Les réseaux IP

IP est un sigle très connu dans le domaine des réseaux. Il correspond à l’architecture développée pour le réseau Internet. Au sens strict, IP (Internet Protocol) est un protocole de niveau paquet. Au-dessus de ce protocole, au niveau message, deux protocoles lui sont associés : TCP (Transmission Control Protocol) et UDP (User Datagram Protocol). Ce chapitre décrit l’architecture générale des réseaux IP et les protocoles qui permet- tent à cet environnement de gérer les problèmes d’adressage et de routage et plus géné- ralement tous les protocoles associés au protocole IP et se trouvant dans le niveau paquet. L’architecture IP repose sur l’utilisation obligatoire du protocole IP, qui a pour fonctions de base l’adressage et le routage des paquets IP. Le niveau IP correspond exactement au niveau paquet de l’architecture du modèle de référence.Au-dessus d’IP, deux protocoles ont été choisis, TCP et UDP, que nous avons intro- duits au chapitre 3. Ces protocoles correspondent au niveau message du modèle de référence. En fait, ils intègrent une session élémentaire, grâce à laquelle TCP et UDP prennent en charge les fonctionnalités des couches 4 et 5. La principale différence entre eux réside dans leur mode, avec connexion pour TCP et sans connexion pour UDP. Le protocole TCP est très complet et garantit une bonne qualité de service, en particulier sur le taux d’erreur des paquets transportés. En revanche, UDP est un proto- cole sans connexion, qui supporte des applications moins contraignantes en matière de la qualité de service.

À la fin des années 60, le Département américain de la Défense décide de réaliser un grand réseau à partir d’une multitude de petits réseaux, tous différents, qui commencent à foisonner un peu partout en Amérique du Nord. Il a fallu trouver le moyen de faire coexister ces réseaux et de leur donner une visibilité extérieure, la même pour tous les utilisateurs. D’où l’appellation d’InterNetwork (interréseau), abrégée en Internet, donnée à ce réseau de réseaux. L’architecture Internet se fonde sur une idée simple : demander à tous les réseaux qui veulent en faire partie de transporter un type unique de paquet, d’un format déterminé par le protocole IP. De plus, ce paquet IP doit transporter une adresse définie avec suffisam- ment de généralité pour pouvoir identifier chacun des ordinateurs et des terminaux dispersés à travers le monde. Cette architecture est illustrée à la figure 17.2.L’utilisateur qui souhaite émettre sur cet interréseau doit ranger ses données dans des paquets IP, qui sont remis au premier réseau à traverser. Ce premier réseau encapsule le paquet IP dans sa propre structure de paquet, le paquet A, qui circule sous cette forme jusqu’à une porte de sortie, où il est décapsulé de façon à récupérer le paquet IP. L’adresse IP est examinée pour situer, grâce à un algorithme de routage, le prochain réseau à traverser, et ainsi de suite jusqu’à arriver au terminal de destination.

Pour compléter le protocole IP, la Défense américaine a ajouté le protocole TCP, qui précise la nature de l’interface avec l’utilisateur. Ce protocole détermine en outre la façon de transformer un flux d’octets en un paquet IP, tout en assurant une qualité du transport de ce paquet IP. Les deux protocoles, assemblés sous le sigle TCP/IP, se présentent sous la forme d’une architecture en couches. Ils correspondent respectivement au niveau paquet et au niveau message du modèle de référence.Le modèle Internet se complète par une troisième couche, appelée niveau application, qui regroupe les différents protocoles sur lesquels se construisent les services Internet. La messagerie électronique (SMTP), le transfert de fichiers (FTP), le transfert de pages hypermédias, le transfert de bases de données distribuées (World-Wide Web), etc., sont quelques-uns de ces services. La figure 17.3 illustre les trois couches de l’architecture Internet.Le protocole TCP regroupe les fonctionnalités du niveau message du modèle de réfé- rence. C’est un protocole assez complexe, qui comporte de nombreuses options permet- tant de résoudre tous les problèmes de perte de paquet dans les niveaux inférieurs. En particulier, un fragment perdu peut être récupéré par retransmission sur le flot d’octets. Le protocole TCP utilise un mode avec connexion.La souplesse de l’architecture Internet peut parfois être un défaut, dans la mesure où l’optimisation globale du réseau est effectuée sous-réseau par sous-réseau, par une succession d’optimisations locales. Cela ne permet pas une homogénéité des fonctions dans les différents sous-réseaux traversés. Une autre caractéristique importante de cette architecture est de situer tout le système de commande, c’est-à-dire l’intelligence et le contrôle du réseau, dans la machine terminale, ne laissant quasiment rien dans le réseau, tout au moins dans la version actuelle, IPv4, du protocole IP. L’intelligence de contrôle se trouve dans le logiciel TCP du PC connecté au réseau.