Protocole TCP/IP
Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, tu seras capable de :
- Expliquer ce qu’est un protocole et pourquoi il est indispensable en communication numérique.
- Décrire ce qu’est un paquet de données et comprendre pourquoi Internet découpe les informations.
- Comprendre le rôle du protocole IP et celui des routeurs dans le transport des paquets.
- Comprendre comment TCP garantit la fiabilité de la transmission.
- Expliquer comment TCP et IP travaillent ensemble pour assurer un fonctionnement robuste d’Internet
- Relier ces notions à des exemples concrets et répondre à des questions de compréhension.
1 ) Protocole : qu’est-ce que c’est ?
Avant de comprendre comment circulent les données sur Internet, il est essentiel de savoir qu’aucune communication n’est possible sans règles communes. Les ordinateurs doivent “parler la même langue”.
Un protocole est un ensemble de règles permettant à deux machines de communiquer correctement. Sans protocole, elles ne sauraient pas comment s’envoyer des informations. Pour rendre cela plus concret, imaginons une situation de la vie quotidienne.
Analogie
Quand tu discutes avec quelqu'un, vous utilisez la même langue. Cette langue est votre protocole : elle vous permet de vous comprendre. Les ordinateurs, eux, utilisent des protocoles comme TCP et IP pour échanger des données.
2) Paquet : l’unité de circulation d’Internet
Internet n’envoie jamais un fichier entier d’un seul coup. Pour fonctionner efficacement, il a besoin de découper l’information.
Un paquet est un petit morceau de données envoyé sur Internet. Tous les fichiers (photos, messages, vidéos…) sont découpés en paquets avant d’être transmis.
Envoyer un message revient à le couper en dizaines ou centaines de petits morceaux. Chacun part indépendamment, comme si tu envoyais plusieurs petites lettres.
Quels problèmes cela poserait-il si Internet envoyait les fichiers en un seul bloc plutôt qu’en petits paquets ?
3) Le protocole IP : le “facteur numérique”
Le protocole IP est l’un des piliers d’Internet. Pour le comprendre, il faut voir Internet non pas comme une ligne directe, mais comme un immense réseau de routes, de chemins possibles et de choix successifs faits par les machines.
IP (Internet Protocol) est un protocole qui permet :
- d’identifier les machines grâce à une adresse IP,
- d’acheminer les paquetsà travers un réseau composé de routeurs,
- de découper et assembler les paquets (en association avec d’autres protocoles),
- de gérer le chemin(ou route) emprunté par les paquets.
IP est un protocole non fiable : il ne garantit pas que les paquets arrivent, ni qu’ils arrivent dans l’ordre. Son rôle est simplement de faire circuler.
Que contient un paquet IP ?
Chaque paquet IP contient :
- Adresse IP source : l’appareil qui envoie
- Adresse IP destination : l’appareil qui doit recevoir
- Numéro d’identification du paquet
- Les données (un morceau du fichier)
Fonctionnement du routage IP
IP ne choisit pas un chemin complet depuis le début.
Au contraire :
Chaque routeur reçoit un paquet, lit l’adresse IP, et choisit la meilleure direction à ce moment précis.
C’est comme si chaque colis passait par un centre de tri qui décide seulement de l’étape suivante, et non du trajet entier.
Limites du protocole IP
IP est puissant, mais il a des limites :
- ne garantit pas l’arrivée des paquets
- ne garantit pas l’ordre d’arrivée
- ne renvoie pas les paquets perdus
- peut envoyer des paquets par des chemins totalement différents
- Ton ordinateur met l’adresse IP du serveur sur chaque paquet.
- Le paquet part vers le routeur de ta box.
- Celui-ci l’envoie au routeur suivant, qui l’envoie encore au suivant.
- Chaque routeur lit uniquement l’adresse de destination et décide de la meilleure étape suivante.
- À la fin du parcours, le paquet arrive au bon endroit.
comment IP transporte un paquet ?
Imaginons que ton ordinateur veuille envoyer un message à un serveur situé en Espagne.
Le trajet peut passer par : 🇫🇷 France → 🇩🇪 Allemagne → 🇪🇸 Espagne ou 🇫🇷 France → 🇮🇹 Italie → 🇪🇸 Espagne selon la situation du moment.
4) Les routeurs : les “aiguillages” du réseau
Les routeurs sont les machines qui assurent la circulation des paquets.
Un routeur lit l’adresse IP du paquet et choisit le meilleur prochain “saut” pour le rapprocher de la destination.
Un paquet peut traverser 10, 20 ou parfois 30 routeurs avant d’arriver. Chaque routeur fait un petit choix local, mais ces choix combinés créent un trajet complet.
Pourquoi les paquets ne suivent-ils pas tous le même chemin, même s’ils vont au même endroit ?
5. TCP : le garant de la fiabilité
Pour bien comprendre TCP, il faut garder à l’esprit une chose essentielle :IP transporte les paquets, mais ne garantit rien. TCP vient donc corriger et contrôler ce que IP ne fait pas.
TCP établit une connexion fiable : le “handshake”
Avant d’envoyer la moindre donnée, TCP ne commence pas tout de suite : il vérifie d’abord que le destinataire est prêt
C’est ce qu’on appelle :
Le “three-way handshake”
- SYN : l’ordinateur A envoie un message de synchronisation.
- SYN-ACK : l’ordinateur B répond qu’il est prêt.
- ACK : A confirme et la communication commence.
TCP coupe les données en segments numérotés
IP coupe déjà en paquets, mais TCP ajoute un niveau :Chaque paquet a un numéro d’ordre, ce qui permet de les remettre dans le bon ordre.
Exemple :
Segment 1 → Segment 2 → Segment 3 → Segment 4
Même si IP les livre dans cet ordre :
Segment 3 → Segment 1 → Segment 4 → Segment 2
TCP les réordonne correctement.
TCP contrôle la réception : les accusés de réception (ACK)
Après avoir reçu un segment, le destinataire envoie un petit message à l’expéditeur :ACK = j’ai bien reçu jusqu’à tel numéro
Par exemple :
ACK 150 signale que les segments jusqu’à 150 ont été reçus.
TCP détecte les pertes et renvoie les segments manquants
Internet n’est pas parfait : certains paquets peuvent être perdus. TCP possède un mécanisme magique : Si un ACK n’arrive pas à temps, TCP renvoie automatiquement le segment manquant. Cela évite de renvoyer tout le fichier.TCP adapte la vitesse : la régulation du débit
C’est un point très important : TCP ne fait pas qu’envoyer des données, il s’adapte en fonction de la qualité du réseau. Il utilise deux mécanismes :1. Contrôle de flux
Ne pas envoyer trop vite pour ne pas saturer le destinataire.2. Contrôle de congestion
Ne pas envoyer trop vite pour ne pas saturer le réseau lui-même.TCP garantit la reconstitution du fichier original
À la fin de la transmission : Les segments reçus sont réordonnés. Les segments manquants ont été renvoyés. Le fichier est recomposé à l’identique, bit par bit. C’est pourquoi TCP est utilisé pour : ✔ les téléchargements ✔ les pages web ✔ les mails ✔ les fichiers partagés Il garantit l’intégrité.Si TCP renvoie les paquets perdus et ralentit quand le réseau est saturé, pourquoi une vidéo en streaming peut-elle encore buguer ?