Comment fonctionnent les protocoles de réseau informatique ?

Assembler les pièces physiques d'un réseau informatique à lui seul ne suffit pas à le faire fonctionner; les appareils connectés nécessitent également un mode 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.
• Transmettez physiquement les données de la source à la destination, avec une protection de sécurité si nécessaire.
• Recevez des messages et envoyez des réponses de manière appropriée.

Considérez une comparaison entre les protocoles réseau et la façon dont un service postal traite le courrier papier physique. Tout comme le service postal gère les lettres provenant de nombreuses sources et destinations, les protocoles réseau font circuler les données le long de nombreux chemins en continu.

Contrairement au courrier physique, cependant, les protocoles réseau offrent des capacités avancées. Ceux-ci incluent la livraison d'un flux constant de messages à une destination (appelée Diffusion) et en faisant automatiquement des copies d'un message pour une livraison à plusieurs destinations à la fois (appelée diffusion).

Types courants de protocoles réseau

Il n'existe pas de protocole unique qui prenne en charge toutes les fonctionnalités chaque réseau informatique Besoins. 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 essayant 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 vs. 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 mener une conversation (appelée session). Les protocoles sans connexion transmettent des messages individuels d'un point à un autre sans tenir compte de messages similaires envoyés avant ou après (et sans savoir si les messages sont réussis a reçu).
• Couche: les protocoles réseau fonctionnent généralement ensemble en groupes (appelés piles car les diagrammes représentent souvent les protocoles sous forme de boîtes empilées les unes sur les autres). Certains protocoles fonctionnent à des niveaux inférieurs étroitement liés à la façon dont différents types de réseaux sans fil ou câblage réseau travailler physiquement. D'autres fonctionnent à des couches supérieures liées au fonctionnement des applications réseau, et certains fonctionnent à des couches intermédiaires entre les deux.

La famille des protocoles Internet

Les protocoles de réseau communs à usage public appartiennent à la protocole Internet famille. IP est le protocole de base qui permet aux réseaux domestiques et aux autres réseaux locaux 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. Les connexions point à point étant essentielles sur Internet, les deux protocoles sont couplés et appelés TCP/IP.

TCP et IP fonctionnent tous deux 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. Protocole de transfert hypertexte est utilisé par navigateurs Web et serveurs dans le monde entier. TCP/IP, à son tour, s'exécute sur des technologies de réseau de niveau inférieur telles que Ethernet. D'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 de la communication, chaque message volumineux envoyé entre deux périphériques réseau est souvent subdivisé en paquets plus petits par le matériel et les logiciels sous-jacents. Ces commutation de paquets les réseaux 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 (numériques 1 et 0).

Chaque protocole réseau définit des règles sur la façon dont ses paquets de données doivent être organisés. Étant donné que les protocoles comme Internet Protocol fonctionnent souvent ensemble en couches, certaines données intégrées à l'intérieur d'un paquet formaté pour un protocole peut être au format d'un autre protocole connexe (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 les pieds de page des paquets contiennent les informations contextuelles requises pour prendre en charge le réseau, y compris les adresses des dispositifs d'envoi et de réception. Les payloads 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 les 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 de données ou falsification.

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. Prise en charge de nombreux smartphones Bluetooth et les protocoles de la famille Wi-Fi. Ces protocoles se connectent aux interfaces réseau physiques d'un appareil, comme son Port Ethernet et des 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 http://lifewire.com/ en paquets HTTP contenant les données qu'un serveur Web peut recevoir et renvoyer la bonne page. L'appareil récepteur est chargé de réassembler les 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.