Qu’est-ce qu’un réseau informatique ?

Même si cette question peut paraître triviale - au moins pour une partie d'entre vous - il est pourtant essentiel de bien comprendre ce qu'est un réseau informatique avant de pouvoir prétendre comprendre comment il fonctionne et enfin travailler dessus.

Pour faire simple, je donnerais la définition suivante : « un réseau informatique est un ensemble de périphériques interconnectés capables de communiquer entre eux ». Notez bien les deux éléments importants de cette définition : « interconnectés » et « capables de communiquer ». Car, il ne suffit pas de brancher des machines ensemble pour qu'elles commencent à communiquer. À l'inverse, si on fait tout pour qu'elles communiquent et qu'on ne les branche pas... ce n'est pas très utile !

Dans ce chapitre, nous allons définir ensemble les différents éléments composants un réseau informatique. Des liens vers les articles présents permettant d'approfondir vos connaissances seront placés. Je vous invite à les suivre pour avoir une connaissance solide du domaine, surtout si certains d'entre vous ont dans l'objectif de passer la certification CCNA.

I. Les éléments d'un réseau informatique

Dans un réseau, il est possible de distinguer trois éléments :

• Les périphériques finaux
• Les périphériques intermédiaires
• Le ou les support(s)

Commençons par le début. Les périphériques finaux sont les appareils que vous utilisez au quotidien : ordinateurs, téléphones IP, imprimantes, tablette, etc. En gros, tout ce qui représente un point de terminaison du réseau : après eux, plus rien. Ces appareils reçoivent ou émettent des informations. Les serveurs entrent aussi dans cette catégorie, car, si on prend l'exemple d'un serveur Web, il reçoit une demande de page Web, et il répond en servant la page Web, il ne la transmet pas à un tiers.

Ça, c'est un des rôles des périphériques intermédiaires. Ils traitent ou agissent sur le flux de données lorsque celui-ci transite d'un point A à un point B (A et B étant des périphériques finaux du coup). Sans eux, pas de réseau ! C'est dans cette catégorie qu'on retrouve les routeurs, les switchs, les points d'accès Wifi et... certains serveurs ! En effet, en fonction de leur rôle, ils peuvent aussi être des périphériques intermédiaires (dans le cas de routage par exemple). Ce qu'il fait retenir, c'est que les périphériques intermédiaires ne sont pas destinataires du trafic, celui-ci ne fait que "passer" par eux. Ils peuvent rediriger un flux, filtrer du trafic, régénérer un signal, etc.

Bien, nous avons désormais les machines qui génèrent du trafic et celles qui le traitent. Mais, il nous manque l'essentiel, à savoir les relier entre elles ! C'est là qu'intervient le support ; on l'appelle également « média » ou « médium » selon les documentations. Ce support est donc celui qui va « porter » le signal réseau, de nos jours, on peut distinguer trois types de porteuses :

• L’électricité, dans les câbles cuivre de type RJ45, par exemple
• La lumière, dans les câbles à fibre optique
• Les ondes, dans le cas de la WiFi ou de la 5G

Cela donne donc des réseaux avec ou sans fil, mais dont les machines sont bel et bien interconnectées, il s'agit maintenant de faire en sorte qu'elles communiquent.

II. La communication sur un réseau

Savez-vous qu'il existe des règles pour communiquer ? Chez nous les humains, elles nous sont apprises au fur et à mesure de notre éveil, puis de notre enfance, de sorte qu'on n'y fait même plus attention ensuite. Lorsque vous êtes en groupe, par exemple, et que vous souhaitez vous adresser à quelqu'un en particulier, vous le regardez d'abord, puis l'appelez par son nom ; une fois qu'il vous regarde, vous lui parlez. Cela semble évident, mais ce sont des règles de communication ; si vous regardiez le sol et commenciez immédiatement à parler, je pense que votre interlocuteur ne fera pas attention à vous, car il ne saura pas que la communication lui est destinée !

Nous avons donc un émetteur, un récepteur, un message et un support ; mais il ne s'agit pas d'envoyer de l'info à tout-va ! Quelques règles doivent être définies, dont voici les plus importantes :

• L'encodage

De quelle manière vos informations vont être représentées ? Par exemple, ici, j'utilise le français comme encodage, car nous sommes sur un site français. Si j'écris en mandarin (ce que je ne sais pas faire...), vous ne comprendriez plus rien !

• La taille

je ne sais pas si vous avez remarqué, mais je mets des ponctuations, je sépare mes phrases avec des paragraphes, je fais des chapitres, des modules, etc. Imaginez un instant que tout le texte de ce cours soit mis bout à bout !

• La synchronisation

Un message doit être envoyé au bon moment. Si je commence à parler au téléphone alors que la personne n'a pas décroché, ça ne sert pas à grand-chose...

• Le formatage

La structure du message ou l'agencement des informations. Par exemple, si vous avez déjà écrit une lettre (oui oui, certains le font encore!), il existe des règles : feuille A4, adresse de l'expéditeur en haut à gauche, celle du destinataire plus bas à droite, objet du message puis texte et enfin signature.

• L'encapsulation

L'encapsulation est le mécanisme par lequel on ajoute des informations ou des étapes permettant la transmission du message. Si je reviens à ma lettre, elle n'ira pas bien loin si je l'envoie tel quel. Il faudra d'abord la mettre dans une enveloppe, écrire l'adresse du destinataire dessus puis coller un timbre.

Tous ces exemples, que j'ai volontairement rattaché à la vie humaine, trouvent également leurs penchants dans les communications informatiques. Sauf que celles-ci sont clairement formalisées et écrites, on les appelle les normes, protocoles ou dans une moindre mesure, standards. Il y en a pour tout en informatique : de la forme du connecteur USB à la manière dont les bits sont placés sur le support en cuivre, en passant par la représentation des caractères humains.

Il existe plusieurs organismes de normalisation, comme l'ISO ou l'IETF et encore l'IEEE. Tous ont pour objectifs de définir les fameuses règles pour que tous les utilisent de la même manière. Cela permet une interopérabilité et une uniformisation des communications. Attention toutefois, certaines normes sont dites propriétaires, c'est-à-dire qu'elles sont développées et maintenues par une entreprise privée qui n'est pas du tout dans l'obligation de la diffuser. Seuls les appareils de cette entreprise et leurs partenaires peuvent donc utiliser la norme, ce qui « casse » le concept d'uniformisation et d'interopérabilité.

Je ne vais pas détailler ici toutes les normes et tous les protocoles existant dans le monde du réseau, car j'y reviendrais au fur et à mesure de l'avancement du cours. Mais, si vous débutez, un conseil : constituez-vous un lexique dans lequel vous compilerez tout cela.

La chose importante à retenir et la structure des normes en réseau. En effet, il existe des modèles de communication réseau qui « empilent » ces normes, ces modèles, dits « en couche », permettent de découper la communication et de séparer les différentes couches. Cela a pour gros avantage de pouvoir permettre une évolution constante sans avoir besoin de tout changer. Par exemple, si une entreprise décide de créer un nouveau connecteur réseau pour les cartes de ses PC (couche physique), cela ne nécessitera pas de modifier pour autant les couches supérieures permettant l'accès au réseau ou la navigation Internet.

Ces deux modèles s'appellent OSI et TCP/IP.

III. Les modèles OSI et TCP/IP

Dans la suite de ce cours, je vais souvent parler de « couches » et je ferais principalement référence au modèle OSI que voici :

Chaque couche s'occupe d'un domaine en particulier et dispose de son propre PDU (Protocol Data Unit, ou unité de donnée de protocole). Il en existe un pour chaque couche du modèle OSI, cela représente le « morceau » de la donnée circulant sur le réseau pour chaque couche. L'ensemble de ce qui circule étant l'amas de tous les PDU qui sont à chaque fois composées de l'entête de la couche en question (qui contient les éléments nécessaires à sa distribution) et des données encapsulées.

Nous verrons en détail plusieurs de ces PDU, mais voici un récapitulatif de chaque couche :

1. Physique : comme son nom l'indique, attrait à tout ce qui touche au matériel. C'est cette couche qui est en charge du transfert des données sur le support. Elle gère l'encodage ; le décodage et les spécificités liées au matériel que la donnée traverse (carte réseau, câbles, etc.). Le PDU de couche 1 est le bit.
2. Liaison de données : gère le découpage en trames (PDU de couche 2) et leur placement sur le support. Applique également un contrôle d'erreur
3. Réseau : gère l'acheminement et le routage des paquets (PDU de couche 3). Elle ne dépend d'aucun support.
4. Transport : gère la session entre les machines, utilise les numéros de ports pour transmettre les segments (PDU de couche 4). En fonction du protocole, elle utilise aussi un mécanisme de suivi des conversations et de retransmission.
5. Session : à ne pas confondre avec la précédente, dans le sens où la couche 5 gère les sessions entre les logiciels et/ou les systèmes (là où la couche 4 le fait entre les machines). À compter d'ici, le PDU sera toujours la donnée.
6. Présentation : comme son nom l'indique, gère la représentation des données, et donc l'encodage côté "humain" pour que les machines puissent nous restituer l'information. C'est également ici que l'on trouve les protocoles de compression et de chiffrement des données.
7. Application : c'est la couche la plus haute du modèle, et donc la plus proche de l'utilisateur, on trouvera donc ici tous les protocoles qui rendent des services et avec lesquels on interagit.

Il est impératif, si vous voulez faire une carrière dans les réseaux, de connaître ce modèle par cœur. Si vous avez du mal à vous souvenir de l'ordre des couches, une petite phrase mnémotechnique : "Partout Le Roi Trouve Sa Place Assise". Chaque première lettre est celle de la couche du modèle, en partant du bas...

Bien que le modèle OSI permette la description du fonctionnement du réseau, il est un peu moins utilisé dans le cadre opérationnel. En effet, un administrateur réseau ne prend pas en charge l'encodage des trames pour leur circulation sur le support ou la forme des connecteurs ; de la même manière, il ne gère pas directement l'application des algorithmes de chiffrement ou les sessions entre systèmes ou logiciels (ça, c'est le rôle des développeurs). Donc, si le modèle OSI reste la référence, il existe l'autre modèle, celui des travailleurs du réseau, car il est bien plus adapté à leur métier et s’appuie sur les protocoles, là où OSI s'appuie sur les concepts : le modèle TCP/IP.

Plus simple, il ne comporte que 4 couches, en apparence seulement, car si j'ai volontairement « grossi » la couche "Accès réseau", c'est parce qu'elle couvre les mêmes rôles que les couches 1 et 2 du modèle OSI ; de même, la couche « Application » recouvre les couches 5, 6 et 7 du modèle OSI.

Les deux modèles se valent donc, mais ne vont pas parler de la même manière aux personnes en fonction de leur objectif. Toutefois, le modèle OSI reste la référence dans la littérature et dans la majeure partie des documentations techniques, c'est pourquoi il reste indispensable.

Important : lorsque qu'on vous parle de couche 2, 4, 7 etc... On parle FORCÉMENT du modèle OSI, on désigne toujours une couche du modèle TCP/IP par son nom pour éviter les problèmes de confusion !

Dans le prochain chapitre, nous aborderons la notion de switch, également appelé commutateur.

• Les bases du réseau : TCP/IP, IPv4 et IPv6