Internet
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INTERNET 2015-2016 Historique 2 1832 : télégraphe électrique de Morse première liaison en 1844 1856 en France première liaison transatlantique en 1858 Historique 3 1899 : première liaison par onde hertzienne France/Angleterre 1948 : invention du transistor 1956 : premier câble téléphonique transocéanique 1962 : satellite Telstar1 1969 : premier pas de l'homme sur la lune (en direct) 1979 : premier réseau mondial de transmission de données par paquets X.25 ouvert au public première liaison de télévision transocéanique Transpac en France 1981 : minitel Historique (Internet) 4 1959-1968 : Programme ARPA 1969 : ARPANET, l'ancêtre d'Internet premières connexions avec la Norvège et Londres 1983 : Naissance d'Internet connexion des universités américaines au réseau ARPANET 1970-1982 : Ouverture sur le monde ministère américain de la défense tous les réseaux s'interconnectent via le protocole TCP/IP e-mail, newsgroup, telnet, ftp 1990 : Démocratisation d'Internet invention du WWW par un physicien du CERN ouverture au grand public avec les FAI (ou ISP) Internet … c’est quoi ? 5 Le petit Robert : Internet : n. m. réseau mondial de réseaux télématiques utilisant le même protocole de communication. Internet Internet : Réseau des réseaux. : ce n’est pas le Web ! (le Web est une des nombreuses applications d’Internet). Internet… un réseau ? 6 Quelques exemples de réseaux : Réseau routier Réseau ferroviaire Réseau électrique Réseau téléphonique Définitions 7 Réseau informatique ensemble d'ordinateurs interconnectés par un support de transmission capables d'échanger de l'information Commutation mise en relation d'un ordinateur avec n'importe quel autre Définitions 8 Topologie disposition des différents postes informatiques du réseau bus, anneau, graphe complet, ... Définitions 9 Adressage localiser un ordinateur dans un réseau décentralisé Contrôle d'erreur détection : repérage des messages dont au moins un bit a changé de valeur lors du transfert correction : compensation des erreurs soit par correction des données à l'aide de code correcteurs d'erreurs ou par destruction du message erroné et demande de retransmission Contrôle de flux synchronisation des communications destinée à empêcher qu'un interlocuteur reçoive plus de messages qu'il ne peut en traiter Définitions 10 Multiplexage technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support de transmission temporel (commutation) spatial (féquentiel) Segmentation ou Fragmentation découpage d'un message en plusieurs fragments de plus petites tailles puis concatenation des fragments à la réception Routage Mécanisme par lequel le message d'un expéditeur est acheminé jusqu'à son destinataire, même si aucun des deux ne connaît le chemin complet que le message doit suivre... Taille des réseaux 11 PAN (Personal Area Network) LAN (Local Area Network) réseau métropolitain : à l'échelle de la ville (10 km) WAN (Wide Area Network) réseau local : salle, immeuble, campus (10 m / 1 km) MAN (Metropolitan Area Network) réseau personnel : ordinateur et ses périphériques (1 m) réseau longue distance : à l'échelle d'un pays/continent (100 km / 1 000 km) Internet interconnexion de réseaux à l'échelle de la planète Performances des réseaux 12 Débit nombre de bits que le réseau peut transporter par seconde Latence nombre de secondes que met le premier bit pour aller de la source à la destination Quelques exemples de débits (en bit/s) modem RTC 56K, ADSL (1M à 8M) Ethernet (10M, 100M, 1G, 10G), ATM (155M), FDDI (100M), ... sans-fil : IEEE 802.11 (11M à 54M), GSM (14,4K), ... Performances des réseaux 13 Exercice : Une photo numérique prise avec un appareil de 5 millions de pixels occupe de l'ordre de 2 Mo. Combien de temps faudra-t-il pour télécharger cette photo avec une connexion à1024k ? Solution : 2 Mo = 2048 ko Temps de téléchargement = 2048 ko /128 ko par seconde = 16 secondes WAN (Wide Area Network) 14 Réseau décentralisé comme Internet collaboration nécessaire entre les sous-réseaux pour acheminer des messages entre des machines qui ne sont pas connectés directement ! Routage 15 Principe Mécanisme par lequel le message d'un expéditeur est acheminé jusqu'à son destinataire, même si aucun des deux ne connaît le chemin complet que le message doit suivre... Réseau informatique : internet 16 Dessine-moi Internet ! 17 Salle de TP : Switch Attention : Ethernet ce n’est pas Internet !!! Ethernet : est une norme utilisée dans les réseaux locaux. On parle souvent de réseau Ethernet. Dessine-moi Internet ! 18 1 bâtiment de l’université : Fibre Optique Routeur Serveur Salle 101 Serveur Salle 102 Salle 103 Salle 201 Dessine-moi Internet ! 19 1 université : Site web du GIP RENATER: http://www.renater.fr/ Les universités françaises 20 Dessine-moi Internet ! 21 Et vous ? Réseau du FAI Central téléphonique *box Ligne téléphonique *box *box : freebox, livebox, 9box, … Réseau FT Connections via un FAI (Fournisseur d’Accès Internet). Dessine-moi Internet ! 22 Exemple de réseau de FAI Dessine-moi Internet ! 23 L’Europe ? Dessine-moi Internet ! Le monde ? 24 Dessine-moi Internet ! 25 Ailleurs c’est pareil ? … Ben oui ! Dessine-moi Internet ! 26 Connexions intercontinentales ? Essentiellement source : gotoyourlink.com par des fibres optiques sous-marines Dessine-moi Internet ! 27 Interconnexion entre les réseaux Source : http://www.opte.org/maps/ Internet 28 En résumé : Interconnexion de réseaux. Pas de chef ! Décentralisé : Chaque « petit » réseau (A.S. Système Autonome) est géré (construit, maintenu) localement. Redondant : chaque « petit » réseau est connecté à plusieurs autres réseaux. Neutre : peut faire passer n’importe quoi comme information (Web, voix, TV, email, connexion à distance, télémaintenance, …) Neutralité … 29 Source : http://www.01net.com/editorial/506402/ladministr ation-obama-veut-garantir-la-neutralite-du-net/ Protocole 30 Protocole : Ensemble de règles définissant le mode de communication Exemple : Passer un coup de téléphone. Décrocher Composer le numéro Écouter la tonalité (occupée ou pas) Celui qui décroche dit « Allo ! » Celui qui appelle se présente <Bla bla bla> Le premier interlocuteur dit au revoir Le second aussi Les 2 interlocuteurs raccrochent. Pour le transport de bout en bout de l’information il existe 2 protocoles : TCP et UDP Modèle de référence 31 Protocole spécification de plusieurs règles pour communiquer sur une même couche d'abstraction entre deux machines différentes Abstraction en couche 32 Pile de protocoles le protocole de la couche k fournit un service à la couche k+1 en s'appuyant sur le service fournit par la couche k-1 Les couches basses (OSI) 33 (1) Couche physique (physical layer) transmission effective des signaux entre les interlocuteurs service typiquement limité à l'émission et la réception d'un bit ou d'un train de bit continu (2) Couche liaison de données (datalink layer) communications entre 2 machines adjacentes, i.e. directement reliés entre elle par un support physique (3) Couche réseaux (network layer) machines : adressage logique et routage des paquets communications de bout en bout, généralement entre (4) Couche transport (transport layer) communications de bout en bout entre processus Les couches hautes (OSI) 34 (5) Couche session (session layer) synchronisation des échanges et transaction, permet l'ouverture et la fermeture de session (6) Couche présentation codage des données applicatives, et plus précisément conversion entre données manipulées au niveau applicatif et chaînes d'octets effectivement transmises (7) Couche application point d'accès aux services réseaux elle n'a pas de service propre spécifiable et entrant dans la portée de la norme Modèles OSI et TCP/IP 35 Famille de protocoles 36 IP, TCP, UDP, ... Modèle client-serveur 37 … Mais comment peut-on faire pour envoyer une information à une destination précise ? … Adresse 38 Pour trouver son chemin dans un réseau il faut (au moins) un système d’adressage ! Adresse : permet d’identifier de manière unique une entité (une machine) du réseau. Adresse sur Internet : Adresse IP (Internet Protocol). Elle est composée de 4 nombres entre 0 et 255. Exemple : 147.210.10.9 Chaque machine connectée à Internet possède une adresse IP, ne pas confondre avec l’adresse Mac. Gestion des adresses 39 Il existe 232 (environ 4 milliards) adresses IP, c’est une ressource finie. Le nombre d'êtres humains vivant sur Terre est de 7 milliards au 1er novembre 2011. http://www.populationmondiale.com/ Les adresse IP peuvent être considérées comme une ressource critique. Pénurie d’adresses prévue pour 2011. Il faut les répartir [équitablement ?]. Attribution des adresses IP 40 ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers Association de droit californien – Représentants de l’exécutif américain IANA - Internet Assigned Numbers Authority Wikimedia Commons: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Regional_Internet_Registries_world_map.svg Bras armée de l’ICANN – Attribution & vérification de l’unicité des IP Icann … 41 Source: http://www.zdnet.fr/ Source : http://www.lemonde.fr/ (30/09/09) IPv4 -> IPv6 42 Pour palier la pénurie d’adresses IP -> changement de protocole (pensé par l’ICANN avant 1995) Adresse IPv6 : 16 nombres entre 0 et 255, soit 2128=340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 adresses IPv6 différentes, environ 1038 adresses. soit 667 132 000 milliards d’adresses par mm2. Pourquoi autant d’adresses ? Internet partout Système de nommage ! 43 Les adresses IP : c’est bien pour les machines, mais c’est pas facile à utiliser ! Idée : donner des noms aux machines ! Problème : s’assurer que les noms des machines sont uniques. Pour la France c’est l’AFNIC (Association Française pour le Nommage Internet en Coopération) qui s’en charge. Solution : noms composés + décentralisation. Exemples : jaguar.emi.u-bordeaux-1.fr www.google.fr DNS (Domain Name System) Mécanisme de traduction « nom de machine » <-> « adresse IP »> Modèle client-serveur 44 Plusieurs clients et un serveur Modèle client-serveur 45 Schéma de communication requête-réponse... Notion de connexion adresse IP source, numéro de port source adresse IP destination, numéro de port destination Couches réseaux IP 46 Internet Protocol (IP) communication de bout en bout entre des machines qui ne sont pas connectés directement, c'est-à-dire situées dans des réseaux locaux différents (géographie, technologie) adressage logique : identifier les machines indépendamment de l'adressage physique (Ethernet, ...) routage : acheminement des données entre les réseaux via des routeurs/passerelles intermédiaires Versions IPv4, RFC 791, sept. 1981 (232 adresses) IPv6, le successeur de IPv4, RFC 2460, déc. 1998 (2128 adresses) Adressage IP 47 Format des adresses IP (32 bits) 232 adresses, environ 4 milliards d'adresses Les 5 classes d'adresse IP classes générales A, B, C (unicast) classe A : 8 bits network, 24 bits host (grands réseaux) classe B : 16 bits network, 16 bits host (moyens réseaux) classe C : 24 bits network, 8 bits host (petits réseaux) classe D (multicast) classe E (réservé pour un usage futur) Administration : réseau IP 48 Configuration du réseau 192.168.10.0/24 Configuration des interfaces réseaux de la machine A ? Protocoles de transport 49 TCP (Transmission Control Protocol) Fiable : système d’accusé de réception. gère les pertes de messages et les réémet le cas échant. « J’ai bien reçu les paquets 3, 4, 6, 7 » « OK, je te renvoie le paquet 5 » un peu lent. UDP (User Datagram Protocol ) En théorie : non-fiable (perte possible de paquet) En pratique : assez fiable rapide Utilisé pour la voix sur IP (téléphonie par Internet) ou le streaming. TCP/UDP 50 La couche réseau (IP) Communication de bout-en-bout entre machines Transfert de paquet en “best-effort” (non fiable) La couche transport TCP : communication de bout-en-bout entre processus, orienté connexion et fiable UDP TCP 51 Transmission Control Protocol (TCP) service en mode connecté connexion bidirectionnelle et point-à-point (IPsource le ; Portsource ; IPdestination ; Portdestination ) numéro de port désigne un processus et un seul Envoi d’un message à travers Internet 52 Comment le message « traverse » Internet ? M (enveloppe) @D@S M (petits paquets) @D@S M1 1 @D@S M3 3 @D@S M2 2 @D@S M4 4 M @D@S M Réassemblage @D@S M4 4 @D@S M1 1 Illustration : A. Tanenbaum « Computer Networks » @D@S M2 2 @D@S M3 3 Routeurs 53 Routeur : à chaque intersection, il faut décider où envoyer les paquets ! C’est le rôle des routeurs. Décision automatique en fonction : - de l’adresse destination - de l’état du réseau - de la configuration du routeur, etc… Routeurs 54 Exemple de route (une machine au labri -> le serveur web du M.I.T.) tracert 18.7.22.83 1 3500-0 (147.210.8.254) 2 b3a1 (147.210.9.254) 3 labri-reaumur.u-bordeaux.fr (147.210.246.190) 4 hca1.u-bordeaux.fr (147.210.246.206) 5 bordeaux-g3-3.cssi.renater.fr (193.51.183.38) 6 poitiers-pos1-0.cssi.renater.fr (193.51.179.253) 7 nri-a-pos5-0.cssi.renater.fr (193.51.179.17) 8 nri-b-g14-0-0-101.cssi.renater.fr (193.51.187.18) 9 renater.rt1.par.fr.geant2.net (62.40.124.69) 10 so-3-0-0.rt1.lon.uk.geant2.net (62.40.112.106) 11 so-2-0-0.rt1.ams.nl.geant2.net (62.40.112.137) 12 so-7-0-0.rt1.nyc.us.geant2.net (62.40.112.134) 13 … -> La route peux changer régulièrement ! Supports de transmission 55 Supports guidés Paires torsadées Câbles coaxiaux Fibres optiques Supports non guidés à base d'ondes (sans fil) Ondes radios terrestres (hertziens) Satellites etc. Supports de transmission 56 Paire torsadée (non blindée) ou UTP paires de fils de cuivre (épaisseur de qqs mn) torsadée pour diminuer les radiations parasites plusieurs Mbit/s sur quelques kilomètres Catégorie des fils UTP 3 (bande-passante 16 MHz, téléphone) UTP 5 (bande-passante 100 Mhz) Avantages : simple et faible coût Supports de transmission 57 Câble coaxial 2 conducteurs cylindriques coaxiaux et isolés (3.6 mm) meilleure protection au bruit donc débit plus élevé bande-passante 1 Ghz, débit 100 Mbit/s réseau téléphonique, câble TV Avantages : faible coût, robuste, débit élevé Supports de transmission 58 Fibre optique guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière débits : 10 à 1000 Gbit/s bande-passante de plusieurs GHz, diamètre < 0.1 mm faible atténuation du signal (régénérateur tous les 50 kms) Supports de transmission 59 Ondes radio terrestres (hertziens) Supports de transmission 60 Canaux satellitaires Base théorique de la transmission 61 Thèorème fondamental de l'échantillonnage La fréquence d'échantillonnage fe d'un signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale fmax contenue dans ce signal, afin de pouvoir le numériser sans perte d'information. fe > 2.fmax Exemple d'échantillonnage de deux signaux Question 62 Pourquoi selon vous les CD audio sont-ils échantillonnés à 44.1 kHz ? D’AUTRES PROTOCOLES Protocoles Applicatifs 64 Au-dessus de ce protocole de transport, chaque application a son propre protocole. Hotline : protocole bien établi : Répondeur météo France : autre protocole : Bonjour Votre numéro d’abonné Votre problème … « Pour la météo à 5 jours taper 1. Pour le prochain We tapez 2, pour la météo montagne 3» … Protocoles pour le web : HTTP ou HTTPS Protocole pour envoyer un mail : SMTP Protocoles pour interroger sa boite aux lettres : POP3, IMAP Protocole pour synchroniser les horloges : NTP … Protocoles Applicatifs : http (web) 65 URL (Uniform Resource Locator) « http://» : le protocole utilisé (autres protocoles : ftp, https, …) www.u-bordeaux1.fr : le nom du serveur bx1/vie-etudiante/index.html : fichier souhaité Protocoles Applicatifs : http (web) 66 Le navigateur se connecte au serveur Puis il envoie sa requête au serveur : GET /bx1/vie-etudiante/index.html (…) Le serveur lui répond « OK » puis lui renvoie la page web au format html. <html> bla bla bla (…)</html> 85 paquets échangés ! Autre « type » d’applications : P2P 67 Applications Pair-à-Pair (Peer-To-Peer en anglais) ou encore « d’égal à égal ». Par opposition aux applications client/serveur (comme le web). Chaque « nœud » est à la fois client et serveur. Application emblématique : le partage de fichiers. Application basée sur 2 services : L’indexation : « qui à quoi » Le stockage Napster 68 Indexation : centralisée au niveau d’un serveur Stockage : réparti au niveau des nœuds du réseau. A B D Qui a « toto.mp3» ? Rep : E C E Je veux « toto.mp3 » toto.mp3 F WLAN (Wireless LAN) 69 Wi-Fi (IEEE 802.11b) 6 à 11 Mbit/s, 300m maxi, 2,4 Ghz (13 canaux radio)
