Comment fonctionnent les protocoles de réseau informatique ?
Assembler les parties physiques d’un réseau informatique ne suffit pas à lui seul à le faire fonctionner, les appareils connectés ont aussi besoin d’un moyen de communication. Ces langages de communication sont appelés protocoles réseau.
Le but du protocole réseau
Sans protocole, les appareils ne pourraient pas comprendre les signaux électroniques qu’ils s’envoient via une connexion réseau. Le protocole réseau fournit les fonctions de base suivantes :
- Envoyez les données au bon destinataire.
- Transportez physiquement les données de la source à la destination et assurez la sécurité si nécessaire.
- Recevez des messages et envoyez des réponses de manière appropriée.
Considérez la comparaison entre les protocoles réseau et la façon dont le service postal traite le courrier papier. Tout comme le service postal gère les lettres provenant de nombreuses sources et destinations, les protocoles réseau permettent un flux continu de données sur de nombreux chemins.
Cependant, contrairement au courrier physique, les protocoles réseau offrent des fonctionnalités avancées. Celles-ci incluent l’envoi d’un flux continu de messages vers une destination (connu sous le nom de streaming) et la création automatique de copies de messages pour une livraison simultanée vers plusieurs destinations (connu sous le nom de diffusion).
Types de protocoles réseau courants
Aucun protocole unique ne peut prendre en charge toutes les fonctions requises par chaque réseau informatique. Néanmoins, chacun agit comme une clé pour déverrouiller un périphérique ou un service réseau donné. Différents protocoles réseau ont été inventés au fil des ans, chacun essayant de prendre en charge un type spécifique de communication réseau.
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Les trois caractéristiques de base qui distinguent un protocole d’un autre sont :
- Simplex vs Duplex: Une connexion simplex permet à un seul appareil de transmettre sur le réseau. Les connexions réseau duplex permettent aux appareils de transmettre et de recevoir des données sur le même lien physique.
- orienté connexion ou sans connexion: Un protocole réseau orienté connexion qui échange (un processus appelé poignée de main) des informations d’adresse entre deux appareils, leur permettant de parler (appelé une session). Un protocole sans connexion transfère un seul message d’un point à un autre sans tenir compte des messages similaires envoyés avant ou après (et sans savoir si le message a été reçu avec succès).
- couche: Les protocoles réseau fonctionnent souvent ensemble en groupes (appelés piles, car les diagrammes décrivent souvent les protocoles comme des boîtes empilées les unes sur les autres). La fonctionnalité de certains protocoles au niveau des couches inférieures est étroitement liée au fonctionnement physique des différents types de câblage sans fil ou réseau. D’autres travaillent sur les couches supérieures liées au fonctionnement des applications Web, tandis que d’autres travaillent sur les couches intermédiaires.
Famille de protocoles Internet
Les protocoles de réseau courants à usage public appartiennent à la famille des protocoles Internet. IP est le protocole de base qui permet aux réseaux domestiques et aux autres réseaux locaux sur Internet de communiquer entre eux.
IP est idéal pour déplacer des messages individuels d’un réseau à un autre. Il ne prend pas en charge le concept de conversations (connexions où les flux de messages peuvent voyager dans une ou les deux directions). Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) étend IP avec cette capacité de couche supérieure. Comme les connexions point à point sont essentielles sur Internet, les deux protocoles sont couplés et sont appelés TCP/IP.
TCP et IP fonctionnent tous deux dans les couches intermédiaires de la pile de protocoles réseau. Les applications populaires sur Internet implémentent parfois leurs protocoles au-dessus de TCP/IP. Les navigateurs Web et les serveurs du monde entier utilisent le protocole de transfert hypertexte. À son tour, TCP/IP s’exécute au-dessus des technologies de mise en réseau de niveau inférieur telles qu’Ethernet. Les autres protocoles réseau populaires de la famille IP incluent ARP, ICMP et FTP.
Comment les protocoles réseau utilisent les paquets
Internet et la plupart des autres réseaux de données fonctionnent en organisant les données en petits morceaux appelés paquets. Pour améliorer les performances et la fiabilité des communications, chaque message volumineux envoyé entre deux périphériques réseau est généralement subdivisé en paquets plus petits par le matériel et les logiciels sous-jacents. Ces réseaux à commutation de paquets nécessitent que les paquets soient organisés d’une manière spécifique en fonction des protocoles pris en charge par le réseau. Cette approche fonctionne bien avec les technologies Web modernes car elles traitent les données en bits et en octets (les chiffres 1 et 0).
Chaque protocole réseau définit des règles d’organisation de ses paquets. Étant donné que les protocoles tels que le protocole Internet fonctionnent souvent ensemble en couches, certaines données intégrées dans des paquets formatés pour un protocole peuvent être formatées pour d’autres protocoles connexes (une méthode appelée encapsulation).
Les protocoles divisent généralement chaque paquet en trois parties : en-tête, charge utile et pied de page. Certains protocoles (comme IP) n’utilisent pas de pied de page. L’en-tête et le pied de page contiennent des informations contextuelles nécessaires pour prendre en charge le réseau, y compris les adresses des appareils d’envoi et de réception. La charge utile contient les données à transmettre.
Les en-têtes ou pieds de page contiennent souvent des données spéciales pour améliorer la fiabilité et les performances des connexions réseau, telles que des compteurs qui suivent l’ordre dans lequel les messages sont envoyés et des sommes de contrôle qui aident les applications réseau à détecter la corruption ou la falsification des données.
Comment les périphériques réseau utilisent les protocoles
Les systèmes d’exploitation des périphériques réseau incluent une prise en charge intégrée de certains protocoles réseau de niveau inférieur. Par exemple, tous les systèmes d’exploitation d’ordinateurs de bureau modernes prennent en charge Ethernet et TCP/IP. De nombreux smartphones prennent en charge les familles de protocoles Bluetooth et Wi-Fi. Ces protocoles se connectent aux interfaces réseau physiques d’un appareil, telles que son port Ethernet et sa radio Wi-Fi ou Bluetooth.
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Les applications Web prennent en charge les protocoles de haut niveau pour communiquer avec le système d’exploitation. Par exemple, un navigateur Web traduit une adresse telle que http://ledigitalpost.com/ en un paquet HTTP contenant des données que le serveur Web peut recevoir et renvoyer la page correcte. Le dispositif de réception est chargé de réassembler les paquets individuels dans le message d’origine en supprimant les en-têtes et les pieds de page et en concaténant les paquets dans le bon ordre.
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