Vous envoyez un email. Vous diffusez une vidéo. Vous chargez cette page. Rien de tout cela ne se produit via un seul fil dédié, ouvert juste pour vous. C’est un mythe. Internet fonctionne dans le chaos. Il fonctionne sur des réseaux à commutation de paquets.
Ce sont des systèmes numériques qui récupèrent vos fichiers de données et les déchiquetent en petites unités appelées paquets. Ils envoient ces paquets à travers un labyrinthe de nœuds, ou commutateurs, à travers le monde. Les commutateurs utilisent une méthode appelée store-and-forward. Ils récupèrent le paquet, regardent l’adresse et l’envoient. À destination, l’ordinateur réassemble les fragments dans le fichier original. Sans ce processus, l’Internet moderne tel que nous le connaissons n’existerait pas.
La plupart des réseaux locaux (LAN) utilisent cette même logique. Si vous utilisez Wi-Fi ou Ethernet, vous utilisez des ondes à commutation de paquets.
La différence entre la commutation de circuits et la commutation de paquets
Les réseaux traditionnels étaient différents. Pensez aux vieilles lignes téléphoniques. Les réseaux à commutation de circuits créent un chemin physique avec une bande passante fixe. Ils gardent cette voie ouverte du début à la fin. Toutes les données voyagent séquentiellement sur cette seule piste. C’est ordonné. C’est rigide.
Les réseaux à commutation de paquets ne se soucient pas de l’ordre. Ils dirigent les paquets vers plusieurs chemins simultanément. Chaque commutateur prend une décision basée sur l’efficacité. Si un chemin tombe en panne en raison d’une panne, les commutateurs redirigent les paquets vers d’autres routes disponibles.
Cela crée un problème. Les paquets arrivent dans le désordre. Ils arrivent à des moments différents. Le destinataire doit reconstituer le puzzle.
Cette approche offre des avantages significatifs par rapport à la commutation de circuits. Il optimise la capacité des canaux. Cela améliore la tolérance aux pannes. Si une route est fermée, la circulation circule ailleurs. Mais il y a un coût. La commutation de paquets est compliquée. Cela nécessite une puissance de traitement importante. Cela nécessite de grandes quantités de mémoire vive (RAM) dans les commutateurs.
Il y a aussi des retards. Le réacheminement prend du temps. Parfois, des paquets se perdent lors du brassage. En raison de ces frais généraux, la commutation de paquets est préférable pour les fichiers relativement petits. La commutation de circuits est toujours utilisée pour les transferts plus importants où le timing est critique, comme les appels vidéo en temps réel.
Anatomie d’un réseau à commutation de paquets
Chaque réseau à commutation de paquets comporte deux composants principaux. Le noyau et le bord.
Le noyau est constitué de routeurs et de systèmes de contrôle. Ils sont reliés par des canaux de communication à haut débit. C’est l’autoroute. La périphérie est l’endroit où se trouvent les systèmes des utilisateurs finaux. Votre ordinateur portable. Votre téléphone. Ces hôtes sont capables d’envoyer et de recevoir des paquets de données.
La communication au sein du noyau repose sur des protocoles. Il s’agit de procédures que les expéditeurs et les destinataires utilisent pour communiquer efficacement. Les protocoles utilisés pour transférer vos données forment une pile de protocoles.
Chaque paquet de transmission, souvent appelé datagramme, comporte deux parties. L’en-tête et la charge utile.
L’en-tête contient des informations de contrôle. Il contient l’adresse de l’expéditeur. Il contient l’adresse du destinataire. Il indique aux commutateurs où aller. La charge utile correspond aux informations réelles que vous souhaitez fournir. Parfois, les paquets sont divisés en unités encore plus petites. C’est ce qu’on appelle la fragmentation des paquets.
Réseaux sans connexion ou orientés connexion
Les réseaux à commutation de paquets sont disponibles en deux versions. Sans connexion et orienté connexion.
Les réseaux sans connexion, également appelés réseaux de datagrammes, fonctionnent comme décrit ci-dessus. Les données sont divisées en morceaux plus petits. Les en-têtes sont joints. Les datagrammes empruntent le meilleur itinéraire possible de la source à la destination. Il n’y a pas d’accord préalable.
Les réseaux orientés connexion imitent les réseaux à commutation de circuits. Ils établissent une route dédiée entre l’hôte expéditeur et l’hôte récepteur avant tout transfert de paquets. Cette phase de configuration bénéficie des avantages de la commutation de circuits tout en restant sur un réseau numérique.
Qui l’a inventé ?
L’idée de diviser de grandes unités de données en paquets plus petits ne semblait pas encore complètement concrétisée. Cela a évolué.
Paul Baran, ingénieur chez RAND Corporation, a été le premier à imaginer le concept. Il répondait à une question de l’US Air Force. Comment un réseau de communications informatiques pourrait-il survivre à une attaque nucléaire ? Sa solution était le « routage de la patate chaude ». Il a publié sa théorie dans RAND Studies entre 1960 et 1962. Il l’a développée en une analyse en 11 volumes intitulée Sur les communications distribuées en août 1964.
Le gouvernement et les entreprises privées l’ont ignoré. L’idée suscite peu d’intérêt à l’époque.
Indépendamment, Donald Davies, informaticien au National Physical Laboratory (NPL) du Royaume-Uni, a développé le même concept. Il a commencé à travailler sur un réseau pour le tester. Baran appelait ses unités des « blocs de messages ». Davies les appelait des « paquets ».
Le terme est resté. Lawrence (Larry) Roberts, directeur de l’ARPA (maintenant DARPA), a entendu parler du travail de Davies en octobre 1967. Il a assisté à un symposium à Gatlinburg, Tennessee. Roberts a adopté le terme de Davies commutation de paquets pour ARPANET. Ce projet est devenu le précurseur d’Internet.
Ce n’était pas fluide. Ce n’était pas immédiat. Mais ça a marché. Et maintenant, chaque fois que vous actualisez une page, vous êtes témoin du résultat d’une décision prise pour survivre à une guerre nucléaire. Ou peut-être simplement pour envoyer un e-mail plus rapidement. La distinction n’a plus d’importance. Les paquets volent.
Les bases de l’Internet moderne ont été posées bien avant que vous cliquiez sur un lien. Tout a commencé avec ARPANET, le premier réseau public à commutation de paquets, qui a réalisé son premier test réussi en octobre 1969. La conception était rigoureuse : construite en un an seulement par Bolt Beranek et Newman (BBN). Ils ont repris les concepts de Baran et Davies et les ont concrétisés. Au début, c’était petit. Quatre nœuds. UCLA, Stanford Research Institute, UC Santa Barbara et Université de l’Utah. En 1975, il atteignait 57 nœuds.
Mais la véritable histoire ne se limite pas au code. C’est le frottement. Lorsque ARPANET a été présenté en octobre 1972 lors de la première Conférence internationale sur les communications informatiques (ICCC), la réaction de l’industrie a été mitigée. Oui, cela a prouvé que la commutation de paquets fonctionnait. Mais une grande partie du secteur des communications aux États-Unis est restée indifférente. Certains étaient carrément hostiles.
BBN et Roberts ont vu l’écart. Ils fondent Telenet la même année. Un réseau commercial. Parce que le secteur public n’avançait pas assez vite.
Scepticisme mondial et constructions parallèles
Tandis que les États-Unis hésitaient, d’autres pays bougeaient. C’est du moins ce qu’il semblait.
En novembre 1973, la France annonce TRANSPAC. Un réseau de paquets national géré par la division des postes et télécommunications. Puis vint DATAPAC en octobre 1974. Le système téléphonique transcanadien le déploya. La société japonaise Nippon Telegraph and Telephone Corporation a planifié son propre réseau public de données à commutation de paquets.
La plupart des prestataires sont restés à l’écart. Ils ont préféré attendre. Regardez les premiers réseaux publics se produire. Voyez s’ils ont réellement travaillé dans la nature.
“La plupart des fournisseurs sont restés sceptiques, préférant attendre de voir comment les premiers réseaux publics fonctionnaient.”
Les réseaux expérimentaux façonnent l’Europe
Durant cette période d’attente, les chercheurs n’ont pas arrêté de travailler. Ils ont construit de nouveaux réseaux. Ils ont expérimenté. Ils ont amélioré le concept de base.
Donald Davies a terminé son réseau Mark I au NPL en 1970. Puis il a construit Mark II. Achevé en 1973. Il a progressivement influencé le Royaume-Uni et une grande partie de l’Europe.
Louis Pouzin, informaticien français, termine CYCLADES la même année. 1973. Celui-ci était différent. C’était basé sur un datagramme. Cela a déplacé les responsabilités. Au lieu que les cœurs de réseau gèrent les erreurs, les hôtes l’ont fait. Cela a changé à jamais les communications informatiques.
Le Réseau informatique européen (EIN) a été mis en ligne en 1976. Financé au niveau international. Une autre pièce du puzzle.
La poussée vers la normalisation
Pourquoi les nations avaient-elles besoin de parler ? Cinq pays construisaient des réseaux publics de paquets. Canada. France. Japon. Le Royaume-Uni. Les États-Unis.
Ils avaient besoin d’une interface hôte-réseau standard. Forte motivation. Sans cela, leurs réseaux étaient des îles. Les pourparlers ont commencé en 1975. Le résultat a été la recommandation X.25 du CCITT. Adopté par toutes les nations impliquées en mars 1976.
X.25 a marqué le début de la phase suivante. Réseaux de services publics interconnectés. Ce n’était pas la fin de l’histoire. Des accords supplémentaires ont suivi. X.75 était un protocole standard pour connecter les réseaux internationaux. Cela a permis aux infrastructures de différents pays de communiquer entre elles.
Le partage DoD et TCP/IP
En 1979, Robert Kahn devient directeur du Bureau des techniques de traitement de l’information (IPTO) de la DARPA. Le ministère américain de la Défense disposait de plusieurs réseaux à commutation de paquets. Mais aucun n’était compatible. Ils parlaient des langues différentes.
Kahn l’a réparé. Il a demandé au DoD d’adopter TCP/IP. Une norme protocolaire qu’il a imaginée pour la première fois dans un article de 1974 rédigé avec Vincent Cerf. Éminent développeur de logiciels. Coauteur.
Propagation TCP/IP. Il a été transféré dans d’autres laboratoires de recherche. Puis au grand public. Il est devenu la base du réseau ultime à commutation de paquets. Internet.
La transition n’a pas été instantanée. Mais l’architecture a tenu. Les normes sont restées. Et le scepticisme des années 70 s’est effacé dans l’infrastructure d’aujourd’hui. Nous utilisons toujours la même logique fondamentale. Les paquets bougent. Correction des hôtes. Interfaces définies.
