Qu’est-ce que TCP/IP et comment ça marche

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TCP/IP

Dans un réseau, les appareils doivent communiquer. Pour cela, des protocoles de communication et des modèles pour eux ont émergé. Parmi eux, il y a le  modèle TCP/IP  . Le nom vient de deux de ses protocoles,  TCP  et  IP  .

De manière simple, on peut dire que le protocole est le « langage » que les équipements connectés dans un réseau utilisent pour communiquer. De cette manière, des équipements de technologies, de fabricants et d’objectifs différents peuvent se comprendre.

Sans protocoles de communication standardisés, il serait difficile, par exemple, qu’un réseau mondial tel qu’Internet existe.

Pour normaliser la création de protocoles, le modèle OSI (Open Systems Interconnection) a été créé en 1971 et formalisé en 1983. Ce modèle définit une architecture protocolaire pour les réseaux. Avec lui, différents constructeurs peuvent produire leur équipement afin de communiquer, interpréter les informations contenues dans la communication et effectuer la tâche demandée.

Le modèle OSI prédit qu’un réseau doit avoir 7 couches :

Application  – Fonctions spécialisées au niveau de l’application

Présentation  – Mise en forme des données et conversion des caractères et des codes

Session  – Négociation et établissement de connexion avec un autre nœud

Transport  – Moyens et méthodes pour fournir des données de bout en bout

Réseau  – Routage des paquets sur un ou plusieurs réseaux

Lien  – Détection et correction des erreurs introduites par le support de transmission

Physique  – Transmission de bits via le support de transmission

TCP/IP

TCP/IP est un ensemble de protocoles de communication. Le nom vient de deux protocoles TCP (Transmission Control Protocol) et IP (Internet Protocol). Il vise à normaliser toutes les communications réseau, en particulier les communications Web.

Ce modèle a été développé en 1969 par le département américain de la Défense en tant que ressource de communication pour l’ARPANET, le précurseur d’Internet. Il avait pour fonction de permettre l’échange d’un grand volume d’informations entre un nombre immense de systèmes informatiques impliquant des entreprises, des universités et des agences gouvernementales, le tout avec une grande rapidité et fiabilité.

Il devrait avoir la capacité de décider de la meilleure voie à suivre au sein du réseau formé par les organisations impliquées. En 1983, avec la formalisation du modèle OSI, TCP/IP a été adapté au modèle et défini comme un standard de communication réseau. Puis, s’étendant à l’interconnexion externe de ces réseaux et constituant le standard de communication Internet.

Le modèle TCP/IP n’a que 4 couches qui englobent les 7 couches du modèle OSI. Les couches supérieures reçoivent les informations et les distribuent aux couches inférieures, en attribuant à chacune d’elles le rôle qu’elle jouera lors de la communication.

Comparaison avec le modèle OSI

Par rapport au modèle OSI, vous pouvez voir comment les 4 couches TCP/IP et leurs fonctions sont liées :

Application (Couche 4)

Vous trouverez ici tous les protocoles de service qui communiquent directement avec le logiciel pour identifier le type de requête en cours d’exécution.

Ainsi, on retrouve HTTP qui permet la navigation web, DNS qui convertit l’url du navigateur en un numéro unique (IP) servant à identifier la localisation sur le réseau du support à connecter, SMTP servant à envoyer des e-mails. mails, SSH qui permet une connexion distante sécurisée et bien d’autres.

Après la communication entre le logiciel et la couche application, les informations sont encodées dans la norme de protocole et transmises aux couches inférieures.

Transport (couche 3)

Responsable de la communication entre les points (hôtes) concernés. Il a pour fonction de maintenir la fiabilité et l’intégrité de la communication, en vérifiant si le paquet a atteint sa destination et si les données qu’il contient sont arrivées de manière intégrale.

On retrouve ici TCP, utilisé dans la connexion point à point. Étant un protocole de connexion plus fiable, il est utilisé dans les applications qui n’ont pas beaucoup de tolérance à la perte de paquets.

On retrouve également le protocole UDP (User Datagram Protocol), un protocole avec une connexion pas si fiable. Il ne vérifie pas la fiabilité et l’intégrité des informations, cependant, comme il ne possède pas les caractéristiques de contrôle pertinentes pour TCP, il permet une transmission plus rapide des informations.

Ainsi, nous avons TCP comme principal protocole de connexion entre les applications et UDP pour le trafic multimédia (vidéos et audios), où la vitesse est plus importante que l’intégrité.

des portes

Cette couche utilise des portes logiques pour s’assurer que l’application (logiciel) qui a lancé la conversation trouvera l’application souhaitée à sa destination. Ces ports logiques sont des canaux virtuels aléatoires, généralement définis par le système d’exploitation, qui s’ouvrent en fonction du type d’application en cours d’exécution, par exemple, HTTP utilise le port 80, FTP utilise le port 21, etc.

Ce canal virtuel garantit qu’une application qui initie un appel via le port 80, par exemple en utilisant un navigateur pour ouvrir une page HTTP sur l’ordinateur A, trouve, à la destination, le serveur Web qui fournira la page HTTP également demandée par un port 80. Cela évite que les informations soient mal dirigées vers une autre application, comme un serveur FTP (port 21).

attaques

Certains types d’attaques de pirates, telles que DDoS (déni de service), utilisent la surcharge des requêtes sur un certain port, provoquant l’interruption du service. Par exemple, des millions de demandes de connexion simultanées sur le port 80 d’un serveur web sont susceptibles de provoquer la déconnexion du service et, par conséquent, le retrait des pages qu’il héberge pour les utilisateurs.

Pour éviter cela, la couche Transport essaie en permanence d’analyser et de mesurer la charge du réseau et effectue un « équilibrage de charge », réduisant le débit auquel les paquets sont envoyés pour éviter la surcharge.

paquets

Une autre fonction importante est la bonne livraison des paquets d’informations, en vérifiant la séquence d’arrivée des paquets, car, pendant le trafic, certains peuvent se perdre. A titre d’illustration, disons qu’une information produite dans l’équipement A, à destination de l’équipement B, compte tenu de sa taille, a été partitionnée à l’origine en 10 paquets et acheminée vers le point B.

En atteignant le point B, la couche transport, via TCP, vérifie la séquence et, si un paquet a été perdu en cours de route, elle demande à l’origine de le renvoyer.

Ainsi, si le point B a reçu les paquets 1, 5, 3 et 2, TCP réordonne la séquence, vérifie l’absence du paquet 4, demande la réémission de ce paquet et, lorsqu’il arrive, le remet dans la bonne séquence pour que le destinataire interpréter l’information dans son intégralité.

Internet ou réseau (couche 2)

On peut dire qu’ici est le GPS du paquet TCP/IP, car dans cette couche on retrouve les adresses source et destination d’une connexion.

Pendant tout le trafic de paquets à travers le réseau, il trouve plusieurs appareils qui le dirigent vers le meilleur itinéraire pour atteindre sa destination. Ces appareils sont appelés routeurs et, par analogie, ils peuvent être définis comme des nœuds d’un réseau.

Lorsque le routeur reçoit le paquet, il lit la couche Internet (ou réseau), vérifie l’adresse de destination, vérifie la liste interne des routes dont il dispose et dirige le paquet vers le chemin approprié, qui peut être le chemin le plus long avec le moins de trafic ou le plus court.

Une fois arrivé à destination, l’équipement stocke l’adresse source du paquet reçu, déclenche l’application demandée dans la couche Transport, exécute l’action demandée dans la couche Application, formule la réponse, encapsule la réponse dans un autre paquet TCP/IP, la place comme destination l’adresse source enregistrée et insère son adresse comme adresse source.

Dans cette couche, nous pouvons trouver les protocoles ICMP et IGMP. Le premier est utilisé pour transmettre des diagnostics sur le réseau qui se déplace. Le second est utilisé pour la gestion de la multidiffusion des données.

Une autre fonction de cette couche est de véhiculer des protocoles de routage. Par exemple, BGP, OSPF et RIP, qui fournissent des informations capturées sur le trafic réseau aux routeurs lorsque le protocole les traverse. Cela permet à ces appareils d’améliorer leurs listes de routes. En outre, ciblez les futurs paquets de manière plus appropriée.

Lien ou Physique (Couche 1)

Sa fonction est d’identifier la connexion physique du réseau par lequel transite le paquet. Par exemple, Ethernet, Wi-Fi, modem commuté, ATM, FDDI, Token Ring, X.2. De plus, il porte avec lui l’identité du matériel à l’origine de l’envoi du paquet, en stockant son adresse MAC.

Responsable de l’adaptation du colis à l’environnement physique dans lequel il se déplace. Il permet au paquet de voyager par différents moyens, à travers différentes interconnexions et interopérations de réseaux très hétérogènes. C’est l’une des plus grandes forces de TCP/IP. Les anciens protocoles n’autorisaient le trafic que sur le même support physique.

C’est à travers cette couche qu’un ordinateur portable ou un smartphone, connecté à Internet via Wi-Fi, reçoit une requête envoyée par la fréquence radio, peut faire convertir le signal pour voyager dans la fibre optique de l’équipement Internet fourni par l’opérateur et arrive à destination. .

Une autre caractéristique de cette couche est la traduction des noms et des adresses logiques en adresses physiques, en plus de gérer le trafic et les débits des canaux de communication.

Enfin, une autre fonction est le partitionnement des informations en paquets plus petits, comme nous l’avons mentionné dans l’exemple donné dans la couche Transport.

Alors que la couche transport est responsable du bon séquencement des paquets d’informations subdivisées, la couche liaison de données est responsable de la division et de ces informations.

Il possède également les fonctionnalités suivantes :

  • Établir et terminer des connexions ;
  • Signaler et corriger les pannes ;
  • Utilisez des signaux analogiques ou numériques dans les connexions ;
  • Utiliser des moyens guidés (câbles) ou non guidés (radio, micro-ondes) ;
  • Émission de plusieurs signaux sur le même support physique ;
  • Mappez les adresses logiques aux adresses physiques ;
  • Convertit les adresses physiques en logique (adresse IP);
  • Commutez les paquets dans un appareil ;
  • Permet à TCP/IP d’être implémenté sur différents matériels.

Le protocole TCP

TCP est un protocole de couche de transport fiable qui vise à garantir que les données sont entièrement transmises aux hôtes de destination corrects dans l’ordre dans lequel elles ont été envoyées.

TCP partitionne (segmente) les informations reçues de la couche application en blocs d’informations plus petits, appelés datagrammes, et intègre un en-tête d’identification qui permet à l’hôte de destination de recomposer les données. Cet en-tête contient un ensemble de bits (somme de contrôle) qui permet la validation des données et de l’en-tête lui-même.

Cet ensemble de bits permet à l’hôte de destination de récupérer des informations en cas d’erreurs de transmission ou dans les cas où les informations ne peuvent pas être récupérées ou le paquet TCP/IP est perdu pendant la transmission. C’est le travail de TCP de retransmettre le paquet.

Afin que l’hôte source soit assuré que le paquet est arrivé sans erreur, l’hôte de destination informe de l’état de la transmission en envoyant un   message d’ accusé de réception.

Afin de pouvoir identifier à quel service appartient un datagramme donné, TCP utilise le concept de ports. Un service est associé à chaque port. Après avoir déterminé le port, toutes les communications avec l’application sont effectuées et adressées via celui-ci.

Fonctionnalités TCP

Transfert de données  : Norme full-duplex entre 2 points, c’est-à-dire que les deux points connectés peuvent émettre et recevoir simultanément.

Transfert de données avec différentes priorités  : Interprète les signaux prioritaires et organise le routage des datagrammes en conséquence.

Établissement et libération des connexions  : demande et accepte l’initiation et la fin des transmissions entre  les hôtes  .

Séquençage  : Ordonnancement des paquets reçus.

Segmentation et réassemblage  : Divise les informations plus volumineuses en paquets plus petits pour la transmission. Ainsi, les identifier afin d’être correctement regroupés à réception.

Contrôle de flux  : Analyse les conditions de transmission (débit, support physique, trafic, etc.) et adapte les datagrammes pour cette transmission.

Contrôle d’erreur : Grâce à l’ensemble de bits (somme de contrôle) de son en-tête, il vérifie si les données transmises sont exemptes d’erreurs. En plus de la détection, il est également possible de la corriger.

Multiplexage IP  : Puisque le concept de ports est utilisé, il est possible d’envoyer des données de différents types de services (différents ports) vers le même hôte de destination.

Le protocole IP

Le protocole IP définit la mécanique de transmission des datagrammes, ayant comme caractéristique l’orientation de la connexion. Chaque paquet IP est traité comme une unité d’information indépendante, sans relation avec aucune autre.

Il est responsable de la communication entre les hôtes d’un réseau TCP/IP, gérant le transport d’un message d’un hôte source vers un hôte de destination. Il le fait même lorsque votre datagramme doit passer par plusieurs sous-réseaux.

Cependant, le protocole IP n’est pas fiable car il n’utilise aucun contrôle de flux ni aucune gestion des erreurs. C’est la responsabilité des protocoles de couche supérieure.

Ses fonctions les plus pertinentes sont l’attribution d’un schéma d’adressage indépendant de l’adressage du réseau utilisé et indépendant de la topologie du réseau elle-même.

De plus, il a la capacité de router et de prendre des décisions de routage pour le transport des messages entre les éléments qui interconnectent les réseaux.

Fonctionnalités IP

Service de datagramme non fiable ;

Adressage hiérarchique ;

Facilité de fragmentation et de réassemblage des packages ;

Champ spécial indiquant le protocole de transport à utiliser au niveau supérieur ;

Identification de l’importance du datagramme et du niveau de fiabilité requis pour assurer la priorité dans la transmission ;

Elimination et contrôle de la durée de vie des paquets circulant sur le réseau.

L’adresse IP

C’est l’identification unique et sans ambiguïté de chacun des hôtes qui composent un réseau. C’est un ensemble de 32 bits, normalement écrits en décimal et répartis sur 4 octets. Il suit les spécifications définies par le  NIC  (  Network Information Center  ). La carte réseau attribue et contrôle les adresses IP dans le monde entier. De cette manière, la sécurité et l’unicité des adresses sont garanties.

Il est associé à l’hôte, également à un Masque réseau qui définit l’identification, les limites et le nombre d’équipements sur le réseau où cet hôte est connecté.

En raison de l’existence de réseaux de différentes tailles, le concept de classe d’adresse est utilisé. Ainsi, il est possible de distinguer les classes suivantes :

A  : 128 réseaux avec la capacité d’adresser 16 millions d’hôtes ;

B  : 16 384 réseaux avec la capacité d’adresser 64 000 hôtes ;

C  : 2 millions de réseaux avec possibilité d’adresser 256 hôtes ;

D  : permet à un datagramme d’être distribué sur un ensemble d’hôtes ;

E  : Ce sont des adresses qui commencent par 1111 et sont réservées pour une utilisation future.

Par défaut, Internet utilise la classe C pour adresser ses réseaux et ses  hôtes.  Ainsi, lorsqu’un nouveau  FAI  (  fournisseur d’accès à Internet  ) se connecte à Internet, il reçoit au moins un ensemble de 256 adresses à utiliser sur ses  hôtes  . Ainsi, permettant un accès simultané à Internet par 256 utilisateurs.

Avec la croissance exponentielle d’Internet, les adresses IP disponibles ont considérablement diminué et l’un des moyens de résoudre l’inévitable pénurie d’adresses IP consistait à créer le concept de sous-réseaux.

IPv4 et IPv6

Initialement, Internet n’était pas conçu pour un usage commercial. Par conséquent, avec l’épuisement possible des adresses, en plus des améliorations technologiques, IPv6 a été créé. IPv6 a des adresses de 128 bits. De cette façon, permettant un nombre immensément plus grand d’adresses.

Qualités TCP/IP

TCP/IP est le protocole standard. Après tout, il possède une série de qualités qui permettent une énorme polyvalence dans les communications. De plus, il permet la standardisation dans le développement de nouvelles technologies logicielles et matérielles. Notamment, les qualités suivantes peuvent être listées comme principales :

Standardisation  : C’est un protocole standard et routable le plus complet et le plus accepté actuellement disponible. Tous les systèmes d’exploitation modernes prennent en charge TCP/IP. De plus, la plupart des grands réseaux en dépendent pour la majeure partie de leur trafic.

Interconnectivité  : est une technologie permettant de connecter des systèmes dissemblables. De nombreux utilitaires de connectivité standard sont disponibles pour accéder aux données et les transférer entre ces systèmes dissemblables. Ceux-ci incluent   FTP   (  protocole de transfert de fichiers  ) et   Telnet   (  protocole d’émulation de terminal  ).

Routage  : autorise et permet aux technologies plus anciennes et plus récentes de se connecter à Internet. Il fonctionne avec des protocoles de ligne tels que  PPP  (  Point to Point Protocol  ). De cette façon, permettant une connexion à distance à partir d’une ligne commutée ou dédiée. Également comme les mécanismes et interfaces IPC les plus utilisés par les systèmes d’exploitation, tels que les sockets Windows et NetBIOS.

Protocole robuste  : il est évolutif et multiplateforme, avec une structure à utiliser dans les systèmes d’exploitation client/serveur, permettant l’utilisation d’applications de cette taille entre deux points distants.

Internet  : c’est grâce à la suite de protocoles TCP/IP que nous accédons à Internet. Les réseaux locaux distribuent des serveurs d’accès Internet (serveurs proxy). Les hôtes locaux se connectent à ces serveurs pour accéder à Internet. Cet accès ne peut être obtenu que si les ordinateurs sont configurés pour utiliser TCP/IP.

Conclusion

En bref, TCP/IP spécifie comment les données sont échangées sur Internet. Il fournit des communications de bout en bout. Il identifie comment ils doivent être mis en paquets, adressés, transmis, acheminés et reçus à destination.

TCP/IP nécessite peu de gestion centralisée et est conçu pour fiabiliser les réseaux. Avec lui, il est possible de récupérer automatiquement de la panne de n’importe quel appareil sur le réseau.

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