Introduction
Internet, ce réseau mondial tentaculaire qui a révolutionné notre monde, doit son existence à un ensemble de protocoles permettant aux ordinateurs de communiquer entre eux de manière fiable et efficace. Parmi ces protocoles, TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) occupe une place centrale. Cet article explore la genèse et l'évolution de TCP/IP, depuis ses origines dans les années 1970 jusqu'à son rôle omniprésent dans l'infrastructure actuelle d'Internet.
Les Prémices : ARPANET et le Protocole NCP
Dans les années 1960, l'US Air Force cherchait un moyen de communiquer, même en cas d'attaque nucléaire. L'Américain Paul Baran et le Britannique Donald Davies effectuèrent des recherches qui aboutirent en 1961. Leur solution fut de découper les messages en paquets pouvant circuler à travers les multiples chemins d'un réseau. Ainsi, si un chemin était coupé, le paquet pouvait en prendre un autre et arriver à son destinataire. Les premiers réseaux d'ordinateurs datent de la fin des années 1950, comme le système de radar semi-automatique américain SAGE. En 1969, sous l'impulsion de l'informaticien américain Joseph Licklider, naît le réseau Arpanet. Pour la première fois, les données, découpées en paquets, transitent grâce à un protocole de communication, c'est-à-dire un ensemble de règles qui régissent les échanges. Paquet et protocole sont à la base d'Internet, ce qui fait d'Arpanet son ancêtre.
En décembre 1970, S. Crocker finalise le Network Control Protocol (NCP) pour ARPANET, un réseau pionnier dans la communication entre ordinateurs. Le 2 septembre 1969, les chercheurs connectent deux énormes ordinateurs de l’université de Californie afin qu’ils échangent des informations. Cette expérience marque les premiers pas d’Arpanet, ancêtre d’Internet. Le premier message est envoyé depuis l'université de Californie à Los Angeles vers l'université de Stanford via le réseau ARPAnet (les 2 universités sont environ distantes de 500 Km). C'est un demi-succès, puisque seules les lettres "l" et "o" arriveront à bon port. Bien sûr, personne n’a oublié le rôle d’Arpanet sur la naissance d’internet avec : « le premier envoi de message est testé en octobre 1969 depuis la salle 3420 de l’UCLA par le professeur Leonard Kleinrock qui essaie de poster ces simples mots : « Certes, le système plante sur la 3ème lettre, mais les deux premières on fait le premier voyage dans le Cyberespace !
Cependant, le NCP montre rapidement ses limites : absence de contrôle des erreurs et incapacité à communiquer avec des machines hors du réseau.
La Conception de TCP/IP par Kahn et Cerf
C’est ici que Robert Kahn, travaillant pour la DARPA (Defense Advanced Research Project Agency), entre en scène. A l’origine de TCP, il y avait le DARPA (Defense Advanced Research Project Agency), qui a initié le projet ARPANET, dans les années 1970. REMARQUE : dans les années 70, on ne parlait pas encore de Linux, et, à peine plus de Minix, le système d’Andrew TANNENBAUM. Confronté aux contraintes du NCP lors de la création d’un réseau de commutation de paquets par radio, il réalise qu’un nouveau protocole est nécessaire. Entre 1972 et 1973, Kahn et Cerf conçoivent le protocole TCP/IP, combinant le Transmission Control Protocol et l’Internet Protocol (IP). En 1974, les Américains Robert Kahn et Vinton Cerf inventent le protocole de communication Transmission Control Programme qui s'occupe à la fois de la gestion des paquets (par exemple leur numérotation) et de la route qu'ils doivent suivre dans le réseau pour arriver à destination. Par la suite, ce protocole est scindé en deux, l'un gérant spécifiquement les paquets (Transmission Control Protocol) et l'autre les conduisant dans le réseau (Internet Protocol), et devient le TCP/IP. Cette innovation est présentée pour la première fois en septembre 1973 lors d’une conférence de l’International Network Working Group (INWG). Robert Kahn et Vinton Cerf, souvent appelés les pères fondateurs de l’Internet, ont ainsi jeté les bases de la communication numérique telle que nous la connaissons aujourd’hui.
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Le protocole IP s'occupe uniquement de faire arriver à destination les paquets en utilisant l'adresse IP de l'ordinateur de destination. Le protocole TCP permet de s'assurer qu'un paquet est bien arrivé à destination. l'ordinateur B envoie un accusé de réception à l'ordinateur A (un peu dans le genre "OK, j'ai bien reçu le paquet"). À noter qu'il existe aussi le protocole UDP qui ressemble beaucoup au protocole TCP. La grande différence entre UDP et TCP est que le protocole UDP ne gère pas les accusés de réception. Il est très important de bien comprendre que TCP/IP repose sur la notion de paquets de données. Si par exemple on désire envoyer un fichier (son, photo, vidéo ou texte, peu importe, dans tous les cas on envoie une succession de bits) en utilisant TCP/IP, les données qui constituent ce fichier ne seront pas envoyées d'un seul tenant, ces données vont être "découpées" en plusieurs morceaux et chaque morceau sera envoyé dans un paquet différent. Une fois tous les paquets arrivés à destination, le fichier d'origine pourra être reconstitué.
Standardisation et Adoption de TCP/IP
Le 1er janvier 1983 est mis en service le protocole d’échange de données TCP/IP, qui définit une manière unique de transmettre les informations par “paquets”. Concrètement, le plan de migration des ordinateurs du réseau ARPANET vers le protocole TCP/IP a commencé en 1981. La date buttoir retenue pour l’achèvement de cette migration a été le 1er janvier 1983. Au-delà, les ordinateurs incompatibles avec TCP/IP n’auraient plus accès au réseau. Internet n'est pas apparu d'un coup mais a émergé dans les années 1980. C'est en 1982 que le protocole TCP/IP est standardisé et commence à être installé sur des réseaux d'ordinateurs interconnectés qui vont progressivement former l'Internet.
L’adoption de TCP/IP permet l’interconnexion de réseaux divers et hétérogènes, ouvrant la voie à l’expansion d’Internet. Cette adoption va permettre d'interconnecter tous ces réseaux (2 machines appartenant à 2 réseaux différents vont pouvoir communiquer grâce à cette interconnexion). Internet était né (le terme Internet vient de "internetting" qui signifie "Connexion entre plusieurs réseaux"). Grâce à ce protocole, il devient possible de relier des réseaux à travers le monde, indépendamment de leurs architectures spécifiques.
La Globalisation des Connexions TCP/IP
On ne peut pas parler de l’histoire d’internet sans parler de la globalisation des connexions TCP/IP. Tout commence entre 1984 et 1988. Quand le CERN débute l’installation et l’exploitation de TCP/IP pour interconnecter ses principaux systèmes informatiques internes ; postes de travail, PC et un système de contrôle d’accélérateur. Le CERN a continué d’exploiter en interne un système limité auto-développé (CERNET) et plusieurs protocoles réseau incompatibles (généralement exclusifs). Mais à cause d’une résistance considérable à une utilisation plus répandue TCP/IP en Europe, les intranets TCP/IP du CERN sont restés isolés de la couche Internet jusqu’en 1989.
Ainsi, en 1988, Daniel Karrenberg, de Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) à Amsterdam, a rendu visite à Ben Segal. Il s’agit du coordinateur TCP/IP (Transmission Control Protocol Internet Protocol) du CERN, à la recherche de conseils sur la transition du côté européen du réseau UUCP Usenet vers TCP/IP ; dont une grande partie sur X. 25 liens. En outre, en 1987, Ben Segal avait rencontré Len Bosack de la petite entreprise Cisco pour l’achat de routeurs TCP/IP pour le CERN. Ainsi, il avait pu donner des conseils à Daniel Karrenberg et l’envoyer à Cisco pour le matériel approprié. Ainsi, cela a élargi la portion européenne d’Internet à travers les réseaux physiques UUCP existants. Finalement, en 1989, le CERN a ouvert ses premières connexions TCP/IP externes pour la transmission de données ; ou de paquets de données. Cela a coïncidé avec la création du RIPE, les Réseaux IP Européens. C’était initialement un groupe d’administrateurs de réseaux IP qui se réunissaient régulièrement pour mener à bien un travail de coordination. Plus tard, en 1992, RIPE a été officiellement enregistré comme coopérative à Amsterdam.
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Parallèlement à la montée en puissance de l’inter-réseautage en Europe, des réseaux ad hoc ont été créés avec l’ARPA et entre les universités australiennes. Ils étaient basés sur diverses technologies telles que X.25 et UUCPNET. Cependant, celles-ci étaient limitées dans leur connexion aux réseaux globaux, en raison du coût de la connexion individuelle UUCP internationale ; ou des connexions X.25. En 1989, les universités australiennes se sont associées à l’utilisation du protocole TCP et du protocole IP pour unifier leurs infrastructures de réseau. AARNET a été créé en 1989 par le Comité des vice-chanceliers australiens. Fournissant ainsi un réseau IP dédié à l’Australie.
L’Afrique construit donc une infrastructure Internet. AfriNIC, dont le siège est à Maurice, gère l’allocation d’adresses IP pour le continent. Comme dans les autres régions Internet, il existe un forum opérationnel ; la communauté Internet des spécialistes des réseaux opérationnels. Il existe de nombreux programmes pour fournir des installations de transmission de données à haute performance. De plus, les côtes ouest et sud dispose d’un câble optique sous-marin. Les câbles à grande vitesse relient l’Afrique du Nord et la Corne de l’Afrique aux systèmes de câbles intercontinentaux.
Le Centre d’information du réseau Asie-Pacifique (APNIC), dont le siège est en Australie, gère l’attribution d’adresses IP (protocole internet) pour ce continent. L’APNIC parraine un forum opérationnel, la Conférence régionale Asie-Pacifique sur les technologies opérationnelles (ABRICOT). Le premier système Internet sud-coréen, le System Development Network (SDN), a été mis en service le 15 mai 1982. Ensuite, en août 1983, SDN a été connecté au reste du monde en utilisant UUCP (Unixto-Unix-Copy). Il est connecté à CSNET en décembre 1984 et est officiellement connecté à Internet aux États-Unis en 1990. Ensuite, en 1991, la République populaire de Chine a eu son premier réseau collégial TCP/IP, TUNET de l’Université Tsinghua. La PRC a créé sa première connexion Internet mondiale en 1994, entre la Beijing Electro-Spectrometer Collaboration et le Linear Accelerator Center de l’Université de Stanford.
L'Avènement du World Wide Web
Quant au Web (ou WWW pour World Wide Web), qui est l’une des applications d’Internet, il est inventé en 1989 au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) par Tim Berners-Lee, un physicien britannique. Internet et le Web sont donc deux choses différentes! Internet est un gigantesque réseau d'ordinateurs. Le Web est constitué par les milliards de documents dispersés sur des millions d'ordinateurs et qui circulent sur Internet. Ces documents sont reliés les uns aux autres selon le principe de l'hyper-texte: désormais, pour accéder à une information, il suffit de cliquer!
Le 30 avril 1993, le CERN met le code dans le domaine public. Pourtant, l’Internet n’est pas encore très populaire, malgré la sortie du navigateur Mosaic proposé avec une interface plus intuitive. Il faudra le coup de pouce du Gouvernement américain avec l’ouverture du site Internet de la Maison Blanche en 1994. Une guerre des navigateurs s’engage dès 1995 quand Microsoft lance Son « Internet Exploreur pour conquérir ce nouveau territoire virtuel encore si peu exploré.
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TCP/IP Aujourd'hui et Demain
Aujourd’hui, l’impact de TCP/IP est omniprésent. En permettant la transmission fiable de données à travers des réseaux interconnectés, il a ouvert des possibilités infinies pour la communication, l’innovation et la collaboration mondiale. Internet remplit sa mission originelle de système d’information mondial, celle qui a prévalu à sa naissance. En effet, la recherche et le partage d’information sont les activités principales d’Internet.
Robert Kahn, lors de son passage récent à Genève, a exprimé son optimisme quant à l’avenir d’Internet, malgré les défis posés par les cyberattaques et la complexité croissante des réseaux.
Structure en Couches du Protocole TCP/IP
Le protocole TCP/IP est une famille de protocoles structurée en couches. Cette architecture en couches permet une modularité et une flexibilité accrues, facilitant le développement et l'évolution du protocole. Les principales couches du modèle TCP/IP sont les suivantes :
- La couche "Accès au réseau": Cette couche gère l'accès physique au réseau, en interagissant avec le matériel réseau tel que les cartes Ethernet ou les connexions Wi-Fi. Elle s'occupe de l'encapsulation des données en trames, de la gestion des adresses MAC, et du contrôle d'accès au support de transmission (jeton, etc…). Elle correspond aux couches Physique et Liaison de données du modèle OSI.
- La couche Internet (IP): Cette couche est responsable de l'adressage logique des paquets et du routage des données d'un réseau à un autre. Elle utilise le protocole IP pour acheminer les paquets à travers le réseau, en se basant sur les adresses IP des machines source et destination.
- La couche Transport: Cette couche assure la transmission fiable de données entre les applications. Les protocoles TCP et UDP opèrent à ce niveau. TCP offre une transmission orientée connexion avec contrôle de flux et de congestion, garantissant une livraison fiable et ordonnée des données. UDP, quant à lui, offre une transmission sans connexion, plus rapide mais moins fiable.
- La couche Application: Cette couche fournit les services réseau aux applications utilisateur. Elle inclut des protocoles tels que HTTP (pour la navigation web), SMTP (pour le courrier électronique), FTP (pour le transfert de fichiers), et DNS (pour la résolution de noms de domaine). Cette couche correspond aux couches Application, Présentation et Session du modèle OSI.
Les Caractéristiques Clés de TCP/IP
TCP/IP présente plusieurs caractéristiques qui ont contribué à son succès et à son adoption massive :
- C'est un protocole ouvert: TCP/IP est un protocole ouvert, ce qui signifie que ses spécifications sont publiques et accessibles à tous. Cela a favorisé l'interopérabilité entre les différents systèmes et équipements réseau.
- Il n'est lié à aucun type de matériel: TCP/IP est indépendant du matériel sous-jacent, ce qui lui permet de fonctionner sur une grande variété de réseaux, qu'ils soient Ethernet, Wi-Fi, ou autres.
- Il est robuste et fiable: Grâce à ses mécanismes de contrôle de flux, de congestion et de correction d'erreurs, TCP/IP assure une transmission fiable des données, même en présence de perturbations sur le réseau.
- Il est évolutif: L'architecture en couches de TCP/IP permet d'ajouter de nouvelles fonctionnalités et de nouveaux protocoles sans perturber le fonctionnement des couches existantes.
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