Comment fonctionne Internet ?

Qu'est-ce qu'Internet ?

Avant d'examiner ce qu'est Internet, nous devons définir ce qu'est un « réseau ». Un réseau est un groupe d'ordinateurs connectés, capables de s'envoyer des données. Un réseau informatique ressemble beaucoup à un cercle social, c'est-à-dire à un groupe de personnes qui se connaissent toutes, échangent régulièrement des informations et coordonnent des activités.

Internet est un ensemble tentaculaire de réseaux interconnectés. En réalité, le terme « Internet » provient de l'expression anglaise « interconnected networks » (réseaux interconnectés).

Puisque les ordinateurs sont reliés connectés eux au sein de réseaux et que ces réseaux sont également tous connectés entre eux, un ordinateur peut communiquer avec un autre ordinateur sur un réseau éloigné, grâce à Internet. Les ordinateurs peuvent ainsi s'échanger rapidement des informations dans le monde entier.

Les ordinateurs sont connectés entre eux et à Internet par l'intermédiaire de fils, de câbles, d'ondes radio et d'autres types d'infrastructures réseau. Toutes les données envoyées par Internet sont traduites en impulsions lumineuses ou électriques (également appelées « bits »), qui sont ensuite interprétées par l'ordinateur qui les reçoit. Les fils, les câbles et les ondes radio acheminent ces bits à la vitesse de la lumière. Plus le nombre de bits pouvant passer par ces fils et ces câbles en une seule fois est élevé, plus Internet est rapide.

Qu'est-ce qu'un réseau distribué, et pourquoi ce concept est-il important pour Internet ?

Il n'existe pas de centre de contrôle de l'Internet. Il s'agit plutôt d'un système de réseau distribué, ce qui signifie qu'il ne dépend d'aucune machine en particulier. N'importe quel ordinateur ou matériel capable d'envoyer et de recevoir des données de manière correcte (par exemple, en utilisant les protocoles réseau appropriés) peut faire partie d'Internet.

Internet doit sa résilience à sa nature distribuée. Les ordinateurs, les serveurs et les autres équipements réseau se connectent et se déconnectent continuellement d'Internet, sans que cela ait d'incidence sur son fonctionnement, contrairement à un ordinateur, qui peut ne pas fonctionner du tout en l'absence d'un composant. Ce principe s'applique même à grande échelle : si un serveur, l'ensemble d'un datacenter ou même tous les datacenters d'une région tombent en panne, le reste d'Internet continuera de fonctionner (toutefois, plus lentement).

Comment fonctionne Internet ?

Le fonctionnement d'Internet repose sur deux concepts fondamentaux inhérents : les paquets et les protocoles.

Paquets

Lorsque l'on parle de réseaux, un paquet est un petit fragment d'un message plus important. Chaque paquet contient à la fois des données et des informations sur ces données. Les informations sur le contenu du paquet sont appelées « en-tête ». Elles sont placées au début du paquet, afin que la machine qui reçoit les données sache comment traiter le paquet. Pour comprendre le rôle d'un en-tête de paquet, pensez aux instructions de montage qui sont fournies avec certains produits grand public.

Lorsque des données sont envoyées sur Internet, elles sont d'abord divisées en petits paquets, qui sont ensuite convertis en bits. Les paquets sont acheminés vers leur destination par différents appareils réseau, tels que des routeurs et des commutateurs. Lorsque les paquets arrivent à leur destination, l'appareil recevant les données réassemble les paquets dans l'ordre, et peut alors utiliser ou afficher les données.

Ce processus peut être comparé à la construction de la statue de la Liberté qui, à l'origine, a été conçue et assemblée en France. Cependant, puisque l'ouvrage était trop grand pour être transporté à bord d'un navire, il a été expédié aux États-Unis en plusieurs morceaux, avec des instructions indiquant la place de chaque élément. Les ouvriers qui ont reçu les différents éléments les ont réassemblés pour ériger la statue qui se dresse aujourd'hui à New York.

Si cette tâche a demandé beaucoup de temps pour la statue de la Liberté, l'envoi d'informations numériques sous forme de petits fragments est extrêmement rapide sur Internet. Ainsi, une photo de la statue de la Liberté stockée sur un serveur web peut voyager à travers le monde, un paquet à la fois, et être chargée sur l'ordinateur d'un utilisateur en quelques millisecondes seulement.

L'envoi de paquets par Internet fait appel à une technique appelée « commutation de paquets ». Les routeurs et les commutateurs intermédiaires sont capables de traiter les paquets indépendamment les uns des autres, sans tenir compte de leur source ou de leur destination. Ce fonctionnement permet d'éviter qu'une connexion ne domine le réseau. Si les données étaient envoyées en une seule fois entre les ordinateurs, sans commutation de paquets, une connexion entre deux ordinateurs occuperait plusieurs câbles, routeurs et commutateurs pendant plusieurs minutes à la fois. En substance, seules deux personnes pourraient utiliser Internet à la fois, au lieu d'un nombre quasi illimité de personnes, comme c'est le cas dans la réalité.

Protocoles

La connexion de deux ordinateurs, qui peuvent tous deux utiliser différents composants et exécuter différents logiciels, constitue l'un des principaux défis qu'ont dû relever les créateurs d'Internet. L'opération nécessite l'utilisation de techniques de communication compréhensibles par tous les ordinateurs connectés, de la même façon que deux personnes qui ont grandi dans des régions différentes du monde doivent parler une langue commune pour se comprendre.

Les protocoles normalisés permettent de résoudre ce problème. Dans le domaine des réseaux, un protocole désigne une méthode normalisée pour effectuer certaines actions et formater des données, permettant à deux appareils ou plus de communiquer et de se comprendre.

Il existe des protocoles qui régissent l'envoi de paquets entre les appareils d'un même réseau (Ethernet) ou l'envoi de paquets d'un réseau à un autre (IP), d'autres qui garantissent que les paquets arrivent dans l'ordre (TCP) et d'autres, enfin, qui administrent le formatage des données pour les sites web et les applications (HTTP). En plus de ces protocoles fondamentaux, il existe également des protocoles de routage, de tests et de chiffrement. Enfin, il existe également des alternatives aux protocoles énumérés ci-dessus, en fonction des différents types de contenu. Les flux vidéo en continu (ou streaming), par exemple, utilisent souvent le protocole UDP, plutôt que le TCP.

Puisque tous les ordinateurs et les autres appareils connectés à Internet peuvent interpréter et comprendre ces protocoles, le réseau Internet fonctionne, indépendamment des utilisateurs ou des appareils qui s'y connectent.

Sur quelle infrastructure physique repose le fonctionnement d'Internet ?

Le fonctionnement d'Internet pour tous ses utilisateurs nécessite de nombreux types d'équipements et d'infrastructures différents. Voici quelques-uns des types d'équipements les plus importants :

• Les routeurs transmettent les paquets à différents réseaux informatiques en fonction de leur destination. Les routeurs se comportent plus ou moins comme les agents de la circulation d'Internet, veillant à ce que le trafic Internet soit acheminé vers les réseaux concernés.
• Les commutateurs connectent les appareils qui partagent un réseau unique. Ils utilisent la commutation de paquets pour transférer les paquets aux appareils correspondants. Ils reçoivent également les paquets sortants provenant de ces appareils et les transmettent vers la destination concernée.
• Les serveurs web sont des ordinateurs spécialisés très puissants qui stockent et diffusent le contenu (pages web, images, vidéos) aux utilisateurs, en plus d'héberger des applications et des bases de données. Les serveurs répondent également aux requêtes DNS et effectuent d'autres tâches importantes, afin qu'Internet reste opérationnel. La plupart des serveurs résident dans des grands datacenters présents dans le monde entier.

Quel est le lien entre ces concepts et les sites web et applications auxquels les utilisateurs accèdent sur Internet ?

Prenons l'exemple de cet article. Pour que vous puissiez le consulter, il a été envoyé par Internet, fragment par fragment, sous la forme de plusieurs milliers de paquets de données. Ces paquets ont transité par des câbles et des ondes radio, ainsi que par des routeurs et des commutateurs, depuis notre serveur web jusqu'à votre ordinateur ou à l'appareil que vous utilisez. Votre ordinateur ou votre smartphone a ensuite reçu ces paquets et les a transmis au navigateur que vous utilisez. Le navigateur a ensuite interprété les données contenues dans les paquets pour afficher le texte que vous êtes en train de lire.

Les étapes spécifiques de ce processus sont les suivantes :

1. Requête DNS : lorsque votre navigateur a commencé à charger cette page web, il a probablement d'abord effectué une requête DNS afin de connaître l'adresse IP du site web de Cloudflare.
2. Négociation TCP : votre navigateur a ouvert une connexion avec cette adresse IP.
3. Négociation TLS : votre navigateur a également configuré un chiffrement entre un serveur web de Cloudflare et votre appareil, afin que des acteurs malveillants ne puissent pas lire les paquets de données circulant entre ces deux points de terminaison.
4. Requête HTTP : votre navigateur a demandé le contenu qui apparaît sur cette page web.
5. Réponse HTTP : le serveur de Cloudflare a transmis le contenu sous forme de code HTML, CSS et JavaScript, réparti dans une série de paquets de données. Lorsque votre appareil a reçu les paquets et vérifié qu'il les avait tous reçus, votre navigateur a interprété le code HTML, CSS et JavaScript contenu dans les paquets afin d'afficher cet article expliquant le fonctionnement d'Internet. L'ensemble du processus n'a demandé qu'une ou deux secondes.

Comme vous pouvez le voir, le chargement d'une page web implique plusieurs processus et protocoles différents. Vous pouvez en apprendre davantage sur ces technologies dans d'autres sections du centre d'apprentissage Cloudflare :

• DNS
• TCP
• TLS
• HTTP

Que signifie « contribuer à bâtir un Internet meilleur » ?

La création d'Internet a été une formidable réalisation, qui a nécessité un effort collectif de la part de milliers de personnes, d'entreprises et d'organisations. Le fait qu'Internet fonctionne aujourd'hui à une échelle bien plus grande que ne l'avaient imaginé ses fondateurs témoigne de leur travail.

Toutefois, Internet ne fonctionne pas toujours aussi bien qu'il le devrait. Les problèmes de connectivité réseau et les activités malveillantes peuvent ralentir l'accès à Internet, voire le bloquer complètement. Le fait que des tiers puissent espionner l'activité des utilisateurs peut conduire à des abus et, dans certains cas, à des mesures répressives de la part des pouvoirs publics. Les protocoles et les processus Internet n'ont pas été conçus dans l'optique de la sécurité et de la confidentialité, car ceux qui ont imaginé et construit Internet se souciaient davantage de le faire fonctionner que de le rendre parfait.

Cloudflare s'est donné pour mission de contribuer à bâtir un Internet meilleur. Nous comptons atteindre cet objectif de plusieurs manières, notamment :

• En contribuant au développement de nouveaux protocoles plus rapides et plus sûrs pour Internet.
• En priorisant la confidentialité, en l'intégrant dans tous nos produits et en proposant des services gratuits permettant de renforcer la confidentialité dont bénéficient les utilisateurs (comme le résolveur 1.1.1.1 et le protocole DNS over HTTPS).
• En étendant les services de Cloudflare à un public mondial par l'intermédiaire d'un réseau international de datacenters continuellement croissant.
• En proposant des produits qui améliorent la sécurité, les performances et la fiabilité des propriétés web et des infrastructures réseau (beaucoup de ces produits sont proposés gratuitement à tous les utilisateurs disposant d'un site web ou d'une API)
• En permettant aux développeurs de créer des applications serverless plus rapides et plus efficaces, afin de mieux servir les utilisateurs.
• En sensibilisant les utilisateurs au fonctionnement de la technologie Internet par le biais du Centre d'apprentissage et du blog de Cloudflare.

Pour plus d'informations sur les efforts continus qu'accomplit Cloudflare afin de contribuer à bâtir un Internet meilleur, rendez-vous sur notre page d'accueil ou suivez notre blog.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement des réseaux, consultez l'article Qu'est-ce que la couche réseau ?