Votre email est arrivé. Au cours des dernières secondes, il n’a pas voyagé comme un seul bloc solide. Il a été déchiqueté. Brisé en petits morceaux. Envoyé sur différents itinéraires. Remonté de l’autre côté. C’est la réalité d’un réseau à commutation de paquets. C’est l’épine dorsale invisible de l’Internet moderne, et il fonctionne en divisant les fichiers de données en unités plus petites appelées paquets avant de les envoyer via une série de nœuds ou de commutateurs.
Pensez-y comme à la logistique de stockage et de transfert. Les commutateurs acheminent ces paquets de manière indépendante. Ils n’attendent pas que le dossier entier arrive. Ils poussent simplement chaque pièce vers sa destination. Une fois que tout arrive, l’appareil de réception reconstitue le puzzle. Internet fonctionne selon cette logique. La plupart des réseaux locaux (LAN) le font également.
Le compromis en matière d’efficacité
Les réseaux traditionnels ont utilisé une approche différente. Réseaux à commutation de circuits. Ils ont construit un chemin physique unique pour les données. Une voie dédiée. Il a maintenu cette voie ouverte aussi longtemps que nécessaire. Toutes les informations ont voyagé séquentiellement. Si vous étiez en ligne, vous disposiez de la bande passante. Période.
La commutation de paquets est plus compliquée mais plus intelligente. Il dirige les paquets vers plusieurs chemins. Chaque décision de changement améliore l’efficacité globale. Si un chemin spécifique tombe en panne en raison d’une panne, les paquets sont redirigés. Ils prennent un chemin différent. Cela signifie que les paquets peuvent arriver dans le désordre. Le système de destination doit les trier.
Il y a des avantages. Capacité de canal optimisée. Tolérance aux pannes améliorée. Mais c’est compliqué. Vous avez besoin d’une puissance de traitement importante. Vous avez besoin de beaucoup de RAM pour gérer le chaos. Il y a également des retards dus au réacheminement. La perte de paquets se produit. En raison de cette complexité, la commutation de paquets est préférable pour les petits fichiers. La commutation de circuits reste gagnante pour les transferts importants en temps réel où la cohérence compte plus que l’efficacité.
À l’intérieur du Core et du Edge
Un réseau à commutation de paquets comporte deux zones principales. Le noyau et le bord. Le noyau est constitué de routeurs et de systèmes de contrôle. Ils se connectent via des canaux à large bande passante. La périphérie est l’endroit où se trouvent les systèmes des utilisateurs finaux. Des hôtes comme votre ordinateur personnel sont assis ici. Ils envoient et reçoivent des paquets.
La communication au sein du noyau repose sur des protocoles. Ce sont les règles. Les procédures utilisées par les expéditeurs et les destinataires pour communiquer efficacement. La pile de protocoles utilisée pour transférer vos données est appelée pile de protocoles. C’est un système à plusieurs niveaux. Chaque couche a un travail.
Chaque transmission, appelée datagramme, comporte deux parties. Un en-tête. Une charge utile. L’en-tête contient des informations de contrôle. Adresse de l’expéditeur. Adresse du destinataire. La charge utile correspond aux informations réelles que vous essayez de fournir. Parfois, les paquets sont divisés en unités plus petites. C’est la fragmentation des paquets. Cela se produit lorsque les données dépassent certaines limites de taille.
Sans connexion ou orienté connexion
Ces réseaux se déclinent en deux versions. Réseaux sans connexion. Également appelés réseaux de datagrammes. Il s’agit du modèle standard. Les données sont divisées en morceaux. Les en-têtes sont attachés. Les datagrammes empruntent le meilleur itinéraire de la source à la destination. Aucune garantie de commande. Aucune garantie d’arrivée. Juste de la rapidité et de l’efficacité.
Ensuite, il existe des réseaux orientés connexion. Réseaux de circuits virtuels. Ils imitent la commutation de circuits. Ils mettent en place un itinéraire dédié avant d’envoyer quoi que ce soit. Cela vous fait bénéficier de certains avantages de l’ancienne méthode tout en restant sur les réseaux numériques. C’est une approche hybride. Vous payez des frais d’installation pour la fiabilité.
L’histoire de la rupture
Le concept n’est pas sorti de nulle part. Paul Baran, ingénieur chez RAND Corporation, a d’abord imaginé diviser de grandes unités de données en paquets plus petits. Il résolvait un problème militaire. Comment un réseau informatique survit-il à une attaque nucléaire ? Sa réponse a été « le routage de la patate chaude ». Transmettez les données rapidement. Ne vous y accrochez pas.
Il l’a publié entre 1960 et 1962. Il a ensuite publié une analyse en 11 volumes intitulée Sur les communications distribuées en août 1964. Le gouvernement l’a ignoré. Les entreprises privées s’en fichaient. L’idée était trop radicale. Trop abstrait.
Pendant ce temps, Donald Davies travaillait au Royaume-Uni. Informaticien au Laboratoire National de Physique (NPL). Il est arrivé au même concept de manière indépendante. Il a commencé à construire un réseau pour le tester. Baran appelait ses unités des « blocs de messages ». Davies les appelait des « paquets ». Le nom est resté.
Lawrence “Larry” Roberts a entendu parler du travail de Davies en octobre 1967. C’était lors d’un symposium à Gatlinburg, Tennessee. Roberts gérait ARPANET pour le gouvernement américain. Il a vu la valeur. Il a adopté le terme de Davies. La commutation de paquets est devenue la norme pour ARPANET. Le précurseur d’Internet que nous connaissons aujourd’hui.
Pourquoi utilisons-nous encore des méthodes plus anciennes pour certaines tâches ? Parce que tous les problèmes ne nécessitent pas une solution décentralisée. Parfois, vous voulez juste une ligne droite. Mais pour le Web mondial ? Le désordre décomposé, réacheminé et réorganisé est exactement ce dont nous avons besoin. C’est résilient. C’est flexible. C’est la seule façon d’évoluer.
Les premiers jours de la commutation de paquets
ARPANET n’est pas seulement apparu. Il a été construit rapidement. Bolt Beranek et Newman (BBN) l’ont conçu en une seule année. Ils ont pris les idées de Baran et Davies et les ont mises en œuvre. Le premier véritable test a eu lieu en octobre 1969. Il était public. C’était une commutation par paquets.
Le réseau a commencé petit. Quatre nœuds. UCLA. Institut de recherche de Stanford. Université de Santa Barbara. Et l’Université de l’Utah. En 1975, ce nombre est passé à 57. Il était en augmentation.
Le montrer (et ne pas impressionner)
En octobre 1972, Roberts et BBN ont présenté ARPANET lors de la première conférence internationale sur les communications informatiques. Ils ont prouvé que la commutation de paquets fonctionnait. La réaction ? Silence. Ou pire. La plupart des acteurs de l’industrie américaine des communications s’en fichaient. Certains détestaient même l’idée.
BBN a vu une lacune. Roberts et BBN fondent Telenet la même année. Un réseau commercial. Conçu pour les personnes qui souhaitent payer pour la connectivité au lieu de la rechercher gratuitement.
L’intérêt mondial suscite des étincelles
D’autres pays ont progressé plus rapidement. En novembre 1973, la division postale française annonce TRANSPAC. Un réseau de paquets national. En octobre 1974, le système téléphonique transcanadien a lancé DATAPAC. La société japonaise NTT envisageait également de créer son propre réseau public de données.
La plupart des prestataires sont restés sceptiques. Ils ont regardé. Ils ont attendu. Ils voulaient voir si les premiers réseaux survivraient réellement.
Nouvelles expériences en Europe
Pendant que les réseaux publics se construisaient, les chercheurs jouaient. Davies a terminé le réseau Mark II en 1973. Il a débuté au NPL en 1970. Il a influencé le Royaume-Uni et une grande partie de l’Europe.
Louis Pouzin, informaticien français, termine CYCLADES la même année. Il utilisait des datagrammes. Cela a changé la façon dont les gens considéraient la correction des erreurs. Au lieu que le cœur du réseau corrige les erreurs, les hôtes l’ont fait. Ce changement comptait. Cela a rendu le réseau plus intelligent. Le Réseau informatique européen (EIN) a été mis en ligne en 1976. Financé au niveau international.
Standardiser le chaos
Cinq nations devaient se mettre d’accord sur quelque chose. Canada. France. Japon. Le Royaume-Uni, les États-Unis avaient besoin d’une interface hôte-réseau standard. Les pourparlers ont commencé en 1975.
Le résultat fut la recommandation X.25 du CCITT. Adopté en mars 1976. Il a marqué le début de la phase suivante de la commutation de paquets. Réseaux de services publics interconnectés. X.75 suivit bientôt. Une norme pour connecter les réseaux internationaux.
La naissance de TCP/IP
Robert Kahn est devenu directeur de l’IPTO de la DARPA en 1979. Le ministère américain de la Défense disposait de plusieurs réseaux à commutation de paquets. Aucun d’eux ne s’est parlé.
Kahn a corrigé ça. Il a fait adopter le TCP/IP par le ministère de la Défense. Un protocole standard qu’il a imaginé avec Vincent Cerf. Cerf était un éminent développeur de logiciels. Kahn avait écrit un article à ce sujet en 1974.
Propagation TCP/IP. Il est allé dans des laboratoires de recherche. Puis au public. Il est devenu la base du réseau ultime à commutation de paquets. Internet.
Avez-vous l’impression que l’histoire se répète ? Nous avons construit les tuyaux. Ensuite nous les avons remplis. La technologie était prête. L’infrastructure était là. Nous avons simplement continué à ajouter des nœuds.
