Internet: un réseau de réseaux

De nos jours, Internet est partout et est devenu incontournable, du moins dans les pays industrialisés. La masse d'argent gravitant autour d'Internet grandit de jour en jour, de plus en plus de particuliers y sont reliés et des monstres tels que Google, aujourd'hui superpuissance économique, ont su tirer leur épingle du jeu en profitant de cet engouement.

Si Internet a connu un développement considérable dans les années 1990, il ne s'agissait à ses débuts que de petits réseaux internes et indépendants, se rassemblant petit à petit pour devenir le réseau informatique mondial.

Pour beaucoup de monde, Internet équivaut à surfer sur le Web. Nous verrons pourtant que le World Wide Web et Internet ne sont pas équivalents, puisque le Web n'est qu'une application parmi d'autres d'Internet, apparue bien après les débuts de celui-ci.

Source: Wikipedia

Mais alors, qu'est-ce qu'Internet? Internet est un sujet si vaste et complexe que chacun de ses éléments mériterait un article complet. Je n'irai donc volontairement pas toujours dans les détails, sans quoi nous pourrions y passer des jours entiers de lecture, mais m'arrêterai sur certains points qui me semblent intéressants. L'utilisation d'un vocabulaire propre et parfois technique est inévitable, mais j'espère qu'il ne sera pas un frein à la compréhension. Enfin, que les experts me pardonnent de passer rapidement sur certains éléments, les commentaires sont bien entendu les bienvenus pour éclaircir ou approfondir le sujet.

Cet article étant relativement long, il sera en deux parties: la première expliquera les bases du fonctionnement d'Internet ainsi que son histoire, alors que dans un second temps nous nous pencherons sur les principales applications d'Internet.

Les bases

Internet est avant tout un réseau de réseaux, comme son nom l'indique (interconnected networks, réseaux interconnectés en français), autrement dit un regroupement de millions et de millions de machines connectées entre elles. Chaque noeud de cet énorme réseau est relié à un autre grâce à un canal de communication. S'il est bien joli de connecter des machines, ce n'est pas tout. Il faut en effet que celles-ci puissent dialoguer et surtout se comprendre. C'est pour cette raison qu'une communication est établie grâce à un protocole. Il en existe plusieurs, sur lesquels sont basés de nombreux services (ou applications). On pourra citer la messagerie électronique (e-mail), le Web, le peer-to-peer, l'accès de fichiers à distance, etc... Nous distinguons ainsi d'une part les infrastructures du réseau et d'autre part les services rendus à l'utilisateur, le tout étant géré par des fonctions de contrôle.

Réseau, canal, protocole... Des mots qui n'ont peut-être qu'une signification vague pour vous, du moins pour l'instant! Mais pas de panique, nous allons revenir plus en détail sur ces termes.

Un réseau se définit comme un ensemble de nœuds (ou pôles) reliés entre eux par des liens (canaux), les nœuds pouvant eux-même être des sous-réseaux complexes. Les canaux sont quant à eux des flux de force, d'énergie ou d'information. Dans le cas d'Internet, il s'agit donc de relier des terminaux (un router, un serveur, une station de travail ou un appareil mobile par exemple) via un canal de communication transportant des informations binaires et pouvant être de plusieurs sortes: un câble de cuivre, de la fibre optique, une liaison satellite ou encore un liaison radio. Chaque solution comporte des avantages et des inconvénients, que ce soit au niveau du débit (vitesse de connexion), des coûts, de la mise en place ou de l'entretien.

Un réseau informatique avec ses divers noeuds.
Source: Computer Networking (Kurose & Ross)

Un protocole de communication définit un format d'échange de messages entre un émetteur et un récepteur, permettant ainsi de définir de façon standardisée la manière dont les informations sont échangées entre deux machines. Nous pouvons aisément tirer une correspondance avec un dialogue entre deux personnes.

A gauche, une discussion "humaine", et à droite un dialogue informatique.
Source: Computer Networking (Kurose & Ross)

Types d'accès au réseau

Les fournisseurs d'accès à Internet (FAI), qui peuvent être des entreprises ou des universités par exemple, sont les points de connexion à Internet. Ceux-ci sont eux-mêmes des réseaux autonomes et proposent un certain nombre de types d'accès à Internet (de même que d'autres services tels que serveur de messagerie ou hébergement de sites Web). Il en existe de nombreux, mais nous n'allons en voir que quelques-uns.

Un particulier se connecte à Internet au travers d'un fournisseur d'accès.
Source: Computer Networking (Kurose & Ross)

Le premier type d'accès dont nous allons parler est le modem (dial-up modem), transitant sur une ligne téléphone analogique ordinaire (paire de cuivre). Un modem installé chez un particulier convertit le signal numérique de l'ordinateur en un format analogique pour le transport, puis celui-ci est à son tour converti par un modem à l'autre bout de la ligne, sur un routeur du FAI. Cette technologie permet d'avoir un débit théorique (les débits réels sont toujours en deçà des débits théoriques) de 56 kbps (kilo bits par seconde), ce qui paraît de nos jours extrêmement lent!

Un des inconvénients de ce système est qu'il ne permet pas d'utiliser Internet et le téléphone en même temps, puisqu'il s'agit de la même ligne. Heureusement, de nouvelles technologies n'ayant pas ce désavantage ont vu le jour, dont deux familles concurrentes: le DSL (degital subscriber line) et le HFC (hybrid fiber coax).

Les technologies dites ligne d'abonné numérique (DSL) utilisent toujours une ligne de raccordement téléphonique standard, mais à des fréquences différentes des communications téléphoniques. Cette approche permet de partager la même ligne entre Internet et le téléphone sans que leurs signaux n'interfèrent les uns avec les autres. Généralement, de tels raccordements sont fournis par les opérateurs téléphoniques, comme Swisscom.

Le débit de transmission, montant ou descendant (download ou upload), dépend (entre autres) directement de la distance du modem du particulier (quelque peu différent d'un modem dial-up) à celui de la centrale. Il est normal donc qu'il varie quelque peu selon la distance et qu'il ne corresponde pas forcément au débit théorique annoncé par le fournisseur.

On distingue plusieurs types de DSL, dont l'ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ou le VDSL (Very-high speed Digital Subscriber Line), actuellement déployé par Swisscom pour remplacer l'ADSL. L'ADSL permet un débit maximum théorique de 8 Mbps pour le sens descendant, l'ADSL2+, amélioration de l'ADSL de plus en plus répandue en France, un débit de plus de 20 Mbps alors que le VDSL permet d'atteindre un débit jusqu'à 55 Mbps en descendant et jusqu'à 20 Mbps dans le sens montant (100 Mbps avec le VDSL2).

Une ligne HFC, architecture hybride utilisant la fibre optique et du câble coaxial, utilise quant à elle le câble du réseau télévisé plutôt que les lignes téléphoniques. Il s'agit de la technologie utilisée par exemple par Cablecom. Dans un tel système, la fibre optique assure la transmission de la centrale jusqu'aux jonctions de quartiers, desquelles les câbles coaxiaux sont tirés jusqu'aux domiciles. Cette technologie requiert l'utilisation d'un modem spécial, appelé modem câble. Une de ses caractéristiques importantes est que, contrairement au DSL, la ligne est partagée entre les particuliers. Pour cette raison, il est possible qu'il y ait un ralentissement par rapport au débit théorique annoncé. Ainsi, si plusieurs utilisateurs téléchargent en même temps le dernier album phare du moment (ou quoi que ce soit), le débit sera significativement plus faible.

Un réseau de type HFC.
Source: Computer Networking (Kurose & Ross)

Le Wi-Fi est une technique de réseau sans fil utilisant des ondes radioélectriques. Basé sur la norme IEEE 802.11 qui vous dit peut-être quelque chose, le Wi-Fi permet de relier des appareils mobiles (ordinateurs portables, PDA, téléphones portables, etc...) à une liaison haut débit. Les normes 802.11b et g, les plus répandues actuellement, permettent d'obtenir des débits théoriques de 11 Mbps et 54 Mbps avec une portée allant jusqu'à 300 mètres avec une bande de fréquence de 2.4 Ghz. La nouvelle norme 802.11n, encore non ratifiée mais déjà utilisée par plusieurs constructeurs dont Apple, permet d'atteindre un débit théorique allant jusqu'à 270 Mbps (aux fréquences de 2.4 Ghz) ou 300 Mbps (aux fréquences 5 Ghz).

Historique

Maintenant que nous savons ce qu'est un réseau informatique et comment y accéder, il est temps de retracer l'historique d'Internet, permettant de mieux comprendre ses fondements.

Alors qu'au début des années 1960 le téléphone est le réseau de communication dominant, les ordinateurs se font de plus en plus présents et la question de les relier d'une manière ou d'une autre vient presque tout naturellement. Le but est avant tout de pouvoir envoyer des commandes d'une machine à une autre, situées chacune dans un lieu différent, afin de faciliter les télécommunications entre chercheurs et scientifiques.

Plusieurs instituts se mettent au travail avec cette idée en tête et cela donnera naissance à plusieurs réseaux internes. ARPAnet, du nom du programme de recherche Advanced Research Projects Agency lancé au MIT (Massachusetts Institute of Technology), devient le premier réseau informatique utilisant la commutation par paquets et l'ancêtre direct d'Internet tel que nous connaissons aujourd'hui.

La communication par paquets (packet-switching) se distingue d'une commutation de circuits (circuit switching) telle qu'utilisée pour la téléphonie. Dans le premier cas, une ligne entre un émetteur et un récepteur est réservée le temps de la communication afin de permettre le transfert de données puis libérée à la fin de la transmission, garantissant ainsi la meilleure performance possible en évitant toute coupure.

Lors d'une transmission de données par commutation de paquets, l'information est segmentée en paquets de données envoyés indépendamment sur le réseau et rassemblés chez le destinataire. Son avantage est d'autoriser un plus grand nombre de clients pour une même bande passante et de permettre une utilisation rationnelle et efficace des lignes de transmission.

En 1969, le premier équipement est installé à l'université de Californie (UCLA) par la compagnie BBN, sous la supervision de Leonard Kleinrock du MIT. Trois équipements supplémentaires sont installés au Stanford Research Institute (SRI), à l'université de Santa Barbara et à l'université de l'Utah. Le précurseur d'Internet totalise alors quatre noeuds. Pour l'anecdote, lorsque Kleinrock testa pour la première fois le réseau en tentant une connexion à distance depuis l'UCLA au SRI, il fit planter le système!

Début des années 1970, ARPAnet compte désormais 15 noeuds, une première démonstration publique a lieu et le premier protocole de communication poste-à-poste (NCP) est établi, permettant ainsi le développement d'applications réseau. C'est Ray Tomlinson en 1972 qui met au point la première application importante d'Internet: la messagerie électronique. Il est intéressant de remarquer que le Web, aujourd'hui plaque tournante d'Internet, n'arrivera que vingt ans plus tard. Nous reviendrons plus tard des applications essentielles qui font le succès d'Internet.

ARPAnet était un réseau fermé; il était en effet impossible d'y accéder et de communiquer avec un des hôtes hors du réseau. D'autres réseaux indépendants (essentiellement universitaires) virent donc petit à petit le jour, non seulement aux Etats-Unis mais également en Europe (le projet Cyclades en France). Tout naturellement, on chercha à interconnecter ces différents réseaux, créant ainsi un réseau de réseaux.

Etant donné que le protocole NCP d'ARPAnet était propre à ce réseau, un nouveau protocole fut développé: TCP/IP. La première version de 1974 n'étant pas pleinement satisfaisante, il fut décidé de le séparer en deux protocoles distincts, TCP (Transmission Control Protocol) et IP (Internet Protocol) et de créer un troisième protocole, UDP (User Datagram Protocol). A la fin des années 1970, les trois protocoles clés d'Internet sont donc posés. Je n'en dirai pas plus à leur sujet, mais il existe des livres entiers leur étant consacrés si vous êtes intéressé!

Les années 1980 voient les réseaux internes se connectant à l'Internet public se multiplier. Ainsi, d'ARPAnet comportant environ 200 hôtes au début des années 1970, Internet en comptait une centaine de milliers dix ans plus tard. 1983 connaît le déploiement officiel de TCP/IP en tant que nouveau protocole standard pour ARPAnet, remplaçant le protocole NCP. TCP continue quant à lui son évolution.

Le DNS (Domain Name System), une application importante d'Internet, voit le jour. Ce système de noms de domaine permet d'établir une correspondance entre une adresse IP et un nom de domaine. En effet, chaque ordinateur connecté à un réseau (comme Internet) possède sa propre adresse IP, sous forme d'une suite de bits (32 pour le protocole IPv4 (IP version 4) et 128 pour IPv6, augmentant significativement le nombre d'adresses uniques possibles).

S'il est facile pour une machine de travailler de cette manière, il en va tout autrement pour les pauvres humains que nous sommes. Imaginez plutôt: on ne parlerait pas de cuk.ch, mais de 62.2.195.40! C'est pourquoi, dans le but de faciliter l'accès à une machine distante, le fait d'associer un nom à une adresse IP a été mis en place. Ainsi, lorsque vous tapez dans votre navigateur un nom de domaine tel que cuk.ch, cette adresse va être traduite (de manière transparente pour l'utilisateur) grâce au DNS vers l'adresse IP correspondante de façon à ce que la machine comprenne à quel hôte vous désirez accéder. Ce mécanisme n'est pas si simple, mais son explication dépasse le cadre de cet article.

Parallèlement au développement d'ARPAnet, dont l'effort est surtout fourni du côté américain, la France lance le Minitel qui connaîtra un gros succès, se retrouvant dans de nombreux foyers français, bien avant que la plupart des gens aient même entendu parler d'Internet. Amis de l'hexagone, cela vous rappelle peut-être toute une époque!

Le début des années 1990 marque la naissance d'Internet tel que nous le connaissons aujourd'hui. Jusqu'alors, Internet était essentiellement utilisé dans les milieux académiques dans le but d'échanger des fichiers d'un ordinateur à un autre, de se connecter sur une machine hôte distante ou encore pour envoyer et recevoir des courriels ou d'autres documents. C'est alors qu'une application majeure fit son apparition: le World Wide Web. Le Web, qui n'est donc qu'une application tournant sur le réseau "Internet", changea de manière évidente l'utilisation d'Internet et contribua à son expension fulgurante dans les années qui suivirent. Vous retrouverez ici un article concernant le Web.

De nombreux particuliers se connectèrent à Internet et un énorme business se mit peu à peu en place. Des milliers d'entreprises se lancèrent dans la bataille, dont beaucoup se cassèrent la figure. D'autres sortirent du lot et tirèrent leur épingle du jeu, telles Google, Amazon, Microsoft ou Cisco par exemple. Si l'on ne peut pas dire qu'Apple ait raté le wagon en route, il faut avouer qu'elle n'a jamais été sur le devant de la scène dans ce domaine. Jusqu'à il y a peu... Car avec le succès rencontré par l'iTunes Store, dans le domaine musical mais aussi peut-être dans un futur proche dans le domaine vidéo (des annonces pourraient tomber dans une semaine à la prochaine MacWorld Expo), Apple a désormais aussi son mot à dire.

Si de nos jours les bases d'Internet, qui est devenu un outil essentiel de notre monde actuel, sont clairement posées, son évolution continue de manière soutenue. D'une part dans l'amélioration des accès à haute vitesse ainsi que des réseaux sans fil, d'autre part dans l'amélioration des applications tournant sur le Web, promis à un bel avenir.

Nous voilà donc arrivés à la fin de cette première partie. Rendez-vous demain pour la suite de cet article!