L'assemblage des éléments physiques d'un réseau informatique ne suffit pas à lui seul à le faire fonctionner; les appareils connectés nécessitent également une méthode de communication. Ces langages de communication sont appelés protocoles réseau.
Objectif des protocoles réseau
Sans protocoles, les appareils n'auraient pas la capacité de comprendre les signaux électroniques qu'ils s'envoient via des connexions réseau. Les protocoles réseau remplissent ces fonctions de base:
- Adressez les données aux bons destinataires.
- Transmettre physiquement les données de la source à la destination, avec une protection de sécurité si nécessaire.
- Recevoir des messages et envoyer des réponses de manière appropriée.
Envisagez une comparaison entre les protocoles réseau et la manière dont un service postal gère le courrier papier physique. Tout comme le service postal gère les lettres provenant de nombreuses sources et destinations, les protocoles réseau permettent aux données de circuler en continu sur de nombreux chemins.
Contrairement au courrier physique, cependant, les protocoles réseau offrent des fonctionnalités avancées. Celles-ci incluent la livraison d'un flux constant de messages vers une destination (appelée diffusion en continu) et la création automatique de copies d'un message pour livraison vers plusieurs destinations à la fois (appelée diffusion).
Types courants de protocoles réseau
Il n'existe pas de protocole unique prenant en charge toutes les fonctionnalités dont chaque réseau informatique a besoin. Pourtant, chacun sert de clé qui déverrouille un périphérique ou un service réseau donné. Différents protocoles réseau ont été inventés au fil des ans, chacun tentant de prendre en charge certains types de communication réseau.
Les trois caractéristiques de base qui distinguent un type de protocole d'un autre sont:
- Simplex contre duplex: Une connexion simplex permet à un seul appareil de transmettre sur un réseau. Les connexions réseau duplex permettent aux appareils de transmettre et de recevoir des données via le même lien physique.
- Orienté connexion ou sans connexion: un protocole réseau orienté connexion échange (un processus appelé poignée de main) des informations d'adresse entre deux appareils qui leur permettent de poursuivre une conversation (appelée une session). Les protocoles sans connexion délivrent des messages individuels d'un point à un autre sans tenir compte des messages similaires envoyés avant ou après (et sans savoir si les messages sont reçus avec succès).
- Layer: les protocoles réseau fonctionnent généralement en groupes (appelés piles, car les diagrammes décrivent souvent les protocoles sous forme de boîtes empilées les unes sur les autres). Certains protocoles fonctionnent à des couches inférieures étroitement liées au fonctionnement physique de différents types de câblage sans fil ou réseau. D'autres travaillent sur des couches supérieures liées au fonctionnement des applications réseau, et certaines travaillent sur des couches intermédiaires.
La famille des protocoles Internet
Les protocoles de réseau communs à usage public appartiennent à la famille des protocoles Internet. IP est le protocole de base qui permet aux réseaux domestiques et aux autres réseaux locaux sur Internet de communiquer entre eux.
IP fonctionne bien pour déplacer des messages individuels d'un réseau à un autre. Il ne prend pas en charge le concept de conversation (une connexion sur laquelle un flux de messages peut voyager dans une ou les deux directions). Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) étend IP avec cette capacité de couche supérieure. Étant donné que les connexions point à point sont essentielles sur Internet, les deux protocoles sont associés et connus sous le nom de TCP/IP.
TCP et IP fonctionnent dans les couches intermédiaires d'une pile de protocoles réseau. Les applications populaires sur Internet ont parfois implémenté leurs protocoles au-dessus de TCP/IP. Le protocole de transfert hypertexte est utilisé par les navigateurs Web et les serveurs du monde entier. TCP/IP, à son tour, s'exécute au-dessus des technologies de réseau de niveau inférieur comme Ethernet. Les autres protocoles réseau populaires de la famille IP incluent ARP, ICMP et FTP.
Comment les protocoles réseau utilisent les paquets
Internet et la plupart des autres réseaux de données fonctionnent en organisant les données en petits morceaux appelés paquets. Pour améliorer les performances et la fiabilité des communications, chaque message volumineux envoyé entre deux périphériques réseau est souvent subdivisé en paquets plus petits par le matériel et les logiciels sous-jacents. Ces réseaux à commutation de paquets nécessitent que les paquets soient organisés de manière spécifique en fonction des protocoles pris en charge par le réseau. Cette approche fonctionne bien avec la technologie des réseaux modernes car ceux-ci traitent les données sous forme de bits et d'octets (1 et 0 numériques).
Chaque protocole réseau définit des règles d'organisation de ses paquets de données. Étant donné que les protocoles comme le protocole Internet fonctionnent souvent ensemble en couches, certaines données intégrées dans un paquet formaté pour un protocole peuvent être au format d'un autre protocole associé (une méthode appelée encapsulation).
Les protocoles divisent généralement chaque paquet en trois parties: en-tête, charge utile et pied de page. Certains protocoles, comme IP, n'utilisent pas de pieds de page. Les en-têtes et pieds de page des paquets contiennent les informations contextuelles requises pour prendre en charge le réseau, y compris les adresses des appareils d'envoi et de réception. Les charges utiles contiennent les données à transmettre.
Les en-têtes ou les pieds de page incluent souvent des données spéciales pour améliorer la fiabilité et les performances des connexions réseau, telles que des compteurs qui gardent une trace de l'ordre dans lequel les messages ont été envoyés et des sommes de contrôle qui aident les applications réseau à détecter la corruption ou la falsification des données.
Comment les périphériques réseau utilisent les protocoles
Les systèmes d'exploitation des périphériques réseau incluent une prise en charge intégrée de certains protocoles réseau de niveau inférieur. Tous les systèmes d'exploitation d'ordinateurs de bureau modernes prennent en charge Ethernet et TCP/IP, par exemple. De nombreux smartphones prennent en charge le Bluetooth et les protocoles de la famille Wi-Fi. Ces protocoles se connectent aux interfaces réseau physiques d'un appareil, comme ses ports Ethernet et ses radios Wi-Fi ou Bluetooth.
Les applications réseau prennent en charge les protocoles de niveau supérieur qui communiquent avec le système d'exploitation. Un navigateur Web, par exemple, traduit des adresses telles que https://lifewire.com/ en paquets HTTP contenant les données qu'un serveur Web peut recevoir et renvoyer la page correcte. L'appareil récepteur est responsable du réassemblage des paquets individuels dans le message d'origine en supprimant les en-têtes et les pieds de page et en concaténant les paquets dans le bon ordre.
