Ce videoclip produit par l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne fait partie de son cours d’introduction à l’information, à la communication, et au calcul. Il s’inscrit dans le 3e module de ce cours qui porte sur le fonctionnement et la sécurité des systèmes informatiques.

Plan de la leçon Le besoin de structure dans la transmission des données Types de structures: protocoles, messages, couches, encapsulation Structures d’Internet: topologie, interfaces, commutation, routage, protocoles Évolution des paradigmes de réseaux Le reste des clips de cette série va porter spécifiquement sur l’Internet. Le présent clip va esquisser sa topologie, ses couches de protocoles, et les interfaces par lesquelles les ordinateurs sont raccordés.

Structure d’Internet – Topologie chez nous Internet est composé de Réseaux domestiques Wi-Fi & câbles Ethernet Réseaux d’entreprises EPFL, CHUV Intranets de sociétés Migros, Coop Réseaux nationaux (ISP/FSI) Swisscom, Sunrise Intranets de multinationales Nestlé, IBM Réseaux internationaux “Backbones” EPFL CHUV COOP COOP COOP 1 Commençons par ce qui vous est peut-être déjà familier: l’Internet à domicile. Une majorité rapidement croissante des foyers du monde sont raccordés à Internet via une boîte noire qu’on appelle – souvent à tort – un modem. Cette boite noire est alors reliée à tous les ordinateurs, tablettes, portables, TVs, radios, et autres appareils «connectés» des habitants soit via un réseau domestique câblé selon le standard Ethernet, soit via la technologie «sans fil» appelée Wi-Fi ou WLAN. 2 De la même façon quoiqu’évidemment à beaucoup plus grande échelle, les réseaux locaux Ethernet et Wi-Fi des entreprises et organismes comme l’EPFL ou le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois sont raccordés à Internet via une ou souvent une multitude de plus grosses boites noires fonctionnellement similaires. 3 Enfin des entreprises ou organismes nationaux disposant de plusieurs campus, tels que la Coop ou Migros sont elles aussi raccordées à Internet de la même façon. Elles peuvent cependant en plus louer des lignes de communication privées pour relier directement leurs différents campus sans passer par l’Internet. 4 Domiciles privés, entreprises et organismes à un ou plusieurs campus sont tous reliés entre eux via les réseaux Internet des fournisseurs de services nationaux tels que Swisscom, Sunrise, UPC, etc. 5 Des entreprises ou organisme internationaux disposant de campus dans plusieurs pays du monde, tels que Google, Amazon, Facebook, Apple, Microsoft, IBM, etc. sont évidemment tous reliés aux réseaux nationaux des fournisseurs de service Internet (ISP) des pays où ils ont des campus. En plus ils louent souvent des lignes internationales privées 6 Enfin ces entreprises internationales et ces ISP nationaux sont à leur tour reliés entre eux via des réseaux internationaux appelés les backbones (colonnes vertébrales) de l’Internet. Swisscom Sunrise IBM US IBM UK IBM CH IBM JP Backbone1 Backbone2

Structure d’Internet – Protocoles 5. Application Terminal interactif ex. SSH Transfert de fichiers ex. FTP Courrier électronique SMTP Navigation sur la toile HTTP Bottin Internet DNS Etc. …. 4. Transport TCP SSL / TLS UDP 3. Réseau IP (adressage et routage) 2. Lien CSMA / CD PPP “Trunk lines” 1. Physique Wi-Fi Ethernet CATV ADSL Selon le modèle structurel discuté dans un clip précédent, l’Internet utilise une série de protocoles organisés en 5 couches dont nous parlerons plus amplement dans un clip ultérieur. Au niveau physique on trouve par exemple les normes ADSL ou les câbles de télévision (CATV) pour les réseaux à grande distance (WAN), Ethernet pour les réseaux locaux (LAN) filaires, et Wi-Fi pour les réseaux locaux sans fil. Au niveau lien on trouve par exemple les normes PPP pour les WANs et CSMA-CD pour les LANs. Au niveau réseau on trouve la norme IP, IPv4 encore très courant mais en récession progressive devant IPv6 (qui inclut IPv4 pour des raisons de coexistence et donc de compatibilité évidentes). Au niveau transport on trouve par exemple les normes UDP, TCP, et SSL (qui est une version sécurisée de TCP dont nous parlerons dans les clips sur la sécurité). Enfin au niveau 5 on trouve les protocoles applicatifs DNS pour le bottin de l’Internet, SSH pour la simulation d’un terminal, FTP et NFS pour le transfert de fichiers, SMTP, POP, et IMAP pour le courrier électronique, HTTP pour la toile, etc.

Couches 1 & 2: Interface physique & lien Comment fait un ordinateur pour émettre / recevoir ? Une partie logicielle Implémentation des protocoles de couches 1 & 2 Une partie matérielle Dans le temps, une carte réseau Maintenant, une simple puce Emission: transforme les bits d’un message en mémoire en signaux électroniques sur le réseau Réception: transforme les signaux électroniques du réseau en les bits composant un message en mémoire Au niveau 1 et 2 tout ordinateur ou autre appareil connecté est relié à Internet par une interface. 1 Cette interface comporte bien entendu une partie logicielle qui implémente les protocoles de ces couches 1 et 2 … 2 … logiciel qui tourne sur un composant matériel reliant l’appareil au câble ou au canal électromagnétique lui amenant Internet. Il y a seulement une trentaine d’années ces composants matériels étaient des cartes électroniques couvertes de circuits. 3 Aujourd’hui un tel composant tient typiquement en une seule puce de circuits intégrés. 4 Lorsque l’appareil désire envoyer une information sur Internet, l’interface transforme les bits représentant cette information dans sa mémoire en un signal électrique sur le câble ou électromagnétique sur le canal lui amenant Internet. 5 Inversement, lorsque l’appareil reçoit une information de l’Internet, l’interface transforme le signal électrique arrivant sur le câble ou électromagnétique arrivant sur le canal lui amenant Internet en des bits représentant cette information dans sa mémoire.