Comment fonctionne Internet ?

Internet est un réseau de réseaux. Il fonctionne en utilisant une technique appelée « commutation de paquets » et en s'appuyant sur des protocoles réseau normalisés que tous les ordinateurs peuvent interpréter.

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Comment fonctionne Internet

Objectifs d’apprentissage

Après avoir lu cet article, vous :

  • Définir ce que signifie Internet
  • Apprendre comment fonctionnent les réseaux informatiques
  • En savoir plus sur les protocoles de commutation de paquets et les protocoles réseau
  • Se familiariser avec le matériel réseau

Qu'est-ce qu'Internet ?

comment fonctionne Internet ?

Avant de voir ce qu'est Internet, nous devons définir ce qu'est un « réseau ». Un réseau est un groupe d'ordinateurs connectés qui sont 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 vaste ensemble de réseaux tentaculaires qui se connectent les uns aux autres. En fait, le mot « Internet » est dérivé du concept d'internetting, en français l'interconnexion de réseaux.

Étant donné que les ordinateurs sont reliés entre eux au sein de réseaux, et que tous ces réseaux sont également reliés entre eux, un ordinateur peut communiquer avec un autre ordinateur dans un réseau éloigné grâce à Internet. Des ordinateurs peuvent ainsi échanger rapidement des informations à travers le monde.

Les ordinateurs se connectent entre eux et à Internet par des fils, des câbles, des ondes radio et d'autres types d'infrastructures réseau. Toutes les données envoyées sur Internet sont traduites en impulsions lumineuses ou électriques, également appelées « bits », qui sont interprétées par l'ordinateur récepteur. Les fils, les câbles et les ondes radio acheminent ces bits à la vitesse de la lumière. Plus le nombre de bits qui peut passer sur ces fils et câbles à la fois est élevé, plus Internet fonctionne rapidement.

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

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

La nature distribuée d'Internet le rend résilient. Les ordinateurs, les serveurs et les autres dispositifs réseau se connectent et se déconnectent d'Internet en permanence sans incidence sur le fonctionnement de ce dernier, contrairement à un ordinateur, qui peut ne pas fonctionner du tout en l'absence d'un élément. Cela s'applique même à grande échelle : si un serveur, un datacenter complet ou une région entière de datacenters tombe en panne, le reste d'Internet peut continuer de fonctionner (bien que plus lentement).

Comment fonctionne Internet ?

Il existe deux concepts fondamentaux inhérents au fonctionnement d' Internet : les paquets et les protocoles.

Paquets

Dans un réseau, un paquet est un petit segment 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 s'appellent « header » ou en-tête. Ces informations sont placées à l'avant du paquet afin que la machine réceptrice sache ce qu'elle doit en faire. Pour comprendre le rôle d'un en-tête de paquet, pensez à la façon dont certains produits de grande consommation sont accompagnés d'instructions de montage.

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

On peut comparer ce processus à la construction de la Statue de la Liberté. Elle a été conçue et assemblée pour la première fois en France. Cependant, comme l'ouvrage était trop grand pour être acheminé en un bloc par voie maritime, 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 former la statue qui se trouve aujourd'hui à New York.

Alors que ce travail a pris beaucoup de temps pour la Statue de la Liberté, l'envoi d'informations numériques en petits morceaux est extrêmement rapide sur Internet. Par exemple, 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 se charger sur un ordinateur en quelques millisecondes.

Les paquets sont envoyés sur Internet en utilisant 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 traitement est conçu de manière à ce qu'aucune connexion ne domine le réseau. Si les données étaient envoyées entre les ordinateurs en une seule fois sans commutation de paquets, une connexion entre deux ordinateurs pourrait occuper plusieurs câbles, routeurs et commutateurs pendant plusieurs minutes à la fois. En gros, 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 avoir des composants différents et exécuter des logiciels différents, est l'un des principaux défis que les créateurs d'Internet ont dû relever. Cela exige l'utilisation de techniques de communication qui soient compréhensibles par tous les ordinateurs connectés, de la même façon que deux personnes qui ont grandi dans des régions différentes du monde doivent pouvoir parler une langue commune pour se comprendre.

Ce problème est résolu grâce à des protocoles normalisés. En informatique, un protocole est un moyen normalisé d'effectuer certaines actions et de formater des données afin que deux ou plusieurs appareils puissent communiquer et se comprendre.

Il existe des protocoles pour l'envoi de paquets entre les appareils d'un même réseau (Ethernet), pour l'envoi de paquets de réseau à réseau (IP), pour garantir que ces paquets arrivent en bon ordre (TCP) et pour 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 test et de chiffrement. Il existe également des alternatives aux protocoles énumérés ci-dessus pour différents types de contenu, par exemple, les flux vidéo en continu, ou streaming, utilisent souvent UDP au lieu de TCP.

Étant donné que tous les ordinateurs et les autres appareils connectés à Internet peuvent interpréter et comprendre ces protocoles, Internet fonctionne, indépendamment des utilisateurs ou matériel qui se connectent.

Quelle est l'infrastructure physique qui fait fonctionner Internet ?

De nombreux types d'équipements et d'infrastructures différents sont nécessaires pour faire fonctionner Internet pour tous. Voici quelques-uns des types d'équipements les plus importants :

  • Les routeurs transmettent les paquets à différents réseaux d'ordinateurs en fonction de leur destination. Les routeurs sont comme les policiers chargés de la circulation sur Internet, ils veillent à ce que le trafic Internet soit acheminé vers les bons réseaux.
  • Les commutateurs connectent des appareils qui partagent un réseau unique. Ils utilisent la commutation de paquets pour transférer les paquets aux appareils appropriés. Ils reçoivent également les paquets sortants de ces appareils et les transmettent à la bonne destination.
  • Les serveurs web sont des ordinateurs spécialisés de grande puissance qui stockent et servent du 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 pour qu'Internet reste opérationnel. La plupart des serveurs sont entreposés dans de grands centres de données, ou datacenters, qui sont répartis dans le monde entier.

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

chargement de sites web

Prenons l'exemple de cet article. Pour que vous puissiez le voir, il a été envoyé sur Internet morceau par morceau 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 vers votre ordinateur ou un autre appareil. Votre ordinateur ou votre smartphone a reçu ces paquets et les a transmis au navigateur de votre appareil, et votre navigateur a interprété les données contenues dans les paquets pour pouvoir 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 pour connaître l'adresse IP du site web de Cloudflare.
  2. Handshake TCP : votre navigateur a ouvert une connexion avec cette adresse IP.
  3. Handshake TLS : votre navigateur a également mis en place un chiffrement entre un serveur web Cloudflare et votre appareil afin que des personnes malveillantes ne puissent pas lire les paquets de données qui circulent 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, décomposé en une série de paquets de données. Une fois que 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 pour rendre cet article sur le fonctionnement d'Internet. L'ensemble du processus n'a pris 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 parties du centre d'apprentissage Cloudflare :

Que signifie « contribuer à bâtir un Internet meilleur » ?

La création d'Internet fut une formidable révolution technologique ayant nécessité les efforts collectifs de milliers de personnes et d'organisations. Le fait que Internet fonctionne aujourd'hui à une échelle bien plus grande que ce qui avait été imaginé par ses fondateurs témoigne de leur travail.

Cependant, Internet ne fonctionne pas toujours aussi bien qu'il le devrait. Des problèmes de réseau et d'activités malveillantes peuvent ralentir l'accès à Internet ou le bloquer complètement. Des tiers peuvent espionner les activités des utilisateurs, ce qui conduit à des abus et, dans certains cas, à une répression gouvernementale. Les protocoles et les processus Internet n'ont pas été conçus dans un souci de sécurité et de confidentialité, car les premiers concepteurs et constructeurs d'Internet se souciaient davantage de le faire fonctionner que de le rendre parfait.

La mission de Cloudflare est de contribuer à bâtir un Internet meilleur. Cloudflare compte atteindre cet objectif de plusieurs manières, notamment :

  • En contribuant à l'élaboration de nouveaux protocoles plus rapides et plus sûrs pour Internet
  • En donnant la priorité à la confidentialité en l'intégrant dans tous les produits et en offrant des services gratuits pour accroître la protection de la vie privée des utilisateurs (comme 1.1.1.1 et le DNS sur HTTPS)
  • En étendant les services Cloudflare à un public mondial grâce à un réseau international de datacenters en constante expansion
  • 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 toute personne possédant un site web ou une API)
  • En permettant aux développeurs de créer des applications sans serveur plus rapides et plus efficaces pour 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 en savoir plus sur les efforts continus de Cloudflare pour 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 ?