Informatique Générale Brève introduction à Internet

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Université de Nice – Sophia Antipolis
Licence 1 Sciences & Technologies
Informatique Générale
Brève introduction à
Internet
Jacques Farré
[email protected]
http://deptinfo.unice.fr/~jf/InfoGene
Jacques Farré 2012
Informatique générale
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Qu'est-ce qu'Internet ?

Un réseau de réseaux d'ordinateurs
backbone = dorsale :
réseau longue distance à
très haut débit
Jacques Farré 2012
2/29
Qu'est-ce qu'Internet ?

Pour connecter toutes ces machines et ces réseaux, il faut


du matériel
 mettant les machines en contact : cartes réseaux, wifi,
concentrateurs (hub), commutateurs (switches), routeurs
...
 transportant l'information : cables, fibre optique,
ondes ...
des applications
 pour échanger du courrier, des données, afficher des
pages web, jouer en réseau ...


le Web n'est donc qu'un sous-ensemble d'internet
des protocoles pour que ces matériels dialoguent, dont :
 Ethernet pour les liaisons physiques, et une adresse MAC
 TCP/IP pour le transport de l'information, et une adresse
IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
Jacques Farré 2012
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Le matériel pour un réseau


Concentrateur (hub) : concentre les transmissions Ethernet
de, et vers, les appareils (par ex. des PC et une
imprimante) d'un même réseau local (une sorte de multiprise)
Commutateur (switch) : capable de savoir à qui envoyer
l'information dans le réseau local



basé sur les adresses mac
l'adresse mac est un identifiant unique associé à la carte
réseau de votre PC
Routeur : capable de déterminer vers quel autre partie du
réseau envoyer l'information


basé sur les adresses IP (IPv4 essentiellement)
l'adresse IP est aussi un identifiant, mais pas nécessairement
liée à votre PC (peut changer d'une connexion à l'autre-DHCP)
Jacques Farré 2012
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Le matériel pour un réseau
Jacques Farré 2012
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Les concepts pour un réseaux



Commutation de circuits
 bloque la ”ligne” du début à la fin d'un échange
 partage des ressources : soit par fréquence, soit par
tranches de temps
Commutation de paquets
 découpage des données à transférer en petits ”paquets”
 les paquets en provenance de et vers diverses
machines peuvent se partager les ”lignes”
 chaque paquet porte sa destination
 pas d'établissement fixe de connexion : les routeurs
essaient de le rapprocher de sa destination en
utilisant les routes les moins encombrées
Comment organiser les différents niveaux (liaisons,
routages, applications...) ?
Jacques Farré 2012
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Modèle OSI en 7 couches et
TCP/IP
couche
7
6
5
4
3
2
1
rôle
Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison
Physique
exemple
HTTP, SMTP, FTP, Telnet, NFS ...
ASCII, Unicode, MIME ...
ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, ASP ...
TCP, UDP, SCTP, SPX, ATP
IP (IPv4 ou IPv6), ICMP, IGMP, X.25 ...
Ethernet, Token Ring, Wi-Fi, Bluetooth ...
lignes téléphoniques, radio ...
couches OSI 5, 6, 7 confondues dans le protocole TCP/IP
Jacques Farré 2012
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Modèle OSI
et TCP/IP
Les routeurs sont
connectés à plusieurs réseaux
•
ils doivent savoir quelle(s)
route(s) permettront
d'envoyer l'information à
destination
•
ils ne connaissent pas les
machines mais les
réseaux auxquels elle
appartiennent
Les messages passent
d'abord par une passerelle
qui fait la jonction entre le
réseau local et l'Internet
Jacques Farré 2012
source wikipedia
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Fonctionnement des couches
source Frédéric Suter (LORIA)
Jacques Farré 2012
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Forme d'un paquet IP

Un paquet (ou datagramme) est constitué d'un en-tête
et des données du paquet

L'entête fournit un certain nombre de méta-informations,
comme la version (Ipv4, Ipv6, stream ...), le type de
protocole utilisé (tcp, udp ...), l'adresse de destination ...
Pour plus de détails voir par exemple
http://www.commentcamarche.net/contents/internet/protip.php3#les-datagrammes
Jacques Farré 2012
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L'adressage TCP/IP

But : fournir un service de communication universel
permettant à toute machine de communiquer avec
toute autre machine du réseau
 Une machine doit être accessible aussi bien par des
humains que par d'autres machines

Une machine doit pouvoir être identifiée par :



Jacques Farré 2012
un nom (mnémotechnique pour les utilisateurs),
une adresse qui doit être un identificateur universel
de la machine,
une route (basé sur l’appartenance à un réseau)
précisant comment la machine peut être atteinte.
11/29
L'adressage TCP/IP


Solution : adressage binaire compact assurant un routage
efficace
Adressage "à plat" par opposition à un adressage
hiérarchisé



permet l'interconnexion d'égal à égal (pair à pair)
Utilisation de noms pour identifier des machines (réalisée
à un autre niveau que les protocoles de base : serveurs de
noms - DNS)
Les adressage IPv4
 adresse sur 32 bits "adresse IP" constituée d'une paire
(net-id, host-id) où net-id identifie un réseau et host-id
identifie une machine sur ce réseau (IPv6 : 32 -> 128
bits)
 permet de définir cinq classes d'adresse
Jacques Farré 2012
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Classes d'adresses TCP/IP
source Philippe Renevier
En fait, maintenant un peu plus compliqué avec la notion de sous-réseau
Jacques Farré 2012
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Décodage des adresses TCP/IP

Puisque les adresses (IPv4) sont codées sur 4 octets, on
les écrit avec 4 chiffres entre 0 et 255




exemple : 134.59.2.13
en binaire : 10000110.00111011.00000010.00001101 donc
 début de l'adresse 10xxxxxx : réseau de classe B
 adresse de réseau : 000110.00111011
 adresse machine : 00000010.00001101
obtenir l'adresse IP d'une machine :
> host polymnie.unice.fr
polymnie.unice.fr has address 134.59.2.13
adresses spéciales :
 le réseaux lui même quand host-id = 0 : 134.59.0.0
 toutes les machines quand host-id tout à 1 :
134.59.255.255
 machine du réseau local quand net-id = 0,
 127.0.0.0 la machine elle même
Jacques Farré 2012
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
En fait, le modèle initial (net-id, host-id) a montré
rapidement ses limites


besoin d'introduire la notion de sous-réseaux
 par exemple, pour unice.fr, de classe B, le host-id
autorise 216 machines, mais il serait préférable de
différencier celles de Valrose, de Carlone, de Saint Jean
d'Angely ... car elles sont administrées indépendamment
et forment des sous-réseaux
introduction du masque de sous-réseau dans l'adresse IP
 le masque est un nombre tel que les bits de l'adresse
correspondant à réseaux+sous-réseau sont à 1, ceux
identifiant l'hôte à 0
 on fait un et logique entre masque et adresse pour
déterminer le réseau, le sous-réseau, et le n° de la
machine dans le sous-réseau
Jacques Farré 2012
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
Par exemple si le masque est 255.255.255.0, pour
l'adresse 134.59.2.13
10000110.00111011.00000010.00001101
et 11111111.11111111.11111111.00000000
= 10000110.00111011.00000010.00000000
donc réseau 134.59, sous-réseau 2, machine 13


L'avantage du masque est qu'il ne fige pas la
décomposition de l'adresse : il n'est pas obligé de
respecter les frontières d'octets
Par exemple si le masque est 255.255.255.240, pour
l'adresse 134.59.2.13
10000110.00111011.00000010.00001101
et 11111111.11111111.11111111.11110000
= 10000110.00111011.00000010.00000000
donc réseau 134.59, sous-réseau 2.0 (donc 32), machine 13
Jacques Farré 2012
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Suivre une route

La liaison entre 2 machines peut passer par un
nombre importants de routeurs

par exemple pour aller de mon PC vers wikipedia :
traceroute wikipedia.org
Hop
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Jacques Farré 2012
Adresse IP
jacques-MS-7309.home
86.193.248.1
10.125.32.78
193.253.86.114
193.252.103.242
81.253.184.46
193.251.254.22
89.149.183.238
173.241.131.218
208.80.154.214
208.80.152.201
17/29
Adresse statique / adresse
dynamique

Adressage statique (ou IP fixe)





adresse donnée lors de l'installation de la machine par
l'administrateur du réseau
intervention humaine : manipulations lourdes pour un gros réseau,
risque d'erreur ...
adresse toujours prise par la machine même si elle est n'est pas
en fonctionnement
ingérable avec l'extension de l'accès à Internet depuis son
domicile
Pour remédier à ces inconvénients, introduction de la
notion d'adresse dynamique



seules les machines en service occupent des adresses
les modifications des paramètres du réseau sont répercutées
automatiquement
le tout est géré par un serveur DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol)
Jacques Farré 2012
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Serveur de nom de domaine (DNS)



L'adressage IP utilise des numéros : 134.59.9.1
Les humains préfèrent utiliser des noms :
deptinfo.unice.fr
Comment faire la correspondance ?




Une hiérarchie de machines de ”serveurs de noms” : le système
est mis en œuvre par une base de données distribuée au niveau
mondial
Une même machine peut avoir plusieurs noms pour la même
adresse IP
Les noms sont gérés par un organisme mondial : l’interNIC et les
organismes délégués : RIPE, NIC France, NIC Angleterre, etc.
 n'importe qui peut louer un nom de domaine
Votre fournisseur d'accès à Internet (FAI) met à votre disposition
un certain nombre d'adresses de serveurs DNS
Jacques Farré 2012
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Protocole DHCP

La machine (le client) qui veut se connecter (mais qui n'a
pas d'adresse IP fixe) envoie un message vers un serveur
(ou plus généralement vers tous les serveurs du réseau)


Les serveurs proposent au client une adresse IP et un
masque de sous-réseau



ce message contient notamment l'adresse MAC du client
chaque serveur lui donne aussi son adresse IP
Le client retient une des offres (en général la première),
et rediffuse vers le réseau son adresse IP et celle du
serveur retenu (comme ça les autres peuvent l'oublier)
Le serveur retenu confirme au client


il lui indique la durée du ”bail”
il lui donne aussi en général une adresse de passerelle par
défaut et de serveur DNS
Jacques Farré 2012
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Domain Name System (DNS)
Le Domain Name System est organisé en hiérarchie : exemple
pour de.wikipedia.org
la racine
Jacques Farré 2012
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Fonctionnement du DNS


Le DNS est entièrement distribué au niveau planétaire
Le mécanisme sous-jacent est la délégation de domaine


à tout domaine est associé une responsabilité administrative
(gérer les noms de domaines et les adresses associées par ex.)
Une organisation responsable d’un domaine peut



découper le domaine en sous-domaines
déléguer les sous-domaines à d’autres organisations :
 qui deviennent à leur tour responsables du (des) sousdomaine(s) qui leurs sont délégué(s)
 et peuvent, à leur tour, déléguer la gestion de leurs sousdomaines
Le domaine parent contient alors seulement un pointeur
vers le sous-domaine délégué; exemple :


Jacques Farré 2012
le domaine .fr est géré par un organisme (NIC France)
unice.fr est délégué à l’UNS, qui gère donc les données
propres à ce sous-domaine
22/29
Fonctionnement du DNS




Serveur de nom primaire : maintient la base de données de la
zone dont il a l’autorité administrative
Serveur de nom secondaire : obtient les données de la zone
via un autre serveur de nom qui a également l’autorité
administrative
 interroge périodiquement le serveur de nom primaire et
met à jour les données
Il y a un serveur primaire et généralement plusieurs
secondaires
 La redondance permet la défaillance éventuelle du primaire
et du (des) secondaire(s)
 Un serveur de nom peut être primaire pour une (des)
zone(s) et secondaire pour d’autre(s).
Serveur racine (environ 13 au niveau mondial) : pour les noms
de 1er niveau, n'appelle jamais d'autre serveur
Jacques Farré 2012
23/29
Résolution d'un nom

Le logiciel client demande (via un resolveur) à un serveur
de nom de lui donner l'adresse d'un certain nom
symbolique


comme par exemple
> host www.enseignementsup-recherche.gouv.fr
www.enseignementsup-recherche.gouv.fr is an alias for
rprox.prod.webedu.mnsr.education.fr.
rprox.prod.webedu.mnsr.education.fr has address
160.92.166.231
Le resolveur est un processus client qui



contacte un serveur de nom dont l’adresse est configurée (ou
donnée par DHCP) sur la machine exécutant ce resolveur
interprète les réponses et retourne l’information au logiciel
appelant
gestion de cache éventuelle (dépend de la mise en œuvre)
Le serveur de nom peut interroger d’autres serveurs de
nom, lorsqu’il n’a pas Informatique
autorité
sur la zone requise
Jacques Farré 2012
générale

24/29
Les principaux types d'application

Essentiellement 2 façons de se faire parler 2 machines
 Client-serveur (on désigne ici autant les logiciels que
les machines)



le serveur est toujours actif en attente de
requêtes, et a une adresse IP fixe (serveurs
de pages Web, de courrier, de bases de
données ...), et peut s'adresser à d'autres serveurs
le client envoie des requêtes,peut avoir une adresse
dynamique, ne connaît pas les autres clients
Pair à pair (peer to peer, P2P)
chaque machine joue à tour de rôle de client
et de serveur (on parle de servent) et
communiquent plus ou moins directement
 servent surtout à partager des fichiers
Systèmes hybrides entre les 2 : ex. Napster, Skipe, chat ...


Jacques Farré 2012
25/29
Les principaux protocoles

Telnet : le côté serveur est assuré par telnetd

assez primitif, non sécurisé, donc laissé à des usages limités



service à peu près identique rendu par putty sur Windows
FTP (File Transfert Protocol) : côté serveur assuré par ftpd




par exemple tester les autres protocoles, ou configurer des
systèmes n'ayant pas d'interface Web
permet d'échanger des fichiers entre 2 machines
nombreuses versions graphiques (Cyberduck, FileZilla ...)
SFTP forme sécurisée (avec cryptage des données)
ssh (secure shell) : pour se connecter sur une autre
machine (à condition d'y avoir un compte) à partir de sa
machine actuelle


ssh [email protected] -X
les données sont cryptées
Jacques Farré 2012
26/29

HTTP (Hypertext Transfert Protocol), protocole du Web


notion d'URL (Uniform Resource Locator) pour l'identification
des documents (pages web, mais aussi pdf, gif, wav ...)
requêtes du client au serveur composées de (depuis HTTP.1)
 une ligne indiquant : méthode, URL, version du protocole
GET /repertoire/page.html HTTP 1.1

des lignes d'entête facultatives
Accept : text/html
User-agent : Mozilla/4.0
Le corps de la requête, possiblement vide
ce peut être par exemple les données entrées dans un
formulaire
le serveur renvoie (notamment) un code réponse
 dont le fameux 404 Not Found


Jacques Farré 2012
27/29

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)




POP (Post Office Protocol) et IMAP (Internet Message Access
Protocol) permettent de lire les messages présents sur le
serveur à partir d'un client de messagerie



pour transférer un courrier vers un serveur de messagerie (de
celui qui envoie le message)
qui le fait suivre au serveur de messagerie de celui auquel le
message est destiné
SMTP ne permet pas de récupérer à distance les messages
laissés sur la messagerie
POP : rapatrie les messages sur la machine client de messagerie
(lire de préférence ses courriers toujours sur la même machine)
IMAP : permet de laisser les messages sur le serveur (donc
nécessite une connection pour (re)lire ses courriers
HTTP (webmail) : pas besoin de client de messagerie
Jacques Farré 2012
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Ports des principaux protocoles

Un port informatique est soit



matériel : internes ou externes, pour brancher un
périphérique
logiciel : par lequel un certain logiciel est à l'écoute
d'informations venant de l'extérieur (ou pour emettre
desinformations)
Ports des principaux protocoles IP








DHCP : 67
FTP : 21 (20 en sortie)
SSH : 22
SMTP : 25
DNS : 53
HTTP : 80
POP : 110
IMAP : 143
Jacques Farré 2012
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