Cours#

Internet


Programme	Repères historiques ; protocole TCP/IP (paquets, routage) ; adresses symboliques et serveurs DNS ; réseaux pair-à-pair ; indépendance d’Internet vis-à-vis du réseau physique ; ordres de grandeur du trafic.
Idée	Internet, c’est le réseau : des millions de machines qui s’échangent des paquets de données, de proche en proche, sans chef d’orchestre central. Une idée simple, robuste… et devenue vitale.
Objectifs	Situer la naissance d’Internet ; distinguer les rôles d’IP et de TCP ; comprendre le routage des paquets et ses limites ; passer d’une adresse symbolique à une adresse IP (DNS) ; connaître les grands types de réseaux physiques et l’ordre de grandeur du trafic.

Situation de départ

Votre photo de 6 Mo part chez un ami, à Montréal. Part-elle d’un seul bloc ? Par où passe-t-elle ? Et que se passe-t-il si un câble est coupé en route ?
Vous tapez wikipedia.fr dans la barre d’adresse. Comment votre ordinateur sait-il à quelle machine s’adresser ?
En rentrant chez vous, votre téléphone passe de la 4G au Wi-Fi sans couper la musique en cours. Comment Internet peut-il fonctionner sur des supports aussi différents ?

Remarque

Internet n’est pas le Web ! On l’a vu au chapitre Le Web : Internet est le réseau (les câbles, la fibre, les ondes, les machines) ; le Web n’est que l’un des services qui circulent dessus, à côté des e-mails, des appels vidéo, des jeux en ligne… Ce chapitre ouvre la boîte : comment l’information voyage-t-elle d’un bout à l’autre du monde ?

Une belle histoire : d’ARPANET à Internet#

Le premier message : « LO…»#

Nous sommes le 29 octobre 1969. Dans un laboratoire de l’université de Californie (UCLA), un étudiant, Charley Kline, tente d’envoyer le tout premier message d’un ordinateur à un autre, situé à 560 km de là, au Stanford Research Institute (SRI), plus au nord en Californie. Le mot à transmettre pour se connecter était simple : LOGIN. Il tape L… O… et au moment du G, la machine distante plante ! Le tout premier message de l’histoire d’Internet fut donc simplement « LO » — comme dans l’expression anglaise « lo and behold » (« et voilà »).

Une heure plus tard, après réparation, LOGIN passait en entier. Le réseau ARPANET était né : l’ancêtre direct d’Internet.

Le cahier de bord du 29 octobre 1969 : « LO »

ARPANET en 1969 : quatre ordinateurs reliés

Vinton Cerf, co-inventeur de TCP/IP

Les grandes étapes#

Règle 1 — Repères historiques

années 1950–60 — premiers réseaux d’ordinateurs, mais propriétaires (liés à un constructeur ou à l’opérateur téléphonique).
1969 — premier message sur ARPANET (le fameux « LO »), aux États-Unis ; en 1971, la France lance son propre réseau, Cyclades.
1974 — Vinton Cerf et Robert Kahn inventent le protocole TCP/IP, la « langue commune » qui reliera tous les réseaux.
1983 — tous les réseaux basculent sur TCP/IP : c’est la naissance d’Internet. La même année apparaît le DNS (les adresses en toutes lettres).
1989–1991 — Tim Berners-Lee invente le Web, par-dessus Internet (première page en ligne en 1991).
aujourd’hui — des milliards de machines et d’objets connectés.

Sources : UCLA, Samueli School of Engineering, pages sur le premier message d’ARPANET (29 octobre 1969, laboratoire de Leonard Kleinrock) ; Inria, pages historiques consacrées au réseau Cyclades (projet lancé en 1971), inria.fr ; V. Cerf et R. Kahn, « A Protocol for Packet Network Intercommunication », IEEE Transactions on Communications, mai 1974.

À retenir — Un réseau sans centre

Personne ne « possède » Internet. Il n’a pas de centre, pas de chef. C’est justement ce qui le rend si robuste : si une partie tombe en panne, l’information trouve un autre chemin.

Pour les curieux (facultatif) — Un mythe tenace

On raconte souvent qu’ARPANET devait survivre à une guerre nucléaire : c’est en partie un mythe. L’idée d’un réseau qui survit à la destruction d’une partie de ses nœuds vient des travaux de Paul Baran (RAND Corporation, années 1960) ; ARPANET, lui, servait d’abord à partager des ordinateurs entre universités.

▶ Exercices d'application : exercices 1 et 2 (un peu d’histoire : d’ARPANET à Internet)

Voyager en petits morceaux : les paquets#

Quand vous envoyez une photo, elle ne part pas d’un seul bloc. Internet la découpe en petits morceaux de taille limitée : les paquets.

Définition 1

Un paquet est un petit bloc de données de taille limitée (au plus 1 500 octets environ sur un réseau Ethernet ou Wi-Fi). Il contient une partie du message, plus une « étiquette » : l’adresse de l’expéditeur, l’adresse du destinataire, et un numéro (pour remettre les morceaux dans l’ordre à l’arrivée).

Chaque paquet fait son propre chemin, indépendamment des autres : c’est la commutation par paquets, le principe de base d’Internet.

Règle 2 — Une force du système

Le format des paquets est uniforme : peu importe qu’ils transportent du texte, une image, du son ou une vidéo. Chaque paquet peut même emprunter un chemin différent ! Ils seront réassemblés dans l’ordre à l’arrivée grâce à leur numéro.

▶ Exercices d'application : exercices 3 à 5 (les paquets)

Deux protocoles complémentaires : IP et TCP#

Pour que tout cela fonctionne, les machines parlent la même « langue » : le protocole TCP/IP. En réalité, ce sont deux protocoles qui se partagent le travail.

Protocole	Son rôle
IP (Internet Protocol)	adresser et acheminer chaque paquet : donner une adresse à chaque machine et faire avancer les paquets de routeur en routeur.
TCP (Transmission Control Protocol)	fiabiliser la communication : vérifier que tous les paquets arrivent, redemander ceux qui manquent, et les remettre dans l’ordre.

Règle 3 — Fiable, mais pas « à l’heure »

TCP garantit que tout paquet finira par arriver (sauf panne matérielle). En revanche, ni IP ni TCP ne garantissent quand : il n’y a aucune garantie de temps. C’est pourquoi une vidéo en direct peut « saccader » : une image qui arrive trop tard ne sert plus à rien, et le film se fige un instant en l’attendant.

▶ Exercices d'application : exercices 6 et 7 (IP et TCP)

L’algorithme-roi : le routage#

Comment un paquet trouve-t-il son chemin ? Grâce à des machines spécialisées, les routeurs.

Définition 2

Un routeur est un ordinateur qui aiguille les paquets. Il ne connaît pas tout le réseau : il tient seulement une carte locale de ses voisins, et décide, pour chaque paquet, la prochaine étape. De proche en proche, le paquet progresse jusqu’à destination.

Règle 4 — Les limites du routage

Un paquet peut se perdre : panne d’un routeur, ou destruction volontaire. En effet, chaque paquet possède un compteur, le nombre maximal de routeurs qu’il peut traverser (le TTL). À chaque étape, le compteur diminue ; s’il atteint 0, le paquet est détruit pour ne pas tourner en rond éternellement et encombrer le réseau. C’est alors TCP qui s’en aperçoit et redemande le paquet manquant.

Activité — Le routage débranché

En classe, chaque élève joue un routeur et ne connaît que ses voisins directs. Un « paquet » (un papier avec un destinataire) doit traverser la salle de main en main. On observe : il n’existe aucune carte globale, et pourtant le paquet arrive. On « détruit » un routeur (un élève s’assoit) : le paquet trouve un autre chemin.

▶ Exercices d'application : exercices 8 à 10 (le routage ; le compteur TTL)

Les adresses : IP et DNS#

L’adresse IP#

Définition 3

Chaque machine connectée possède une adresse IP : son « numéro » sur le réseau. En version IPv4, c’est une suite de quatre nombres de 0 à 255, séparés par des points.

Il y a environ 4 milliards d’adresses IPv4 possibles… ce qui ne suffit plus ! On déploie donc IPv6, avec des adresses bien plus longues (assez pour des milliards de milliards d’objets connectés).

Le DNS : l’annuaire d’Internet#

Personne ne retient 172.217.22.14. On tape google.fr. Le passage de l’un à l’autre est assuré par le DNS.

Définition 4

Une adresse symbolique (comme wikipedia.fr) est l’adresse « en toutes lettres », facile à retenir. Le DNS (Domain Name System) est l’annuaire géant d’Internet qui traduit une adresse symbolique en adresse IP numérique.

Le DNS n’est pas une seule machine, mais un immense ensemble d’ordinateurs répartis dans le monde et sans cesse mis à jour.

Activité — Retrouver une adresse IP

Dans un terminal, taper ping wikipedia.fr (ou nslookup wikipedia.fr) : on voit apparaître l’adresse IP correspondant au nom (le 28/09/2026, on obtenait par exemple 141.94.212.184). Ce résultat peut varier dans le temps et selon le lieu : noter l’adresse effectivement obtenue. Refaire avec le site du lycée. Deux noms différents peuvent-ils mener à la même IP ?

▶ Exercices d'application : exercices 11 à 15 (adresses IP et DNS)

Internet est indépendant du réseau physique#

Point fort de génie : TCP/IP est logiciel. Il ne vit pas dans les câbles, mais dans chaque machine. Du coup, Internet peut circuler sur n’importe quel support physique.

Réseau physique	Filaire ?	Débit	Usage
Fibre optique	filaire	très élevé	épine dorsale d’Internet, box récentes
Ethernet (câble RJ45)	filaire	élevé	réseau local (salle info)
ADSL (ligne téléphone)	filaire	faible/moyen	ancien accès Internet, en voie d’obsolescence
Wi-Fi	sans fil	moyen/élevé	à la maison, au lycée, portée courte
4G / 5G	sans fil	élevé	téléphone mobile, grande portée
Bluetooth	sans fil	faible	entre appareils proches (écouteurs…)

Grâce à cette indépendance, votre téléphone passe sans coupure de la 4G au Wi-Fi, ou d’antenne en antenne quand vous voyagez.

Définition 5

Le débit d’une liaison est la quantité de données qu’elle transmet en une seconde. Il se mesure en bits par seconde (bit/s). Un bit est la plus petite donnée possible, un 0 ou un 1, et \(1\) octet \(= 8\) bits. On utilise surtout le mégabit par seconde (\(1\) Mbit/s \(= 10^{6}\) bit/s) et le gigabit par seconde (\(1\) Gbit/s \(= 10^{9}\) bit/s). Ordres de grandeur : une fibre optique atteint souvent \(1\) Gbit/s, une vieille ligne ADSL quelques Mbit/s.

Méthode — Calculer une durée de téléchargement

Attention aux unités : les débits s’expriment en bits par seconde, mais la taille des fichiers en octets. Pour savoir combien de temps prend un téléchargement, on convertit d’abord la taille du fichier en bits (on multiplie par \(8\)), puis on la divise par le débit.

Les réseaux pair-à-pair (P2P)#

D’habitude, un serveur central distribue à des clients (le modèle du Web). Mais il existe une autre organisation :

Définition 6

Dans un réseau pair-à-pair (peer-to-peer, P2P), il n’y a plus de serveur central : chaque machine est à la fois émetteur et récepteur, et partage directement avec les autres.

Règle 5 — Intérêts… et dérives

Intérêt : très robuste (pas de point unique de panne) et efficace pour partager de gros fichiers (chacun aide à distribuer) ; utilisé pour la visioconférence, certaines mises à jour, la blockchain… Dérive : le P2P sert aussi au téléchargement illégal d’œuvres protégées (musique, films) : un usage illicite, puni par la loi.

▶ Exercices d'application : exercices 16 et 17 (réseaux physiques ; pair-à-pair)

Ordres de grandeur : le trafic explose#

Internet a fait disparaître le télégramme, le télex, une partie du courrier postal, et bientôt le téléphone fixe (remplacé par la voix sur IP). Le volume de données échangées est vertigineux.

Année	Trafic mondial (ordre de grandeur, par an)
2010	\(\sim 0{,}2\) Zo (Cisco, 2011)
2016	\(\sim 1\) Zo (Cisco, 2017)
2021	\(\sim 3{,}3\) Zo (\(3{,}3 \times 10^{21}\) octets ; prévision Cisco, 2017)
2024	\(\sim 7\) Zo (estimation UIT, 2024)

Ces valeurs viennent d’organismes différents, qui ne mesurent pas exactement la même chose : on compare des ordres de grandeur. Pour 2024, l’UIT estime environ 6 Zo sur les réseaux fixes et 1,3 Zo sur les réseaux mobiles.

Sources : Cisco, Visual Networking Index (VNI) – Forecast and Methodology, éditions 2011 (trafic 2010) et 2017 (trafic 2016, prévision 2021) ; UIT (Union internationale des télécommunications), Measuring digital development – Facts and Figures 2024, novembre 2024 (trafic fixe \(\approx 6\) Zo, mobile \(\approx 1{,}3\) Zo, estimations), itu.int.

Rappel des unités : 1 ko \(=10^3\) o, 1 Mo \(=10^6\), 1 Go \(=10^9\), 1 To \(=10^{12}\), 1 Po \(=10^{15}\), 1 Eo \(=10^{18}\), 1 Zo (zetta-octet) \(=10^{21}\) octets.

Règle 6 — Deux enjeux de société

Le déni de service (attaque DDoS) : saturer un site de messages pour le rendre indisponible.
La neutralité du Net : le principe, présent dès l’origine, selon lequel les routeurs transmettent tous les paquets de la même façon, sans favoriser un contenu ou un service. Elle est régulièrement remise en cause par des intérêts commerciaux.

▶ Exercices d'application : exercices 18 et 19 (ordres de grandeur ; temps d’un téléchargement), exercice 20 (critiquer une réponse d’IA), exercice 21 (Python au service du thème)

Pour les curieux (facultatif) — Liens avec d’autres chapitres

Déjà vu : le Web n’est qu’un des services d’Internet (une requête HTTP part en paquets, après une question au DNS) ; un réseau de routeurs se représente par un graphe, comme les amitiés d’un réseau social.
À venir : au chapitre Localisation, cartographie et mobilité, le réseau routier sera lui aussi un graphe ; les objets connectés du dernier chapitre reçoivent une adresse IP, d’où le besoin d’IPv6.
Plus loin : en spécialité NSI de Première, on étudie de plus près les protocoles qui fiabilisent la transmission, comme le protocole du bit alterné.

Bilan — la carte mémoire#

Les mots importants du thème sont définis dans le lexique.

Notion	À retenir
Internet \(\neq\) Web	Internet \(=\) le réseau ; le Web \(=\) un service qui roule dessus.
Histoire	ARPANET 1969 (« LO »), Cyclades 1971, TCP/IP 1974, Internet né en 1983.
Paquet	petit bloc : données + adresse expéditeur + destinataire + numéro.
IP	adresse et achemine les paquets (adresse IPv4 : 4 nombres 0–255).
TCP	fiabilise : redemande les paquets perdus, les remet dans l’ordre.
Pas de garantie de temps	fiable mais pas « à l’heure » \(\to\) le streaming peut saccader.
Routeur / routage	aiguille chaque paquet une étape à la fois, sans carte globale.
TTL	nombre max de routeurs ; à 0, le paquet est détruit (TCP le redemande).
DNS	annuaire : adresse symbolique (`wikipedia.fr`) \(\to\) adresse IP.
Réseau physique	indépendant : fibre, Ethernet, Wi-Fi, 4G/5G, ADSL, Bluetooth.
Pair-à-pair (P2P)	pas de serveur central ; robuste ; aussi usages illicites.
Trafic	ordres de grandeur : en zetta-octets/an (\(10^{21}\)) ; neutralité du Net.

Retour à la situation de départ

Non : elle est découpée en environ 4 000 paquets d’au plus 1 500 octets (§ II), qui avancent de routeur en routeur, chacun par son propre chemin (§ IV). Si un câble est coupé, les paquets passent ailleurs, et TCP redemande ceux qui se sont perdus (§ III).
Il interroge le DNS, l’annuaire d’Internet, qui traduit cette adresse symbolique en adresse IP, le « numéro » de la machine sur le réseau (§ V).
TCP/IP est un logiciel, présent dans chaque machine et non dans les câbles : Internet est indépendant du réseau physique et circule aussi bien sur la 4G que sur le Wi-Fi ou la fibre (§ VI).

Débat argumenté

Un débat, proposé en fin de chapitre, accompagne ce thème : « Les fournisseurs d’accès doivent-ils traiter tous les paquets de la même façon ? » (documents, rôles, tableau d’arguments et trace écrite, environ 50 min).

Savoir-faire à maîtriser#

À la fin du chapitre, je sais…

Savoir-faire : je me positionne

raconter en quelques mots l’histoire d’Internet (d’ARPANET à Internet) ;
expliquer la commutation par paquets ;
distinguer les rôles des protocoles IP et TCP ;
expliquer le principe du routage (un paquet passe de routeur en routeur) ;
distinguer une adresse IP d’un nom de domaine et expliquer le rôle du DNS ;
expliquer qu’Internet est indépendant du support physique ;
décrire un réseau pair-à-pair (P2P) et un de ses usages.