L’architecture de l’internet

Le réseau mondial comprend trois grands niveaux :

  le transport  : il s’agit des réseaux longue distance (dorsales ou backbones), créés et gérés par des sociétés d’envergures nationale et internationale. Interconnectés les uns aux autres, ils relient entre eux les pays et les grandes agglomérations.
 la collecte : au niveau intermédiaire, les réseaux de collecte permettent de relier les réseaux de transport aux réseaux de desserte.
  la desserte : également appelée réseau d’accès, boucle locale, premier (ou dernier) kilomètre, la desserte assure l’interconnexion entre le réseau de collecte et l’utilisateur final.

Sur un même territoire, on peut trouver une superposition de plusieurs réseaux de même niveau : ainsi, un quartier peut être desservi par plusieurs réseaux parallèles, correspondant à des technologies ou à des opérateurs différents.

Les infrastructures et leur fonctionnement

Les supports physiques

La couche physique constitue le socle sur lequel se propagent les signaux, porteurs d’informations. L’infrastructure de l’internet s’appuie sur des supports physiques de nature différente, regroupés en trois catégories :

 les supports de transmission optique : le signal propagé est constitué de photons, qui se déplacent dans le cœur (guide d’ondes) des fibres optiques. Ce support optique offre le débit le plus élevé. Principalement utilisé dans les réseaux de transport et de collecte, il est progressivement déployé dans le réseau de desserte.

 les supports de transmission électrique : le signal est constitué de flux d’électrons, qui se propagent sur des câbles métalliques (généralement en cuivre). Ils sont largement utilisés pour la desserte, par exemple avec l’ADSL et le DSL.

 les supports de transmission radioélectrique : le signal est constitué d’ondes électromagnétiques qui se propagent dans l’air. On les utilise principalement en desserte (Wi-Fi par exemple) et en collecte (faisceaux hertziens).

Les équipements actifs

Les signaux transportés par le support physique sont générés par des équipements de transmission. Ces équipements transforment les signaux qui leurs parviennent pour leur permettre de se propager sur le support physique. Ainsi par exemple, un émetteur Wi-Fi relié par un câble à un ordinateur traduira le signal électrique, transmis par l’ordinateur, en une onde radioélectrique.

Compte tenu de l’interconnexion de tous les éléments du réseau internet les uns avec les autres, il est nécessaire de disposer d’équipements intelligents, capables d’orienter le trafic en direction des bons destinataires. A défaut, chaque signal émis sur le réseau serait transmis, par propagation physique, sur l’ensemble du réseau, parcourant tous ses tronçons et parvenant à l’ensemble des machines connectées. Bien entendu, compte tenu de la taille du réseau, l’ensemble serait immédiatement saturé...

Le principal équipement actif intelligent à l’œuvre dans le réseau est le routeur. En raison du maillage des réseaux, il existe plusieurs routes pour aller d’un point A à un point B de l’internet : le rôle du routeur est de choisir la meilleure pour atteindre un destinataire, en fonction de différents critères (par exemple le temps de parcours).

Les protocoles

Afin de pouvoir faire des choix, un équipement actif a besoin d’informations et de règles de fonctionnement. Un routeur, par exemple, ne pourra orienter un signal que s’il sait à quel ordinateur doit parvenir ce signal. Le fonctionnement du réseau internet est régulé par différents protocoles, au premier rang desquels se trouve le protocole IP.

Le protocole IP

Par définition, le réseau internet est basé sur le protocole IP (Internet Protocol). Le principe de l’IP est le transport de l’information sous forme de "paquets" adressés d’une machine à une autre : le mécanisme est comparable à celui du transport postal.

Les données générées par un ordinateur (image, texte, son...) sont découpées en paquets (ensemble d’octets), qui sont numérotés et étiquetés avec l’adresse IP de la machine destinataire. Comme l’adresse postale, l’adresse IP est unique : une adresse IP correspond à une machine et une seule. Grâce à cette adresse, un routeur qui reçoit un paquet peut l’orienter sur la route la plus adaptée ; chaque routeur dispose en effet de la liste des adresses IP des machines du réseau, avec pour chacune, le port physique de sortie correspondant.

Les autres protocoles

Il existe d’autres protocoles au sein du réseau internet, comme par exemple ATM ou Ethernet. Si l’on compare les paquets IP à des camions de marchandises, ATM et Ethernet peuvent être assimilés à des trains sur lesquels sont placés des ensembles de camions destinés à une même région du réseau. Ce principe de "ferroutage" informatique permet de fluidifier le trafic, en optimisant l’utilisation des ressources que sont les capacités de traitement des équipements actifs.

D’autres protocoles, comme TCP ou UDP, ont pour objet de compléter le protocole IP en introduisant des fonctions supplémentaires nécessaires à certaines applications. Ainsi, TCP apporte un contrôle de la transmission des paquets IP : la machine émettrice d’un paquet IP peut être informée de la bonne réception de ce paquet par la machine destinataire.

Les protocoles utilisés sont très nombreux, car l’internet fait intervenir des technologies, des équipements et des applications diversifiées. Le seul protocole commun à l’ensemble des communications sur internet est le protocole IP.

Les évolutions

Le renforcement de la partie desserte, souvent limitée en terme de capacité en débit, est d’autant plus nécessaire que les besoins en débit augmentent rapidement. Afin d’améliorer le service, il est donc nécessaire de renforcer la capacité des segments les plus proches des utilisateurs. Ceci s’illustre notamment par l’amélioration des technologies DSL, ou encore par le déploiement de la fibre optique au plus près de l’abonné, avec le FTTH (Fiber to the Home = la fibre jusqu’au foyer) pour permettre le raccordement des foyers en très haut débit.

Au niveau de la partie "intelligente" du réseau, plusieurs mouvements sont en cours. Le premier est la convergence, vers le protocole IP, de communications qui, jusqu’alors, transitaient sur des réseaux distincts du réseau internet ; c’est en particulier le cas de la téléphonie et de la télévision. Cette migration progressive vers une infrastructure basée sur un protocole unique pour transporter l’ensemble des données (vidéo, voix, données) est motivée à la fois par une économie d’échelle et par les nouveaux services multimédia rendus possibles par le rapprochement des contenus.

Le second phénomène découle de cette convergence : jusqu’alors utilisé principalement pour transporter des données peu sensibles au délai d’acheminement, le réseau internet doit désormais être capable de transporter très rapidement certaines informations, comme la voix lors d’un appel téléphonique. De plus en plus, le réseau doit être en mesure de gérer les priorités et optimiser les ressources, afin d’assurer à chaque application la qualité de service requise en termes de délai, débit, disponibilité...

Pour en savoir plus...

Quelques liens
 Histoire d’internet, détails techniques et autres approfondissements : http://fr.wikipedia.org/wiki/Internet

Le point sur...
 Débit et qualité de service
 Les réseaux : demain
 Complémentarité technologique
 Interconnexion

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Groupe Aménagement Numérique des Territoires - CETE de l’Ouest