Internet

a) Une adresse IPv4 compte 32 bits, soit 4 octets. Chacun des quatre nombres code un octet de 8 bits, qui peut prendre $2^8$ = 256 valeurs, de 0 à 255.

b) A : quatre nombres, tous entre 0 et 255 : valide.
B : quatre nombres, mais 256 > 255 : non valide.
C : seulement trois nombres : non valide.
D : quatre nombres égaux à 255, valeur maximale autorisée : valide (c'est une adresse réservée à un usage particulier, mais son écriture est correcte).
E : cinq nombres : non valide.

c) Le nombre total d'adresses IPv4 est $2^{32}$, environ 4,3 milliards. Avec les ordinateurs, les téléphones et les objets connectés, ce stock ne suffit plus. IPv6, sur 128 bits, offre un nombre d'adresses immensément plus grand : IPv6 répond à la pénurie d'adresses IPv4.

a) Un nom se lit de droite à gauche. Domaine de premier niveau : fr ; nom de domaine : mairie-exemple.fr ; sous-domaine : bibliotheque.

b) fr : domaine national (France). org : domaine générique (à l'origine pour les organisations). uk : domaine national (Royaume-Uni) ; ici, ac est un deuxième niveau propre au Royaume-Uni, réservé aux établissements d'enseignement supérieur et de recherche.

c) Non. Ce sont deux noms de domaine distincts, rattachés à deux domaines de premier niveau différents, gérés par des organismes différents. Chacun est réservé séparément ; rien n'empêche deux propriétaires différents de les détenir.

a) Un routeur est un équipement qui relie plusieurs réseaux et qui transmet chaque paquet reçu vers le voisin indiqué par sa table de routage, en direction de sa destination.

b) Le Web, ce sont des pages consultées avec un navigateur. Relèvent du Web : la page du journal et le formulaire d'inscription sur un site. Le courriel envoyé par un logiciel de messagerie et la visioconférence dans une application utilisent Internet, mais pas le Web.

c) Streaming : les vidéos sont fournies par les serveurs de la plateforme : client-serveur. BitTorrent : chaque participant reçoit et renvoie des morceaux du fichier : pair-à-pair.

d) Par exemple : 1969, mise en service d'ARPANET aux États-Unis ; 1983, adoption de TCP/IP par ARPANET ; 1989-1991, invention du Web au CERN.

a) x peut prendre 256 valeurs et, pour chacune, y en prend 256 : 256 × 256 = 65 536 adresses.

b) Chacun des quatre nombres prend 256 = $2^8$ valeurs indépendamment des autres. Le nombre d'adresses est donc ${256}^4=(2^8{)}^4=2^{32}$. On retrouve le fait qu'une adresse compte 32 bits. Valeur : $2^{32}$ = 4 294 967 296, soit environ 4,3 milliards.

c) 4,29 × ${10}^9$ ÷ (8,2 × ${10}^9$) ≈ 0,52 adresse par habitant. Il n'y a même pas une adresse par personne, alors que beaucoup possèdent un ordinateur, un téléphone et d'autres objets connectés, et qu'il faut aussi des adresses pour les serveurs et les routeurs. D'où l'usage d'adresses privées derrière une adresse publique partagée, et le passage à IPv6.

d) Rapport : $2^{128}$ ÷ $2^{32}$ = $2^{96}$ ≈ 7,9 × ${10}^{28}$. Le nombre d'adresses est multiplié par $2^{96}$, soit environ ${10}^{29}$ : la pénurie disparaît.

a) Le paquet va vers N4. R1 indique R2 ; R2 indique R4 ; R4 indique la remise directe. Chemin : M1 → R1 → R2 → R4 → M2.

b) Le paquet va vers N1. R4 indique R3 ; R3 indique R1 ; R1 indique la remise directe. Chemin : M2 → R4 → R3 → R1 → M1. On remarque que l'aller et le retour n'empruntent pas le même chemin : chaque sens est décidé indépendamment par les tables de routage.

c) Avec la panne, un paquet envoyé par R1 à R2 ne peut plus passer par R4 directement. On modifie la table de R1 : vers N4 → R3. Comme R3 indique R4 pour N4, le chemin devient M1 → R1 → R3 → R4 → M2 : trois routeurs, comme avant la panne. (Modifier la table de R2 en « vers N4 → R3 » marcherait aussi, mais avec quatre routeurs.)

d) Chaque routeur applique seulement sa table : il transmet au voisin suivant. Le chemin complet résulte de la succession de ces décisions locales, de proche en proche ; c'est ce qui permet au réseau de fonctionner à très grande échelle et de s'adapter lorsque les tables sont mises à jour.

a) 2,4 Go = 2,4 × ${10}^9$ octets ; 1 octet = 8 bits : 2,4 × ${10}^9$ × 8 = 1,92 × ${10}^{10}$ bits.

b) Durée = taille ÷ débit.
ADSL : 1,92 × ${10}^{10}$ ÷ (8 × ${10}^6$) = 2 400 s, soit 40 min.
Fibre : 1,92 × ${10}^{10}$ ÷ (5 × ${10}^8$) = 38,4 s.

c) Le débit annoncé est un maximum. Par exemple : le serveur qui envoie le jeu limite son débit ou est très sollicité ; la connexion est partagée avec d'autres appareils du foyer ; le Wi-Fi entre la box et l'ordinateur est plus lent que la fibre ; une partie des données transmises sert au fonctionnement des protocoles.

d) L'élève confond bits et octets. 500 Mbit/s = 500 ÷ 8 Mo/s = 62,5 Mo/s, soit huit fois moins que ce qu'il annonce.

a) On part de la question du navigateur, puis on descend la hiérarchie de la racine vers le domaine, et enfin on contacte le serveur : (2) → (3) → (1) → (4) → (5).

b) Après la première résolution, le résolveur (et souvent l'ordinateur lui-même) a gardé la réponse en cache pendant une durée fixée. Il répond donc directement, sans interroger les serveurs racine, fr et du domaine : la résolution est plus rapide.

c) Sans résolveur, le nom ne peut plus être traduit en adresse. En tapant directement l'adresse IP, elle peut en général joindre le serveur, car le routage n'utilise que les adresses IP. Mais si ce serveur héberge plusieurs sites sur la même adresse, il peut ne pas savoir quel site afficher. Autre solution : utiliser un autre résolveur DNS.

d) Le site est servi par plusieurs serveurs : le DNS associe plusieurs adresses au même nom pour répartir les visiteurs entre eux (répartition de la charge) et assurer la continuité si l'un tombe en panne.

a) La ligne 9 est le serveur lui-même ; les lignes 1 à 8 sont des routeurs, y compris la ligne 5 qui n'a pas répondu mais a bien transmis le paquet. Le paquet traverse donc 8 routeurs.

b) 192.168.1.1 est une adresse privée, valable uniquement dans le réseau local. C'est le premier routeur rencontré : la box ou le routeur du lycée, qui relie le réseau local à Internet.

c) Non. Les lignes 6 à 9 ont répondu : les paquets sont donc passés au-delà de la ligne 5. Le routeur de la ligne 5 a simplement ignoré les demandes de traceroute (réglage fréquent pour des raisons de sécurité ou de charge), tout en faisant suivre le trafic normal.

d) Augmentation : 96,3 − 18,4 = 77,9 ms. Le temps mesuré est un aller-retour : la distance à parcourir vaut 2 × 6 500 = 13 000 km. Durée de propagation : 13 000 ÷ 200 000 = 0,065 s = 65 ms. Ces 65 ms représentent plus de 80 % des 77,9 ms observées ; le reste correspond au traitement dans les routeurs, aux files d'attente et à un trajet réel pas parfaitement rectiligne. La traversée de l'Atlantique par câble sous-marin explique donc l'essentiel du saut.

e) Adresses différentes : les tables de routage sont mises à jour en permanence (charge, pannes, accords entre opérateurs) ; les paquets peuvent donc emprunter un autre chemin. Temps différent : le chemin n'est plus le même et l'encombrement des routeurs varie ; le routage sur Internet n'offre aucune garantie de délai.

a) A n'a pour voisins que B et C, F que D et E. Chemins de trois liaisons : A–B–D–F : 4 + 12 + 5 = 21 ms ; A–C–E–F : 9 + 6 + 10 = 25 ms. (A–B–E ou A–C–D n'existent pas.)

b) On examine les autres chemins sans repasser par un même routeur :
A–B–C–E–F : 4 + 3 + 6 + 10 = 23 ms ;
A–C–E–D–F : 9 + 6 + 2 + 5 = 22 ms ;
A–B–C–E–D–F : 4 + 3 + 6 + 2 + 5 = 20 ms ;
A–B–D–E–F : 4 + 12 + 2 + 10 = 28 ms ; A–C–B–D–F : 9 + 3 + 12 + 5 = 29 ms ; A–C–B–D–E–F : 9 + 3 + 12 + 2 + 10 = 36 ms.
Le plus faible délai est 20 ms par A–B–C–E–D–F, qui utilise cinq liaisons : moins de routeurs ne signifie pas forcément moins de délai.

c) Les chemins utilisant D–E disparaissent (20 ms et 22 ms, ainsi que 28 ms et 36 ms). Il reste 21 ms, 23 ms, 25 ms et 29 ms : les routeurs utilisent A–B–D–F (21 ms).

d) Il suffit de vérifier que chaque liaison appartient à une boucle : si elle tombe, l'autre côté de la boucle la remplace. A–B, A–C et B–C forment la boucle A–B–C ; B–D, D–E, E–C et C–B forment la boucle B–D–E–C ; D–E, E–F et F–D forment la boucle D–E–F. Les huit liaisons appartiennent chacune à au moins une boucle : aucune panne isolée d'une liaison ne coupe A de F.

e) Dès ARPANET, le réseau a été pensé maillé et décentralisé : plusieurs chemins existent entre deux points et chaque routeur décide localement. Une panne locale est contournée par la mise à jour des tables de routage, sans intervention d'un centre de contrôle.

a) Taille du fichier : 700 Mo = 700 × 8 = 5 600 Mbit. Durée d'envoi à un utilisateur : 5 600 Mbit ÷ 1 000 Mbit/s = 5,6 s. Le serveur envoie le fichier complet à chacun des N utilisateurs avec le même débit total : durée = N × 5,6 s. On vérifie : 10 × 5,6 = 56 s ; 100 × 5,6 = 560 s ; 1 000 × 5,6 = 5 600 s.

b) En client-serveur, la durée est proportionnelle à N : multiplier N par 10 multiplie la durée par 10 (5 600 s, soit plus d'1 h 30, pour 1 000 utilisateurs). En pair-à-pair, elle augmente très lentement : quand N est multiplié par 100, la durée passe seulement de 61 s à 134 s (multipliée par environ 2,2).

c) En pair-à-pair, chaque nouvel utilisateur n'est pas seulement une demande supplémentaire : c'est aussi une source supplémentaire. Dès qu'il a reçu des morceaux, il les renvoie aux autres. La capacité d'envoi totale augmente avec le nombre de participants, au lieu de rester bloquée à celle du serveur unique.

d) Avec peu d'utilisateurs, il y a peu de pairs pour se partager l'envoi, et l'organisation du pair-à-pair (découpage en morceaux, recherche de qui possède quoi, échanges supplémentaires) a un coût. Le serveur, qui suffit largement pour dix utilisateurs, est alors légèrement plus efficace.

e) Le pair-à-pair est une technique d'organisation du réseau : elle est légale. Usage licite : diffuser une distribution Linux ou les mises à jour d'un jeu. Usage illicite : partager un film ou de la musique protégés sans l'accord des ayants droit ; en France, l'Arcom est chargée de lutter contre ce téléchargement illicite. C'est l'usage qui peut être illégal, pas la technique.