Que faut-il savoir sur Internet en SNT ?

En SNT de 2nde, le thème Internet comporte deux volets : l'adressage et les annuaires d'une part, les protocoles de communication d'autre part. Pour ce second volet, il faut savoir que les données sont découpées en paquets, qu'IP les achemine de routeur en routeur et que TCP garantit que le message arrive complet et dans l'ordre, sans garantir de délai.

Quelle est la différence entre IP et TCP ?

IP (Internet Protocol) achemine chaque paquet vers la machine destinataire, sans garantir qu'il arrive ni dans quel ordre. TCP (Transmission Control Protocol) numérote les paquets, vérifie leur réception grâce aux accusés de réception, fait renvoyer ceux qui manquent et remet l'ensemble dans l'ordre.

Pourquoi découpe-t-on les données en paquets sur Internet ?

Le découpage permet de partager les liaisons entre de nombreux utilisateurs, de contourner une panne en changeant de chemin et, en cas d'erreur, de ne renvoyer qu'un petit morceau au lieu du fichier entier. Chaque paquet porte un en-tête qui indique notamment sa destination et son numéro.

Internet garantit-il un délai de transmission ?

Non. TCP rend la transmission fiable (toutes les données finissent par arriver, dans l'ordre), mais les pertes, les retransmissions et l'encombrement des routeurs rendent la durée imprévisible. C'est pourquoi une visioconférence peut saccader alors qu'un téléchargement finit toujours complet.

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Protocoles de communication

Paquets, protocoles IP et TCP, modèle en couches, fiabilité et indépendance vis-à-vis du réseau physique (SNT de 2nde)

À propos de cette page

Ce cours de sciences numériques et technologie (SNT) en seconde sur « Protocoles de communication » suit le programme officiel de sciences numériques et technologie (SNT) de seconde. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : L'essentiel, Pourquoi découper les données en paquets, IP et TCP : deux rôles distincts, Le modèle en couches et l'indépendance vis-à-vis du réseau physique. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de seconde à réussir en sciences numériques et technologie (SNT).

L'essentiel

Protocole de communication. Ensemble de règles communes que deux machines appliquent pour échanger des données : format des messages, ordre des échanges, conduite à tenir en cas d'erreur. Sans protocole partagé, les machines ne se comprennent pas.

Paquet. Morceau de données précédé d'un en-tête (adresses de l'expéditeur et du destinataire, numéro d'ordre, informations de contrôle). Sur un réseau Ethernet, un paquet IP ne dépasse pas 1 500 octets.

IP (Internet Protocol). Protocole qui achemine chaque paquet, de routeur en routeur, jusqu'à la machine destinataire. IP ne garantit ni l'arrivée, ni l'ordre, ni le délai.

TCP (Transmission Control Protocol). Protocole qui fiabilise l'échange : il découpe et numérote, vérifie la réception par des accusés de réception, fait renvoyer ce qui manque et remet les données dans l'ordre.

On parle de « TCP/IP » car les deux protocoles travaillent ensemble : IP transporte, TCP contrôle. Ce sont les règles fondatrices d'Internet.

Pourquoi découper les données en paquets

Commutation de paquets. Sur Internet, aucun circuit n'est réservé entre l'expéditeur et le destinataire. Chaque paquet voyage indépendamment : deux paquets d'un même message peuvent emprunter des chemins différents et arriver dans le désordre.

Avantages du découpage :

une même liaison est partagée entre les paquets de milliers d'utilisateurs ;
si un paquet est perdu, on ne renvoie que ce paquet, pas tout le fichier ;
si un routeur tombe en panne, les paquets suivants passent par un autre chemin.

Exemple. Une photo de 4,5 Mo, soit 4 500 000 octets, envoyée en paquets de 1 000 octets de données, part en 4 500 paquets, chacun muni de son propre en-tête.

Unités. 1 octet = 8 bits ; 1 ko = 10³ octets ; 1 Mo = 10⁶ octets ; 1 Go = 10⁹ octets. Un débit se mesure en bits par seconde (kbit/s, Mbit/s, Gbit/s).

IP et TCP : deux rôles distincts

	IP	TCP
Rôle	acheminer chaque paquet	contrôler l'échange de bout en bout
Où agit-il ?	dans chaque routeur traversé	seulement sur les deux machines extrêmes
Garantit l'arrivée ?	non (« au mieux »)	oui, par retransmission
Garantit l'ordre ?	non	oui, grâce aux numéros
Garantit un délai ?	non	non

Routage. Un routeur lit l'adresse de destination d'un paquet et le transmet au routeur voisin le plus adapté, d'après sa table de routage. Ces tables évoluent : en cas de panne ou d'encombrement, le chemin change.

Limites du routage. Un routeur saturé détruit les paquets qu'il ne peut plus stocker ; une erreur de configuration peut faire tourner un paquet en boucle. Pour l'éviter, l'en-tête IP contient une durée de vie, le TTL, diminuée de 1 par chaque routeur : à 0, le paquet est détruit.

Exemple. Un paquet part avec un TTL de 128 et traverse 14 routeurs : il arrive avec un TTL de 128 − 14 = 114.

Le modèle en couches et l'indépendance vis-à-vis du réseau physique

Modèle en couches (TCP/IP). La communication est organisée en quatre couches ; chacune rend un service à la couche du dessus.

Couche	Rôle	Exemples
Application	données utiles au logiciel	HTTP (Web), SMTP (courriel)
Transport	échange entre les deux machines (fiabilité et ordre avec TCP)	TCP, UDP
Internet (réseau)	acheminement de bout en bout	IP
Accès au réseau	transmission sur un support physique	Ethernet, Wi-Fi, fibre, 4G, 5G

Encapsulation. À l'envoi, chaque couche ajoute son en-tête devant ce qu'elle reçoit (données → segment TCP → paquet IP → trame). À la réception, les en-têtes sont retirés dans l'ordre inverse, de la couche la plus basse à la plus haute.

Indépendance vis-à-vis du réseau physique. IP est le même partout ; seule la couche d'accès change d'un tronçon à l'autre. Un paquet peut donc traverser successivement du Wi-Fi, de la fibre et un câble Ethernet sans que TCP ni l'application ne s'en aperçoivent.

Réseau physique	Type	Débit (ordre de grandeur)	Statut
Modem téléphonique	filaire (cuivre)	56 kbit/s	obsolète
ADSL	filaire (cuivre)	quelques Mbit/s à 20 Mbit/s environ	en cours d'abandon
Fibre optique	filaire	1 à plusieurs Gbit/s	actuel
Wi-Fi	sans fil	dizaines de Mbit/s à quelques Gbit/s	actuel
4G / 5G	sans fil	dizaines à centaines de Mbit/s	actuel
Satellite	sans fil	dizaines de Mbit/s, latence variable	actuel

Ordre de grandeur du trafic. Le trafic mondial d'Internet se compte en zettaoctets par an (1 Zo = 10²¹ octets) et continue d'augmenter, la vidéo en représentant la plus grande part.

Fiabilité, mais aucune garantie de délai

Accusé de réception. Pour chaque paquet reçu, le destinataire renvoie un court message qui confirme la réception. Si l'expéditeur ne reçoit pas cet accusé avant la fin d'un délai d'attente, il renvoie le paquet.

Fiabilité sans garantie temporelle. Grâce à TCP, toutes les données finissent par arriver, complètes et dans l'ordre (sauf panne matérielle durable). Mais personne ne peut prévoir quand : pertes, retransmissions et files d'attente dans les routeurs allongent la durée de façon imprévisible.

Débit et latence. Le débit est la quantité de données transmise par seconde ; la latence est le temps mis par un paquet pour parcourir le trajet. Une ligne peut avoir un bon débit et une forte latence (liaison par satellite géostationnaire).

Exemple. Pour une vidéo en direct ou un appel, un paquet qui arrive en retard ne sert plus à rien : on utilise souvent UDP, qui ne renvoie rien. On accepte quelques images dégradées plutôt que des pauses.

Méthodes

Méthode 1 — Compter les paquets et le volume réellement transmis

Diviser la taille du message par la quantité de données utiles par paquet.
Si le quotient n'est pas entier, arrondir à l'entier supérieur : le dernier paquet est incomplet.
Ajouter un en-tête par paquet : volume total = message + nombre de paquets × en-tête.

Exemple rédigé. Message de 3 700 octets, 1 000 octets de données par paquet, en-tête de 40 octets. 3 700 ÷ 1 000 = 3,7, donc 4 paquets (trois pleins et un de 700 octets). Volume transmis : 3 700 + 4 × 40 = 3 860 octets.

Méthode 2 — Calculer une durée de transmission

Convertir la taille en bits (× 8) et l'exprimer dans la même unité que le débit.
Appliquer $t = \frac{taille en bits}{débit en bit/s}$ .
Conclure avec l'unité, en précisant qu'il s'agit d'une durée minimale.

Exemple rédigé. Fichier de 12 Mo, débit de 40 Mbit/s. 12 Mo = 12 × 8 = 96 Mbit.

t = \frac{96}{40} = 2, 4

s. Le transfert dure au moins 2,4 s (en-têtes et retransmissions l'allongent).

Méthode 3 — Reconstituer un message reçu avec TCP

Classer les paquets reçus par numéro croissant.
Repérer les numéros absents : ils n'ont pas reçu d'accusé de réception.
Conclure : l'expéditeur les renvoie après son délai d'attente ; le message n'est transmis à l'application qu'une fois complet.

Exemple rédigé. Message en 5 paquets ; reçus dans l'ordre 3, 1, 5, 2. Classés : 1, 2, 3, 5. Il manque le paquet 4, que l'expéditeur renverra.

Pièges et erreurs classiques

« IP garantit que le paquet arrive. » Faux : IP transmet « au mieux ». C'est TCP qui apporte la fiabilité.

« TCP rend la transmission rapide. » Faux : TCP la rend fiable. Les retransmissions peuvent même la ralentir.

Confondre bit et octet. Un débit de 80 Mbit/s ne transfère que 10 Mo par seconde. Symboles : b pour bit, o (ou B) pour octet.

« Tous les paquets suivent le même chemin. » Faux : chaque paquet est routé indépendamment.

Confondre Internet et le Web. Internet est le réseau et ses protocoles (IP, TCP) ; le Web n'est qu'une application qui l'utilise.

Oublier les en-têtes. Le volume transmis dépasse toujours la taille du fichier.

En bref

Un protocole est un ensemble de règles communes ; les données voyagent en paquets munis d'un en-tête.
IP achemine chaque paquet de routeur en routeur, sans garantie d'arrivée, d'ordre ni de délai.
TCP numérote, vérifie par accusés de réception, fait renvoyer les pertes et remet dans l'ordre.
Modèle en couches : application, transport, internet, accès au réseau ; chaque couche ajoute son en-tête.
IP fonctionne sur tout réseau physique (fibre, Wi-Fi, 4G…) : c'est l'indépendance vis-à-vis du support.
Transmission fiable, mais durée imprévisible ; durée minimale = taille en bits ÷ débit.

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