Qu’est-ce que le réseautage informatique ?

La mise en réseau (informatique) consiste à connecter plusieurs appareils informatiques (par exemple, des ordinateurs de bureau ou portables, des appareils mobiles, des routeurs, des applications) afin de permettre la transmission et l’échange d’informations et de ressources.

Les appareils en réseau s’appuient sur des protocoles de communication (des règles qui décrivent comment transmettre ou échanger des données sur un réseau) pour partager des informations par le biais de connexions physiques ou sans fil.

Les réseaux informatiques constituent l’épine dorsale de presque toutes les expériences en ligne, des communications personnelles et des divertissements aux opérations commerciales cloud natives et aux infrastructures mondiales. Conçus pour être évolutifs, rapides et sécurisés, les réseaux actuels prennent en charge des flux de données dynamiques à la fois sur des systèmes sur site et dans des environnements cloud virtualisés.

Avant l’apparition des pratiques de mise en réseau contemporaines, les ingénieurs en informatique devaient déplacer physiquement les ordinateurs pour partager des données entre les appareils, tâche ardue à une époque où les ordinateurs étaient volumineux et difficiles à manier.

Pour simplifier le processus (en particulier pour les fonctionnaires), le ministère américain de la Défense a financé la création du premier réseau informatique fonctionnel (baptisé ARPANET) à la fin des années 1960. Cette étape majeure a jeté les bases non seulement de l’Internet, mais aussi des réseaux cloud, qui prennent aujourd’hui en charge des infrastructures et des services applicatifs distribués à l’échelle mondiale.

Depuis, les pratiques en matière de réseaux, et les systèmes informatiques qui les alimentent, ont considérablement évolué. Les réseaux informatiques d’aujourd’hui facilitent la communication entre les appareils à grande échelle pour tous les besoins, qu’ils soient métier, de divertissement et de recherche. Internet, la recherche en ligne, les e-mails, le partage audio et vidéo, le commerce électronique, la diffusion en direct et les réseaux sociaux existent tous grâce aux progrès de la mise en réseau informatique.

Dans les entreprises, ces progrès ont donné naissance à des modèles de réseau plus flexibles, centrés sur l’infrastructure cloud. Les organisations s’appuient de plus en plus sur des stratégies de réseau en cloud hybride et multicloud, dans lesquelles les applications et les données circulent de façon fluide entre l’infrastructure sur site et les environnements cloud fournis par des fournisseurs dédiés. Les fournisseurs les plus connus sont AWS, Microsoft Azure, IBM Cloud et Google Cloud Platform. Cette stratégie de mise en réseau axée sur le cloud permet aux entreprises de faire évoluer leurs ressources de manière dynamique, de réduire leurs coûts d’infrastructure et d’accéder à des services avancés sans avoir à gérer de matériel physique.

Aujourd’hui, l’intelligence artificielle (IA) et le machine learning (ML) transforment encore davantage la mise en réseau en permettant la mise en place de systèmes plus intelligents et plus adaptatifs. Ces technologies contribuent à automatiser la gestion des réseaux, à renforcer la sécurité grâce à la détection des anomalies et à optimiser les performances en prédisant et en réagissant aux modèles de trafic en temps réel.

Prenons l’exemple d’un e-mail pour illustrer le déplacement des données au sein d’un réseau.

Lorsqu’un utilisateur souhaite envoyer un e-mail, il le rédige d’abord, puis appuie sur le bouton « Envoyer ». Alors, un protocole SMTP ou POP3 utilise le Wi-Fi de l’expéditeur pour rediriger le message depuis le nœud expéditeur et via les commutateurs réseau, où il est compressé et décomposé en segments de plus en plus petits (et finalement en bits, ou en chaînes de 1 et 0).

Les passerelles de réseau dirigent le flux binaire vers le réseau du destinataire, en convertissant les données et les protocoles de communication si nécessaire. Lorsque le flux binaire atteint l’ordinateur du destinataire, les mêmes protocoles transmettent les données des e-mails via les commutateurs du réseau du destinataire. Au cours de ce processus, le réseau reconstruit le message original jusqu’à ce que l’e-mail arrive, sous une forme lisible par l’humain, dans la boîte de réception du destinataire (le nœud récepteur).

Pour bien comprendre la mise en réseau informatique, il est essentiel d’examiner les composants réseau et leurs fonctionnalités :

• Adresse IP : une adresse IP est un numéro unique attribué à chaque périphérique réseau dans un réseau Internet Protocol (IP). Chaque adresse IP identifie le réseau hôte de l’appareil et son emplacement sur le réseau. Lorsqu’un appareil envoie des données à un autre, les données contiennent un « en-tête » composé des adresses IP des appareils émetteurs et destinataires.

• Nœuds : un nœud est un point de connexion réseau qui peut recevoir, envoyer, créer ou stocker des données. Il s’agit essentiellement de tout périphérique réseau (ordinateur, imprimante, modem, pont ou commutateur) capable de reconnaître, de traiter et de transmettre des informations à un autre nœud du réseau. Chaque nœud nécessite une forme d’identification (comme une adresse IP ou MAC) pour accéder au réseau.

• Routeurs : un routeur est un périphérique physique ou virtuel qui envoie des « paquets » de données entre les réseaux. Les routeurs analysent les données contenues dans les paquets afin de déterminer le meilleur chemin de transmission et utilisent des algorithmes de routage sophistiqués pour acheminer les paquets de données jusqu’à leur nœud de destination.
  

• Commutateurs : un commutateur est un périphérique qui connecte des périphériques réseau et gère la communication nœud à nœud au sein d’un réseau, garantissant que les paquets de données atteignent leurs destinations. Contrairement aux routeurs, qui envoient des informations entre les réseaux, les commutateurs envoient des informations entre les nœuds d’un même réseau.

  Ainsi, la « commutation » fait référence à la manière dont les données sont transférées entre les périphériques d’un réseau. Les réseaux reposent sur trois principaux types de commutation :

  • La commutation de circuits établit un chemin de communication de données dédié entre les nœuds d’un réseau, de sorte qu’aucun autre trafic ne puisse emprunter le même chemin. La commutation de circuits garantit une bande passante complète à chaque transmission.

  • La commutation de messages envoie des messages entiers du nœud source au nœud de destination, voyageant d’un commutateur à l’autre jusqu’à ce qu’ils atteignent leur nœud de destination.

  • La commutation de paquets consiste à décomposer les données en composants indépendants afin de rendre la transmission des données moins exigeante en matière de ressources réseau. Avec la commutation de paquets, ce sont les paquets et non des flux de données entiers qui traversent le réseau jusqu’à leur destination.

     

• Ports : un port indique une connexion spécifique entre des appareils du réseau, chaque port étant identifié par un numéro unique. Si une adresse IP est analogue à une adresse d’hôtel, les ports correspondent aux numéros de chambres et de suites. Les ordinateurs utilisent les numéros de port pour déterminer l’application, le service ou le processus qui doit recevoir les messages.

• Passerelles : les passerelles sont des dispositifs matériels qui facilitent la communication entre deux réseaux. Les routeurs, les pare-feu et autres dispositifs de passerelle utilisent des convertisseurs de débit, des traducteurs de protocole et d’autres technologies pour rendre possible la communication inter-réseaux entre des dispositifs autrement incompatibles.
  

Si les composants réseau traditionnels (tels que les routeurs, les commutateurs, les ports et les passerelles) restent essentiels au fonctionnement des réseaux, les environnements cloud ont transformé la manière dont ils sont déployés et gérés.

Dans les environnements cloud, bon nombre de ces composants traditionnels sont virtualisés et proposés sous forme de services gérés, ce qui permet aux entreprises de mettre en place des infrastructures réseau robustes sans avoir à entretenir de matériel physique. Les fournisseurs de cloud masquent la complexité sous-jacente tout en s’appuyant sur les mêmes principes fondamentaux de mise en réseau, mais avec une évolutivité, une flexibilité et une portée mondiale accrues.

Les réseaux modernes s’appuient de plus en plus sur des composants cloud natifs qui étendent et améliorent les capacités réseau traditionnelles. Ces composants comprennent :

• Les équilibreurs de charge : les équilibreurs de charge répartissent le trafic entrant entre divers serveurs ou services.

• Les réseaux de diffusion de contenu (CDN) : les réseaux de diffusion de contenu mettent en cache le contenu Web statique et dynamique à proximité des utilisateurs, ce qui réduit la latence et améliore les performances des applications.

• Les clouds privés virtuels (VPC) : les clouds privés virtuels fournissent des environnements réseau isolés au sein d’une infrastructure de cloud public.

• Les passerelles API : les passerelles API gèrent, acheminent et sécurisent le trafic entre les applications et leurs interfaces de programmation à l’aide d’API, garantissant ainsi une communication sécurisée et fiable.

• Le middleware : le middleware sert de pont entre les applications, les services et les bases de données, facilitant la communication, l’échange de données et l’intégration dans des environnements distribués ou cloud natifs.

• Maillages de services : les maillages de services gèrent la communication interne entre les services dans les applications modernes basées sur des microservices, en prenant en charge des tâches telles que l’équilibrage de charge, le routage du trafic et la sécurité.

En règle générale, les réseaux informatiques sont définis par zone géographique. Un réseau local (LAN) relie des ordinateurs au sein d’un espace physique défini, tandis qu’un réseau étendu (WAN) peut relier des ordinateurs à travers les continents. Cependant, les réseaux sont également définis par les protocoles qu’ils utilisent pour communiquer, la disposition physique de leurs composants, la façon dont ils gèrent le trafic réseau et les objectifs qu’ils servent dans leurs environnements respectifs.

Les types de réseaux informatiques les plus courants et les plus utilisés se répartissent en trois catégories principales :

• Types de réseau par zone géographique

• Types de réseaux par support de transmission

• Types de réseau par type de communication

Les types de réseaux dans cette catégorie se distinguent par la zone géographique qu’ils couvrent.

Les nœuds du réseau peuvent envoyer et recevoir des messages à l’aide de liens câblés ou sans fil (connexions).

Les réseaux informatiques peuvent transmettre des données à l’aide d’une série de dynamiques de transmission, notamment : 

L’architecture des réseaux informatiques établit le cadre théorique d’un réseau informatique, englobant les principes de conception et les protocoles de communication.

Les principaux types d’architectures de réseau sont :

• Les architectures pair à pair (P2P)

• Les architectures client-serveur

• Les architectures hybrides

Dans l’architecture P2P, deux ordinateurs ou plus sont connectés en tant que pairs, ce qui signifie qu’ils ont une puissance et des privilèges égaux sur le réseau. Un réseau P2P ne nécessite pas de serveur central pour la coordination. Au lieu de cela, chaque ordinateur du réseau agit à la fois comme un client (un ordinateur qui doit accéder à un service) et un serveur (un ordinateur qui fournit des services aux clients). 

Chaque pair du réseau met certaines de ses ressources à la disposition des autres appareils du réseau, en partageant le stockage, la mémoire, la bande passante et la puissance de traitement sur le réseau.

Au sein d’une organisation à forte intensité de recherche, par exemple, les membres d’une équipe peuvent exploiter un système décentralisé de partage de fichiers pour échanger directement de grands jeux de données entre leurs postes de travail, éliminant ainsi le besoin d’un serveur central.

Dans un réseau client-serveur, un serveur central (ou un groupe de serveurs) gère les ressources et fournit des services aux périphériques clients du réseau. Dans cette architecture, les clients ne partagent pas leurs ressources et interagissent uniquement par l’intermédiaire du serveur. Les architectures client-serveur sont souvent appelées architectures à plusieurs niveaux en raison de leurs multiples couches.

Ainsi, dans un environnement d’entreprise qui s’appuie sur une architecture client-serveur, les employés (clients) ont souvent accès à un système central de ressources humaines (serveur). Ce serveur leur permet de gérer leurs données personnelles, de présenter des demandes de congé et de consulter des documents internes.

Les architectures hybrides intègrent des éléments des modèles P2P et client-serveur. De nombreuses entreprises ont besoin à la fois de services centralisés (tels que l’authentification des utilisateurs) et de capacités pair à pair (telles que le partage de fichiers locaux) afin d’optimiser les performances et l’utilisation des ressources.

Alors que l’architecture représente le cadre théorique d’un réseau, la topologie fait référence à la mise en œuvre pratique de ce cadre. La topologie réseau décrit l’agencement physique et logique des nœuds et des liens sur un réseau. Elle comprend tout le matériel (par exemple, les routeurs, les commutateurs, les câbles), les logiciels (par exemple, les applications, les systèmes d’exploitation) et les supports de transmission (par exemple, les connexions filaires et sans fil).

Les topologies de réseau les plus courantes sont les suivantes :

• Topologie en bus

• Topologie en anneau

• Topologie en étoile

• Topologie maillée

Dans une topologie en bus, chaque nœud réseau est directement connecté à un câble principal.

Dans une topologie en anneau, les nœuds sont connectés en boucle, de sorte que chaque appareil possède exactement deux voisins. Les pairs adjacents sont connectés directement, et les pairs non adjacents sont connectés indirectement via des nœuds intermédiaires. 

Les topologies en étoile fonctionnent comme un hub central unique par lequel tous les nœuds sont indirectement connectés.

Les topologies maillées sont plus complexes, définies par des connexions superposées entre des nœuds. Il existe deux types de réseaux maillés : le maillage complet et le maillage partiel.

Dans une topologie à maillage complet, chaque nœud du réseau est connecté à tous les autres nœuds du réseau, ce qui offre le niveau le plus élevé de résilience du réseau. Dans une topologie à maillage partiel, seuls certains nœuds du réseau se connectent, généralement ceux qui échangent le plus fréquemment des données.

Les topologies à maillage complet peuvent s’avérer coûteuses et chronophages, c’est pourquoi elles sont souvent réservées aux réseaux qui nécessitent une redondance élevée. Cependant, le maillage partiel offre moins de redondance mais est plus rentable et plus simple à exécuter.

Quel que soit le sous-type, les réseaux maillés ont des capacités d’auto-configuration et d’auto-organisation. Ils automatisent le processus de routage, afin que le réseau trouve le chemin de données le plus rapide et le plus fiable.

Qu’il s’agisse de la suite IP (Internet Protocol), d’Ethernet, de réseaux locaux sans fil (WLAN) ou de normes de communication cellulaire, tous les réseaux informatiques suivent des protocoles de communication. Ces derniers sont des ensembles de règles que chaque nœud du réseau doit suivre pour partager et recevoir des données.

L’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), qui définit les normes mondiales en matière de technologies de réseau, développe et gère bon nombre de ces protocoles, notamment Ethernet (IEEE 802.3) et Wi-Fi (IEEE 802.11). Les protocoles réseau s’appuient également sur des passerelles pour permettre à des appareils incompatibles de communiquer (un ordinateur Windows tentant d’accéder à des serveurs Linux, par exemple).

De nombreux réseaux modernes s’exécutent sur des modèles TCP/IP, qui comprennent quatre couches réseau :

• Couche d’accès réseau : également appelée couche de liaison de données ou couche physique, la couche d’accès d’un réseau TCP/IP comprend l’infrastructure nécessaire à l’interface avec le support du réseau. Cette couche gère la transmission de données physiques, à l’aide d’Ethernet et de protocoles tels que le protocole de résolution d’adresse (ARP), entre les appareils du même réseau.

• Couche Internet : elle est responsable de l’adresse logique, du routage et de la transmission des paquets. Elle repose principalement sur le protocole IP et le protocole ICMP (Internet Control Message Protocol), qui gère l’adresse et le routage des paquets sur différents réseaux.

• Couche de transport : la couche de transport TCP/IP permet le transfert de données entre les couches supérieures et inférieures du réseau. À l’aide des protocoles TCP et UDP, elle fournit également des mécanismes de vérification des erreurs et de contrôle des flux. TCP (Transmission Control Protocol) est un protocole basé sur la connexion qui est généralement plus lent, mais plus fiable que UDP. UDP (User Data Protocol) est un protocole sans connexion qui est plus rapide que TCP, mais qui n’offre pas de garantie de transfert. Les protocoles UDP facilitent la transmission de paquets pour les applications sensibles au temps (telles que le streaming vidéo et les plateformes de jeux) et les consultations du système de noms de domaine (DNS).

• Couche applicative : la couche applicative de TCP/IP utilise les protocoles HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), POP3 (Post Office Protocol 3), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), le système de noms de domaine (DNS) et SSH (Secure Shell) pour fournir des services réseau directement aux applications. Elle gère également tous les protocoles qui prennent en charge les applications utilisateur.

Si TCP/IP est la suite de protocoles la plus fréquemment utilisée par les réseaux actuels, le modèle d’interconnexion de systèmes ouverts (OSI) est un cadre standardisé qui définit la manière dont les données circulent dans un réseau à travers sept couches.

Chaque couche occupe un rôle spécifique, de l’envoi de bits bruts sur des câbles au niveau de la couche physique à la gestion des applications utilisateur au niveau de la couche supérieure. Cette approche par couches aide les ingénieurs réseau à concevoir, dépanner et standardiser les communications entre divers systèmes. Bien que l’OSI ne soit pas en soi un ensemble de protocoles utilisés dans la pratique, son modèle reste fondamental pour comprendre comment différentes technologies réseau fonctionnent ensemble.

Des multinationales aux utilisateurs du quotidien, les réseaux informatiques sont au cœur de pratiquement toutes les expériences en ligne, connectant des appareils, des applications de données et des utilisateurs à travers le monde. En entreprise, ils soutiennent les opérations, permettant les services cloud, la collaboration en temps réel et l’échange sécurisé de données. Voici quelques-uns des cas d’utilisation les plus courants des réseaux informatiques :

• Transfert de données efficace

• Plus de stockage de données

• Rationalisation du partage des connaissances

• Gestion du réseau et détection des menaces automatisées

• Sécurité réseau renforcée

La mise en réseau permet toutes les formes de communication numérique, y compris les e-mails, la messagerie, le partage de fichiers, les appels vidéo et le streaming. Le réseau connecte tous les serveurs, interfaces et supports de transmission qui rendent la communication d’entreprise possible.

Sans mise en réseau, les entreprises devraient stocker les données dans des référentiels de données individuels, ce qui n’est pas viable à l’ère du big data. Les réseaux informatiques aident les équipes à conserver des entrepôts de données centralisés qui desservent l’ensemble du réseau, libérant ainsi une capacité de stockage précieuse pour d’autres tâches.

Les solutions de stockage en réseau courantes comprennent les réseaux de stockage (SAN) et le stockage en réseau (NAS). Les réseaux SAN offrent un stockage en blocs à haut débit, généralement utilisé pour les applications essentielles telles que les bases de données et la virtualisation, tandis que les NAS fournissent un stockage de fichiers accessible via un réseau standard.

Apprenez-en davantage sur les SAN et les NAS.

Les utilisateurs, les administrateurs réseau et les développeurs tirent parti de la façon dont le réseau simplifie le partage des ressources et des connaissances. Les données en réseau sont plus faciles à demander et à récupérer, ce qui permet aux utilisateurs et aux clients de recevoir des réponses plus rapidement sur les appareils réseau. Au niveau des entreprises, les données en réseau facilitent la collaboration et le partage d’informations entre les équipes, à mesure que les technologies et les entreprises évoluent.

L’IA et les algorithmes contribuent à automatiser des tâches complexes telles que la surveillance du réseau, l’analyse du trafic, la détection des anomalies et la réponse aux incidents, la réduction des interventions manuelles et le renforcement global de la sécurité du réseau.

Ainsi, de nombreuses entreprises dans des secteurs tels que les télécommunications, les services financiers et l’industrie manufacturière s’appuient sur un centre d’opérations réseau (NOC) pour surveiller et gérer en permanence les performances, la disponibilité et la sécurité du réseau.

Non seulement les solutions réseau bien conçues sont plus résilientes, mais elles offrent également aux entreprises davantage d’options en matière de cybersécurité et de sécurité réseau. La plupart des fournisseurs de réseau proposent des protocoles de chiffrement intégrés et des contrôles d’accès (tels que l’authentification à étapes) pour protéger les données sensibles et éloigner les acteurs malveillants du réseau.