent des noms de domaine (ex : www.example.com) plus faciles à mémoriser.
• Le système DNS traduit ces noms en adresses IP.

5. Exemple concret : Envoi d’un e-mail

1. L’utilisateur écrit un e-mail sur son client (ex : Outlook).
2. Le client contacte le serveur SMTP pour envoyer le message.
3. Le serveur SMTP utilise l’adresse IP du destinataire pour router le message.
4. Le message circule via plusieurs routeurs sur Internet.
5. Le serveur de destination reçoit le message et le stocke.
6. Le client du destinataire récupère le message via IMAP ou POP3.

6. Synthèse visuelle : Architecture générale d’Internet

[Diagramme]

7. Concepts avancés liés aux adresses IP

7.1. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

• Protocole qui attribue automatiquement une adresse IP à un appareil sur un réseau local.
• Permet une gestion dynamique et simplifiée des adresses IP.

7.2. NAT (Network Address Translation)

• Permet à plusieurs appareils d’un réseau privé d’utiliser une seule adresse IP publique.
• Traduit les adresses privées en adresses publiques lors de l’accès à Internet.

8. Formules et calculs importants

8.1. Nombre d’hôtes par sous-réseau

Le nombre maximal d'appareils pouvant être connectés dans un sous-réseau est donné par :

[Formule mathématique]

où [Formule] est le nombre de bits du masque de sous-réseau (en notation CIDR).

• Le "-2" correspond à la réservation de l'adresse réseau (tous les bits hôtes à 0) et l'adresse de diffusion (broadcast, tous les bits hôtes à 1).

Exemple : Pour un masque /24 :

[Formule mathématique]

Conclusion

La compréhension des réseaux, d’Internet et des adresses IP est essentielle pour saisir le fonctionnement du monde numérique actuel. Les adresses IP, qu’elles soient IPv4 ou IPv6, forment la base de l’identification et du routage sur Internet. La combinaison de protocoles et d’infrastructures assure la communication fluide et sécurisée à l’échelle mondiale.

Citation importante :
"Internet is not a network of computers; it is a network of networks." — Louis Pouzin, pionnier d’Internet

N’hésitez pas à réviser ces notions régulièrement, et à pratiquer avec des exercices d’adressage IP pour maîtriser pleinement ces concepts fondamentaux.