Notions de base sur les communications

Toute communication, humaine ou réseau, repose sur trois éléments :

• Source (expéditeur)
• Destination (destinataire)
• Canal — le support par lequel le message voyage

Protocoles de communication

Les protocoles sont les règles qui régissent l'envoi d'un message, spécifiques au type de méthode de communication utilisé.

Exigences communes aux protocoles réseau

• Codage des messages : conversion de l'information vers un format acceptable pour la transmission (et son inverse, le décodage).
• Format et encapsulation : chaque message suit une structure précise selon le type de message et le canal utilisé.
• Taille des messages : les trames doivent respecter une taille min/max selon le canal. Un message trop long est découpé en plusieurs trames, chacune avec ses propres informations d'adressage, puis reconstruit à l'arrivée.
• Synchronisation :
  • Contrôle de flux : gère la vitesse/quantité de données envoyées.
  • Délai de réponse : détermine le temps d'attente d'une réponse avant de réagir (répéter, etc.).
  • Méthode d'accès : détermine quand un périphérique peut émettre (évite les collisions).
• Mode de transmission :
  • Monodiffusion : vers un seul périphérique.
  • Multidiffusion : vers un groupe de périphériques.
  • Diffusion : vers tous les périphériques.

Suites de protocoles réseau

Une suite de protocoles est un groupe de protocoles interdépendants organisés en couches (une pile), où chaque couche supérieure dépend des fonctionnalités des couches inférieures. Les couches basses déplacent les données sur le réseau ; les couches hautes se concentrent sur le contenu du message.

TCP/IP couvre les couches application, transport et internet ; il ne spécifie pas de protocole pour la couche d'accès réseau (Ethernet, WLAN s'en chargent).

Encapsulation : les données descendent la pile, chaque couche y ajoutant ses propres informations avant transmission physique. Désencapsulation : processus inverse à la réception.

Organismes de normalisation

Les normes ouvertes (élaborées par des organismes internationaux à but non lucratif, indépendants des fournisseurs) favorisent l'interopérabilité, la concurrence et l'innovation — elles évitent qu'un seul fournisseur monopolise le marché. C'est grâce aux normes ouvertes (IPv4, IPv6, DHCP, Ethernet, 802.11...) qu'un client macOS peut par exemple communiquer avec un serveur Linux.

Modèles de référence

Un modèle en couches aide à décrire et concevoir des protocoles réseau complexes. Avantages : facilite la conception des protocoles (chaque couche a un rôle défini), favorise la concurrence entre fournisseurs, isole les changements d'une couche des autres, fournit un langage commun.

Modèle OSI

#	Couche	Description
7	Application	Protocoles utilisés pour les processus de communication
6	Présentation	Représentation commune des données échangées
5	Session	Organise le dialogue et l'échange de données
4	Transport	Segmente, transfère et réassemble les données de bout en bout
3	Réseau	Échange des données individuelles entre hôtes identifiés
2	Liaison de données	Échange de trames entre appareils sur un support commun
1	Physique	Moyens mécaniques/électriques pour transmettre les bits

Les couches OSI sont généralement désignées par leur numéro (ex. couche 1 = physique).

OSI vs TCP/IP

TCP/IP ne subdivise pas ce que l'OSI sépare en couches 1-2 (accès réseau) et 5-6-7 (application) : TCP/IP ne spécifie pas les protocoles physiques (OSI 1-2 s'en chargent), et sa couche application regroupe les fonctions des couches 5-7 OSI.

Encapsulation des données

Plutôt que d'envoyer un message complet d'un seul bloc, les données sont segmentées en unités plus petites (paquets IP), chacune envoyée séparément et pouvant emprunter des chemins différents. Avantages :

• Vitesse : plusieurs conversations peuvent être entrelacées sur le réseau (multiplexage).
• Efficacité : seul le segment perdu doit être retransmis, pas tout le flux.

Séquençage

Le séquençage attribue un numéro à chaque segment pour permettre au destinataire de les réassembler dans le bon ordre, même s'ils arrivent désordonnés. TCP est responsable du séquençage.

Unités de données de protocole (PDU)

À chaque couche, l'unité de données reçoit un nom différent lors de l'encapsulation :

• Données — couche application
• Segment — couche transport
• Paquet — couche réseau
• Trame — couche liaison de données
• Bits — transmission physique

Accès aux données : rôle des adresses

Les couches réseau et liaison de données portent chacune une adresse source/destination, mais avec des objectifs différents :

• Couche réseau (adresse IP) : livre le paquet de la source d'origine à la destination finale, même sur un réseau distant.
• Couche liaison de données (adresse MAC) : livre la trame d'une carte réseau à une autre sur le même réseau — recréée à chaque saut (hôte→routeur, routeur→routeur, routeur→hôte).

Une adresse IP contient deux parties :

• Partie réseau (IPv4) / préfixe (IPv6) : identique pour tous les périphériques du même réseau.
• Partie hôte (IPv4) / ID d'interface (IPv6) : unique par périphérique.

Le masque de sous-réseau (IPv4) ou la longueur de préfixe (IPv6) sépare les deux parties.

Même réseau IP

Si la partie réseau de l'IP source et destination est identique, la trame est envoyée directement au destinataire, en utilisant son adresse MAC.

Ex. PC1 (192.168.1.110) → serveur FTP (192.168.1.9), même réseau : adresse MAC destination = celle du serveur FTP directement.

Réseaux IP différents

Si la partie réseau diffère, la trame Ethernet ne peut pas être envoyée directement — elle doit passer par la passerelle par défaut (routeur), car le destinataire n'est pas sur le même réseau local.

Ex. PC1 (192.168.1.110) → serveur web (172.16.1.99), réseaux différents : l'adresse MAC destination utilisée est celle de R1 (la passerelle), pas celle du serveur. R1 achemine ensuite le paquet vers sa destination (directement ou via un autre routeur).

Chaque hôte doit avoir sa passerelle par défaut configurée : tout paquet à destination d'un réseau distant y est envoyé.

Adresses de liaison de données

L'adresse MAC ne sert qu'à livrer une trame entre deux cartes réseau du même réseau. À chaque saut, le routeur retire l'ancienne trame de couche 2 et en ajoute une nouvelle avant de retransmettre — seule l'adresse IP reste inchangée de bout en bout.

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