Qu'est-ce qu'un réseau informatique ?
Un réseau informatique est formé d'au moins deux appareils (ordinateurs, téléphones, imprimantes) connectés pour partager des données et des ressources. Chaque appareil du réseau s'appelle un nœud ou un hôte.
Pourquoi faire un réseau ? Pour partager des fichiers, des imprimantes et l'accès à Internet, pour communiquer (e-mail, appels vidéo) et pour garder les données au même endroit, utilisables par beaucoup de personnes.
Évolution : ARPANET, NSFNET et Internet
- ARPANET (1969) : lancé par l'ARPA, une agence de recherche du ministère américain de la Défense. Il a d'abord relié 4 ordinateurs d'universités. C'est le premier réseau à utiliser la commutation de paquets à grande échelle, et il a adopté plus tard le protocole TCP/IP (1983).
- NSFNET (1986) : créé par la National Science Foundation pour relier universités et centres de recherche grâce à une dorsale (ligne principale à haut débit) plus rapide. Il servait à l'enseignement et à la recherche.
- Internet (à partir des années 1990) : ARPANET, NSFNET et de nombreux réseaux privés se sont reliés grâce à TCP/IP. Internet est un réseau de réseaux qui couvre le monde entier. Le World Wide Web (1991) l'a rendu facile à utiliser grâce aux pages web.
Les éléments d'une communication de données
La communication de données consiste à envoyer des données d'un appareil à un autre par un support.
- Émetteur : l'appareil qui envoie les données (ton téléphone).
- Récepteur : l'appareil qui les reçoit (le téléphone de ton ami).
- Message : les données elles-mêmes : texte, image, son, vidéo.
- Support de communication : le chemin emprunté par le message : un câble ou des signaux sans fil.
- Protocole : l'ensemble des règles que les deux côtés acceptent de suivre, comme le format des données et la gestion des erreurs. Sans protocole commun, ils ne peuvent pas se comprendre.
Bande passante et débit
La bande passante est l'étendue des fréquences qu'un canal peut transporter : la fréquence la plus haute moins la plus basse. Elle se mesure en hertz (Hz, kHz, MHz, GHz). Plus de bande passante signifie que le canal peut transporter plus de données.
Le débit (ou débit binaire) est le nombre de bits envoyés par seconde. Unités : bps, Kbps, Mbps, Gbps. 1 Kbps = 1000 bps ; 1 Mbps = 1000 Kbps ; 1 Gbps = 1000 Mbps.
Temps d'envoi = taille des données (en bits) ÷ débit. Souviens-toi : 1 octet = 8 bits. Un fichier de 10 Mo sur une ligne de 40 Mbps : 10 × 8 = 80 Mb ÷ 40 Mbps = 2 secondes (sans compter les retards).
Adresse IP
Une adresse IP (adresse de l'Internet Protocol) est un numéro unique donné à chaque appareil d'un réseau, pour que les données sachent où aller, comme l'adresse d'une maison pour le courrier.
- IPv4 : 32 bits, écrite sous forme de quatre nombres de 0 à 255 séparés par des points, par exemple
192.168.1.10. Environ 4,3 milliards d'adresses. - IPv6 : 128 bits, écrite sous forme de huit groupes de chiffres hexadécimaux séparés par des deux-points, par exemple
2001:db8::1. Elle a été créée parce que les adresses IPv4 allaient manquer.
Chaque carte réseau a aussi une adresse MAC fixe (48 bits) donnée par le fabricant ; l'adresse IP, elle, peut changer quand tu rejoins un autre réseau.
Commutation : de circuits et de paquets
La commutation est la manière dont les données trouvent leur chemin dans le réseau, de l'émetteur au récepteur.
Commutation de circuits
Un chemin fixe (circuit) est établi entre l'émetteur et le récepteur avant que les données circulent, et il reste réservé pendant toute la conversation. Exemple : les anciens appels de téléphone fixe. Avantage : des données régulières et dans l'ordre. Inconvénient : la ligne est gaspillée pendant les silences ; l'établissement prend du temps.
Commutation de paquets
Les données sont découpées en petits paquets. Chaque paquet porte l'adresse de l'émetteur et du récepteur et un numéro d'ordre. Les paquets voyagent chacun de leur côté, parfois par des routes différentes, et sont remis dans l'ordre chez le récepteur. Exemple : Internet. Avantage : les lignes sont bien partagées et une liaison coupée peut être évitée. Inconvénient : les paquets peuvent arriver dans le désordre ou en retard.
| Circuits | Paquets | |
|---|---|---|
| Chemin | un chemin fixe, réservé | n'importe quel chemin libre pour chaque paquet |
| Établissement | nécessaire au départ | pas nécessaire |
| Usage des lignes | gaspilleur | efficace |
| Ordre | toujours dans l'ordre | remis en ordre à la fin |
À toi : trouve ta propre adresse IP et ta vitesse
Sur un téléphone, ouvre les réglages Wi-Fi et touche ton réseau : tu verras une adresse IP comme 192.168.x.x. Sur un ordinateur, tape ipconfig (Windows) ou ip addr (Linux) dans le terminal. Fais ensuite un test de débit dans un navigateur et note la vitesse de téléchargement en Mbps. Calcule combien de secondes une vidéo de 25 Mo devrait mettre à se télécharger. Vérifie ta réponse avec le curseur de l'étape de jeu libre en 3D.
Formules et définitions clés
- Cinq éléments : émetteur, récepteur, message, support, protocole
- Temps = taille en bits ÷ débit ; 1 octet = 8 bits
- 1 Kbps = 10³ bps, 1 Mbps = 10⁶ bps, 1 Gbps = 10⁹ bps
- IPv4 = 32 bits (4 nombres de 0–255) · IPv6 = 128 bits
Exemples résolus
1. Range dans l'ordre chronologique : Internet, ARPANET, NSFNET.
ARPANET (1969) → NSFNET (1986) → Internet (apparu dans les années 1990 par la jonction de réseaux).
2. Dans un e-mail d'Asha à Ravi par Wi-Fi, nomme les cinq éléments.
Émetteur : l'appareil d'Asha. Récepteur : l'appareil de Ravi. Message : l'e-mail. Support : les ondes radio du Wi-Fi (et des câbles ensuite). Protocole : les règles SMTP/TCP/IP.
3. Combien de temps met un fichier de 5 Mo sur une ligne de 10 Mbps ?
5 Mo = 5 × 8 = 40 mégabits. Temps = 40 ÷ 10 = 4 secondes.
4. Un canal transporte des fréquences de 300 Hz à 3400 Hz. Trouve sa bande passante.
Bande passante = 3400 − 300 = 3100 Hz.
5. 192.168.1.256 est-elle une adresse IPv4 valide ?
Non. Chacun des quatre nombres doit être compris entre 0 et 255, et 256 est trop grand.
6. Quelle commutation convient à un appel vidéo en direct sur Internet, et laquelle à un ancien appel de téléphone fixe ? Pourquoi ?
La vidéo sur Internet utilise la commutation de paquets : les paquets partagent les lignes avec d'autres et trouvent des routes libres. Un ancien téléphone fixe utilise la commutation de circuits : une ligne est réservée pendant tout l'appel, donc la voix arrive dans l'ordre sans partage.
Erreurs fréquentes
- Confondre la bande passante (Hz, étendue des fréquences) et le débit (bits par seconde).
- Oublier de multiplier les octets par 8 pour trouver le temps à partir des Mbps.
- Dire qu'ARPANET et Internet sont la même chose ; ARPANET était un des premiers réseaux dont Internet est issu.
- Croire que les paquets prennent toujours le même chemin ; chaque paquet peut suivre une route différente.