Internet : comment ça marche ?

Si vous vous êtes déjà demandé comment internet fonctionne alors vous êtes sur le bon article.
Cet article donne les grandes lignes du fonctionnement internet.

Vous trouverez des explications sur l’aspect général d’internet mais aussi des définitions sur les adresses IP, DNS, etc.

Qu’est-ce qu’internet ?

Internet est un réseau global où sont inter-connectés différents réseaux.
Ces derniers sont gérés par des entités (FAI, Google, Akaimai, etc).
Lorsque vous vous connectez à un serveur de Google depuis votre fournisseur, votre connexion passe par différents points.
Ces points sont des routeurs qui sont gérés par ces entités.

En clair donc pour arriver à la destination, votre paquet peut sauter de réseaux en réseaux.

Enfin d’un point de vue technique, les connexions s’appuient sur différents protocoles.
Le protocole de communication entre les équipements est TCP/IP.
Pour tout savoir du protocole TCP/IP, vous pouvez commencer par cet article :

Puis on trouve les protocoles applicatifs comme HTTP, DNS, etc qui assure la communication des logiciels.
Par exemple un navigateur WEB pour se connecter à un site internet utilise le protocole HTTP.

Les protocoles d’internet

Internet est composés de milliers de réseaux interconnectés.
Le fonctionnement d’internet repose sur divers protocoles réseaux TCP, UDP, ICMP.
Comme c’est d’ailleurs le cas d’un réseau privé dit LAN.
Techniquement le fonctionnement est assez proche d’un grand réseau privé, par exemple le réseau d’une grande entreprise avec des équipements éclatés.

TCP/IP et le modèle OSI

TCP/IP est donc un protocole qui permet la communication entre les équipements au sein d’un réseau.
Il a pour but d’acheminer les données entre l’émetteur et le destinataire au travers de différents réseaux en mettant en place un système d’adressage hiérarchique.
Mais surtout il vérifie que la connexion s’établit bien, les données transitent ne soient pas altérées.
Ainsi des mécanismes de vérifications et d’erreur sont mis en place.

Le protocole TCP/IP reprend en grande partie le modèle OSI qui est un modèle théorique.
Ce dernier propose 7 couches mais l’architecture TCP/IP est une version simplifiée.
En effet, le modèle TCP/IP est souvent avec 4 couches voire deux.

Les adresses IP

Lorsque vous vous connectez à Internet, votre fournisseur d’accès internet, vous fournit une adresse IP.
Dans sa version 4, une IP est une suite composées de 4 nombres entiers entre 0 et 255 et notées sous la forme xxx.xxx.xxx.xxx.
Par exemple, 213.150.189.150 est une adresse IP.

Une IP est unique, et elle permet de vous identifier sur la toile.
C’est un peu comme dans la vie réelle, sur les autoroutes ( internet ), vous avez des voitures ( ordinateur ) qui sont identifiés par des plaques d’immatriculation ( IP ).

Toutes les services et serveurs d’internet ont une adresse IP.

• Les serveurs WEB ont une adresse IP
• Les serveurs mails ont une adresse IP
• etc..

Les adresses IP sont composées de 4 nombres par le standard IPV4 qui est utilisé actuellement, mais le standard IPV6 arrive à grand pas !
Pour plus d’informations sur l’IPV6: IPv6 et IPv4

Enfin plus d’informations sur les adresses IP sur la page suivante :

Les serveurs DNS

Afin de faciliter l’utilisation d’internet, des adresses littérales ont été mises en place.  Imaginez si vous deviez vous souvenir de toutes les adresses IP des sites que vous souhaiteriez consulter quotidiennement.

On peut donc faire correspondre un/plusieurs nom de machine à une adresse IP.
Des serveurs sont donc responsables de faire la correspondance entre les adresses littérales et les adresses numériques, les adresses IP.

Ce sont les serveurs et le protocole DNS qui sont en charge de gérer ces correspondances.
Ainsi lorsque vous tentez de vous connecter à une adresse, un serveur DNS est interrogé pour récupérer l’adresse IP.

Voici un exemple d’interrogation DNS :

Les routeurs

Les routeurs sont les équipements réseaux qui permettent l’interconnexion entre des réseaux.
Un routeur est notamment installé chez vous à travers de votre box internet.
Ce dernier permet le partage de votre connexion internet entre les ordinateurs de votre réseaux local et le réseau de votre fournisseur d’accès internet.
Plus d’informations : 

Ces mêmes types d’équipements en plus sophistiqués sont aussi utilisés à l’intérieur des différents opérateurs réseaux d’internet mais aussi entre ces derniers.
Ainsi, lorsque vous envoyez un paquet de votre connexion internet, ce dernier parcourt différents routeurs pour arriver au point final.

La structure général d’internet

Fonctionnement général

Voici maintenant un schéma général du fonctionnement d’internet.
Les ordinateurs des particuliers ou entreprises se connectent à travers des FAI.
Des interconnexions entre les différents réseaux des opérateurs internet (backbone) sont utilisés pour acheminer les paquets à leurs destinations.
Concrètement ce sont des câbles qui traversent les pays et océans et sont composés de routeurs, datacenter, etc.

Backbones, datacenter, etc

A l’intérieur de ces backbones des points d’échanges (Internet eXchange Point IX ou IXP) régissent les échanges et interconnexions entre les différents.
Ces IX sont des points d’accès neutres qui peuvent être utilisés par des acteurs d’internet.
Le but des IX est de limiter le nombre d’interconnexion entre les réseaux et mutualiser les liens physiques, il s’agit souvent de connexion plus directe afin de limiter la latence et optimiser la bande passante.
Enfin, il y a un aspect de mutualisation, tous les acteurs qui ont besoin de ce point d’accès vont pouvoir le financer et répartir ainsi les coûts.

Un FAI à tout intérêt à utiliser un IX pour pour acheminer ces paquets vers une destination particulière surtout lorsqu’il s’agit de services internet très sollicités (Google, Youtube, Netflix, Facebook).
Physiquement, ces points d’accès sont matérialisés par des switchs ou Virtual private LAN service (VPLS) qui répartissent la bande passante entre les différents opérateurs et réseaux.

Ainsi, lorsque vous souhaitez vous connecter vers un point, votre paquet suit plusieurs routes pour arriver à sa destination.
Le routeur dépend des points d’échange que votre FAI possède.

AS : Autonomous System

Autonomous System (AS) est un réseau ou groupe de réseau avec une politique de routage identique.
En règle générale, chaque AS est géré par une seule grande organisation, telle qu’un fournisseur de services Internet (FAI), une grande entreprise technologique, une université ou une agence gouvernementale.

Ils forment donc un réseau dans le réseau internet.
Chaque AS sont enregistrés dans Internet Assigned Numbers Authority (IANA) et comportent un numéro unique afin de l’identifier.

Plus de détails :

Suivre le chemin d’un paquet

La commande traceroute permet de visualiser le chemin d’un paquet et les routeurs empruntés.
Plus d’informations :

Datacenter et centre de données

Les datacenter ou centre de données sont des centres de données qui hébergent des centaines de serveurs.
Il s’agit de grands bâtiments sécurisés qui consomment énormément d’énergie.
Les serveurs sont rangés dans de grandes armoires reliés à internet
Des technologies avancées peuvent être utilisés pour réduire la température des serveurs et ainsi gagner en énergie et économie de fonctionnement.

Des fournisseurs de serveurs comme OVH peuvent posséder plusieurs datacenter qui hébergent les différents serveurs des clients et pour le fonctionnement des services de la société.
Les grandes acteurs de l’internet, Facebook, Google, Amazon possèdent aussi des dizaines de Datacenter réparties dans le monde.

Pour ces derniers, la réparation est importante.
Il faut être au plus près des internautes.
Par exemple, un utilisateur français ne doit pas aller se connecter à un datacenter aux USA, le temps de parcourt serait trop long.
En général donc, ces acteurs possèdent des datacenters réparties dans plusieurs continents et pays.

Exemples de connexion internet

Voici quelques exemples de fonctionnement de composants internet.
Ce fonctionnement repose sur des protocoles applications.

• Pour le surf, il s’agit du protocole HTTP ou HTTPS.
• Pour les mails, cela repose sur les protocoles SMTP pour l’envoi des mails ou POP/IMAP pour la récupération des mails.

Pour un exemple complet d’établissement de connexion internet, suivez cet article :

La connexion à un site internet

Lorsque vous tapez l’adresse d’un site dans votre navigateur.

• Votre ordinateur va tout d’abord se connecter au serveur DNS afin de connaître IP correspondant à l’adresse que vous avez saisie (1)
• L’adresse IP du serveur WEB étant connu, sa localisation et donc sa connexion sur la toile est maintenant possible (2)

Plus de détails :

Que-se-passe-t-il lorsque je veux envoyer un mail ?

Les mails sont transportés sur internet par les serveurs SMTP (simple message transfert protocol).
Les serveurs pop3 permettent aux usagés de télécharger les mails de leur compte.

Supposons que :

• Rémi est chez wanadoo et possède une adresse [email protected]
• Alex est chez nerim et possède une adresse [email protected]
• Rémi souhaite envoyer un mail à Alex.

• 1) Le mail rédigé par rémi va tout d’abord arrivé au serveur SMTP de wanadoo, puisque c’est le serveur SMTP utilisé par les abonnées wanadoo.
• 2) Le serveur SMTP de Wanadoo voit que l’adresse du destinataire (alex) est chez nerim, celui-ci va donc consulter les serveurs DNS afin de connaitre l’adresse IP du serveur SMTP de nerim.
• 3) L’adresse IP du serveur SMTP de nerim est connue, le mail peut donc lui arriver.
• 4) Le serveur SMTP de nerim délivre enfin le mail au serveur POP de nérim. A ce moment là, alex peut consulter le mail envoyé par Rémi

Plus de détails :