Les réseaux informatiques : tout savoir sur leur fonctionnement

Les réseaux informatiques sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Ils sous-tendent la connectivité de l’ère numérique. Pourtant, leur fonctionnement reste souvent méconnu. Cet article vise donc à démystifier les arcanes des réseaux informatiques, en expliquant leurs composants, leur architecture et leurs principes fondamentaux.

En plongeant dans cet univers, vous découvrirez comment s’effectue l’échange des données. Dans quelle mesure les dispositifs se connectent, et les réseaux jouent un rôle essentiel dans notre monde interconnecté ? 

Les éléments de base des réseaux informatiques 

Le fonctionnement des réseaux informatiques repose sur quatre éléments essentiels ou de base.

Les nœuds

Dans les réseaux informatiques, les nœuds sont des appareils qui se connectent au réseau. En effet, ils facilitent la communication et le partage de données entre les appareils connectés. Il peut s’agir d’ordinateurs, de serveurs, d’imprimantes, de téléphones portables ou de tout autre dispositif ayant la capacité de communication. Tout nœud se distingue par une adresse IP, un identifiant unique. 

Cette adresse, sous forme de numéro, permet aux nœuds de se repérer et d’échanger des données entre eux. Les nœuds s’interconnectent au moyen de câbles Ethernet ou de connexions Wi-Fi. Ils jouent un rôle crucial dans la transmission des données. Lorsqu’un appareil envoie des données à un autre, ces informations passent par plusieurs nœuds en cours de route.

Les nœuds sont responsables de la gestion du trafic, de la redirection des paquets de données et de la prise de décisions sur la meilleure route à suivre pour atteindre la destination. 

Les liens

Les liens permettent la communication entre les différents composants d’un réseau, tels que les périphériques et les équipements système réseau. Il existe des liens  câblés et des liens sans fil. Les liens câblés utilisent des câbles pour transporter les données, tandis que les liens sans fil utilisent les ondes radio lumineuses.

De plus, les liens sont identifiables à leur vitesse, leur bande passante et leur distance maximale. La vitesse d’un lien est la vitesse à laquelle il peut transporter les données. Par contre, la bande passante est la quantité de données qu’il peut transporter en une seconde. La distance maximale d’un lien est la distance maximale à laquelle il peut fonctionner.

Les connexions peuvent être de nature physique, telles que des câbles Ethernet robustes ou des fibres optiques à haute performance. Elles peuvent être aussi virtuelles, comme les tunnels VPN sécurisés. 

Routage

Le routage permet de transférer des données d’un hôte à un autre, même s’ils ne possèdent pas de connexion directe. C’est un processus complexe qu’on peut diviser en deux phases principales : le routage intra-domaine et le routage inter-domaine.

Le routage intra-domaine est le processus de transfert de paquets d’un routeur à un autre au sein d’un même domaine de routage. Le routage inter-domaine est le processus de transfert de paquets d’un domaine de routage à un autre.

Il existe deux principaux types de routage : statique et dynamique. Le routage statique est simple à configurer, mais il ne prend pas en compte les changements dans la topologie du réseau. Le routage dynamique est plus complexe, mais il s’adapte automatiquement aux changements dans le réseau.

Les routeurs sont donc des périphériques réseau qui utilisent des tables de routage pour déterminer le chemin le plus efficace pour acheminer les données.

Adressage 

L’adressage permet d’identifier de manière unique chaque machine connectée à un réseau grâce à une adresse. L’adresse IP est le type d’adresse le plus courant. En effet, elle se compose de quatre octets, soit un total de 32 bits. Chacun pouvant prendre une valeur comprise entre 0 et 255. 

Les trois premiers octets d’une adresse IP identifient le réseau, tandis que le dernier octet identifie l’hôte. Sans adresse IP, les paquets ne pourraient pas être acheminés correctement et la communication entre les périphériques serait alors impossible.

L’adressage est essentiel au bon fonctionnement des réseaux informatiques. Il permet, en effet, de router les paquets de données vers le périphérique destinataire. L’adressage permet également aux machines de communiquer entre elles en leur permettant de trouver la destination de leurs messages. Sans adresses, les réseaux informatiques seraient impossibles.

Les différents types de réseaux informatiques 

Il est impossible d’aborder le sujet des réseaux informatiques sans évoquer les divers types qui sont disponibles.

Réseaux locaux (LAN) 

Les réseaux locaux (LAN) lient des appareils situés dans un rayon de quelques kilomètres. On les utilise dans les entreprises, les écoles, les maisons et d’autres environnements pour partager des ressources. Les caractéristiques des LAN sont les suivantes :

• Distance courte : ils sont généralement limités à une distance de 10 km.
• Haut débit : ils offrent des vitesses de transmission élevées, allant de 10 Mbit/s à 10 Gbit/s.
• Faible taux d’erreur : ils ont un faible taux d’erreur, ce qui garantit une transmission fiable des données.
• Nature privée : ils sont souvent privés, ce qui signifie qu’ils ne sont accessibles qu’à un groupe restreint d’utilisateurs.
• Équipements diversifiés : ils peuvent utiliser une variété d’équipements, tels que des câbles Ethernet, des connexions Wi-Fi et des routeurs.

Les réseaux locaux s’utilisent aussi pour une variété de tâches, notamment partage de ressources, collaboration, communication. 

Réseaux métropolitains (MAN)

Les réseaux métropolitains (MAN) interconnectent plusieurs réseaux locaux (LAN) situés dans une même zone géographique. On les utilise fréquemment pour fournir un accès à haut débit à des applications et des services. Ces derniers nécessitent, en effet, une grande bande passante, tels que la vidéoconférence, le streaming vidéo et le partage de fichiers volumineux. 

Les MAN sont majoritairement constitués d’une infrastructure de fibre optique, qui permet de transmettre des données à des vitesses élevées. Ils peuvent également utiliser des technologies sans fil, telles que le Wi-Fi ou le LTE. Un large éventail d’organisations et spécialement les entreprises, les universités, les hôpitaux et les gouvernements utilisent les MAN.

Les particuliers les utilisent, par ailleurs, pour accéder à des services Internet à haut débit.

Réseaux étendus (WAN)

Les réseaux étendus (WAN) relient des ordinateurs et des périphériques situés à une distance importante. On les utilise pour connecter des sites distants, tels que des bureaux, des succursales ou des fournisseurs de services, et pour fournir un accès à Internet.

Les WAN utilisent des technologies de communication à longue distance, telles que les lignes téléphoniques et les satellites. Ces technologies permettent, en effet, aux données de circuler entre les sites à des vitesses élevées. Il s’agit de quelque chose de nécessaire pour les applications nécessitant une grande bande passante, telles que la vidéoconférence et le transfert de fichiers volumineux.

Aussi, les WAN sont essentiels pour les entreprises et les organisations qui doivent connecter des sites distants. Ils permettent aux entreprises de centraliser leurs ressources et leurs applications, ce qui peut réduire les coûts et améliorer l’efficacité.

Réseaux privés

Les réseaux privés sont des réseaux informatiques qui ne sont accessibles qu’à un groupe restreint d’utilisateurs. On les utilise pour des applications sensibles, telles que le partage de données confidentielles ou la gestion des infrastructures critiques. Ces réseaux privés peuvent aussi être câblés ou sans fil. Ils sont localisés dans un seul emplacement ou ils sont répartis sur plusieurs sites. 

Les réseaux privés sont sécurisés par des mesures telles que le cryptage des données et l’authentification des utilisateurs. Ces mesures permettent aussi de protéger les données contre les accès non autorisés. 

D’autre part, les réseaux privés servent à sécuriser les données sensibles et à optimiser les performances des applications.

Réseaux publics

Les réseaux publics, ouverts à tous sans restriction, sont gérés par des entités publiques ou privées. Ils permettent divers services tels qu’Internet, la communication et le partage de données. Ces réseaux se déploient couramment dans les espaces publics comme les bibliothèques, parcs et gares. Mais aussi dans les entreprises pour fournir un accès Internet aux employés et clients. 

Ils offrent l’avantage majeur de l’accessibilité universelle, les rendant particulièrement adaptés aux services publics et aux communautés à faible revenu. Cependant, leur niveau de sécurité peut être inférieur à celui des réseaux privés, les exposant ainsi davantage aux potentielles attaques.

Les technologies utilisées par les réseaux informatiques 

Les réseaux informatiques exploitent des technologies afin de faciliter la communication entre les différents appareils qui composent le réseau.

Protocoles

Les protocoles réseau informatique définissent règles et procédures pour permettre la communication entre plusieurs ordinateurs. Ils régissent comment les données sont transmises, formatées et reçues. En outre, les protocoles sont des conventions qui permettent aux appareils de communiquer entre eux. Ils sont essentiels au fonctionnement d’Internet et des réseaux locaux.

Les protocoles se divisent en couches, chacune ayant sa propre fonction. La couche physique définit le format des signaux électriques ou optiques qui sont envoyés sur le réseau. La couche de liaison de données assure la transmission des données entre deux appareils sur un segment de réseau. 

De son côté, la couche réseau fournit un moyen d’acheminer les données d’un appareil à un autre sur un réseau. La couche transport garantit la livraison des données de manière fiable et efficace. Enfin, la couche application définit les services qui sont disponibles pour les applications des utilisateurs.

Parmi les protocoles les plus courants, on trouve : IP (Internet Protocol), TCP (Transmission Control Protocol) et UDP (User Datagram Protocol). 

Médias

Les médias sont une technologie utilisée par les réseaux informatiques pour transporter des données d’un point à un autre. Ils sont disponibles sous différentes formes, notamment les câbles, les ondes radio et les faisceaux laser. Les câbles sont le type de média le plus courant. Les fils conducteurs qui sont enveloppés dans une gaine protectrice les constituent.

Les câbles peuvent aider à connecter des ordinateurs situés à proximité ou à distance. Aussi, les ondes radio sont un type de média sans fil. On les utilise pour transmettre des données via l’air et pour connecter des ordinateurs situés dans des zones éloignées. 

En revanche, les faisceaux laser sont un type de média optique. On les utilise pour transmettre des données sous forme de lumière. Les faisceaux laser peuvent aider à connecter des ordinateurs situés à très longue distance. Les médias sont essentiels au fonctionnement des réseaux informatiques. Ils permettent, en effet, aux ordinateurs de communiquer entre eux et de partager des ressources.

Équipements

Les équipements réseau assurent l’interaction entre les appareils d’un réseau informatique. Ils sont disponibles dans une variété de formes et de tailles. Vous pouvez donc les retrouver dans une grande variété d’applications, des réseaux domestiques aux réseaux d’entreprise.

Les équipements de réseau les plus courants sont  :

• Les cartes réseau : ce sont des cartes électroniques qui permettent aux appareils d’accéder au réseau. Elles sont généralement installées sur les ordinateurs, les serveurs et les périphériques réseau.
• Les concentrateurs (hubs) :  ce sont des équipements qui connectent plusieurs appareils entre eux. Ils ne sont pas intelligents et ne peuvent donc pas filtrer les données.
• Les commutateurs (switches) : c’est des équipements plus intelligents que les concentrateurs. Ils peuvent donc filtrer les données et optimiser le trafic réseau.
• Les routeurs permettent de connecter des réseaux différents entre eux. Ils utilisent des tables de routage pour déterminer le meilleur chemin pour envoyer des données d’un réseau à un autre.
• Les passerelles permettent de connecter des réseaux de différents types entre eux. Par exemple, une passerelle peut aider à connecter un réseau local à Internet.
• Les modems permettent de connecter un réseau à un réseau externe, tel qu’Internet. Ils convertissent, en effet, les signaux numériques des appareils informatiques en signaux analogiques pouvant être transmis sur les lignes téléphoniques ou les câbles coaxiaux.

Les équipements réseau s’utilisent dans une variété de réseaux, notamment les réseaux locaux (LAN), les réseaux métropolitains (MAN) et les réseaux étendus (WAN).

Les défis que rencontrent les réseaux informatiques 

Sécurité des réseaux informatiques

Les réseaux informatiques rencontrent de nombreux défis en termes de sécurité. Les principaux enjeux niveau sécurité sont : l’évolution des technologies et des menaces, la complexité des réseaux et la nature humaine. Les challenges de sécurité des réseaux informatiques les plus récurrents sont donc : 

Déni de service (DDoS) : ces attaques visent à rendre un réseau inaccessible en le submergeant de trafic.

Injection SQL : ces attaques exploitent des vulnérabilités dans les bases de données pour voler des données ou perturber les opérations.

Ransomware : ces attaques encryptent les données d’une victime et exigent ensuite une rançon pour les déchiffrer.

Phishing : ces attaques visent à tromper les utilisateurs pour qu’ils divulguent des informations sensibles, comme des mots de passe ou des numéros de carte de crédit.

Pour faire face à ces défis, les organisations doivent mettre en place un programme de sécurité des réseaux complet.

Fiabilité des réseaux informatiques

Les réseaux informatiques sont des systèmes complexes qui peuvent faire face à une variété de défis en termes de fiabilité. Ces défis peuvent résulter de facteurs internes ou externes au réseau. Les facteurs internes sont ceux qui sont liés au fonctionnement du réseau lui-même. Les facteurs externes sont ceux qui sont indépendants du réseau lui-même.

Il existe un certain nombre de mesures que les organisations peuvent prendre pour améliorer la fiabilité de leurs réseaux informatiques. Ces mesures peuvent par exemple inclure :

L’utilisation d’une infrastructure redondante : En disposant de plusieurs composants redondants, les organisations peuvent minimiser l’impact des pannes.

La mise en œuvre de solutions de surveillance et de gestion : Ces solutions permettent aux organisations de détecter et de résoudre les problèmes potentiels avant qu’ils ne provoquent des interruptions de service.

La mise en œuvre de politiques et de procédures de sécurité : Ces politiques et procédures aident à protéger le réseau contre les attaques malveillantes.

Les défis de fiabilité des réseaux informatiques sont en constante évolution.

Performance des réseaux informatiques

Les réseaux informatiques font face à une série de défis en termes de performance. Entre autres, l’augmentation du trafic, la complexité croissante, la latence, les interférences et les pannes. Pour relever ces défis, les organisations doivent mettre en œuvre des mesures de performance réseau, telles que l’optimisation du réseau, la surveillance du réseau et la gestion du trafic.

Maintenant que vous comprenez mieux le fonctionnement des réseaux informatiques, êtes-vous prêt à découvrir les innovations qui façonneront l’avenir de la connectivité numérique ?