9.1.1. Généralités sur les réseaux

Un réseau n'est en général rien d'autre qu'une interconnexion entre plusieurs machines qui leur permet d'échanger des informations. Il existe de nombreux moyens de réaliser cette interconnexion, qui utilisent parfois des supports physiques variés. Les techniques les plus utilisées sont la liaison radio et la liaison par câble. Cette dernière technique comprend diverses variantes, dont les réseaux Ethernet, TokenRing et simplement la liaison téléphonique.

Il est évident que la manière d'envoyer et de recevoir des informations est différente pour ces différents supports physiques, parce qu'elle dépend tout simplement des possibilités techniques offertes par la technologie sous-jacente utilisée. Cependant, il est très courant de découper les informations à échanger en paquets, qui sont ensuite transmis sur le réseau. Ces paquets peuvent être de tailles variées, et contenir des informations utiles à la gestion du réseau. L'information la plus importante est sans doute celle permettant de connaître la machine destinataire du paquet. On l'appelle l'adresse de la machine cible, il s'agit généralement d'un numéro permettant de l'identifier de manière unique sur le réseau. En général, les paquets contiennent également l'adresse de la machine source, afin qu'une réponse puisse lui être envoyée.

Du fait de la diversité des supports physiques de réseau, il n'est pas simple d'écrire une application réseau qui puisse travailler dans des environnements réseau hétérogènes. Cela supposerait de connaître les protocoles de communication pour chaque type de réseau, ce qui compliquerait à l'infini le moindre programme et le rendrait inutilisable avec les nouveaux réseaux. Par conséquent, cette tâche ingrate a été reléguée au plus profond des couches réseau spécifiques au support physique. Les applications quant à elles utilisent un protocole de communication plus évolué, dont le but est d'assurer l'interopérabilité des différents supports physiques. Ce protocole utilise toujours des paquets et une notion d'adresse, mais cette fois ces informations sont standardisées et utilisables par toutes les applications. Les paquets de ce protocole sont stockés dans les paquets des réseaux physiques et transmis tels quels. Ils peuvent éventuellement être découpés en sous-paquets dans le cas où la taille des paquets du réseau serait trop petite pour les contenir. Cette technique s'appelle l'encapsulation d'un protocole dans un autre protocole.

9.1.2. Le protocole IP

Les machines Unix utilisent toutes le protocole de communication de bas niveau IP (« Internet Protocol »). Ce protocole a été inventé pour permettre l'interconnexion d'un grand nombre de réseaux physiques différents (le nom d'Internet provient d'ailleurs de cette caractéristique : « INTERconnected NETworks »). Il permet de transmettre des informations de manière uniforme sur tous ces réseaux physiques. Ainsi, les programmes qui utilisent IP ne voient pas les spécificités des différents réseaux physiques. Pour eux, il ne semble y avoir qu'un seul réseau physique, dont le protocole de communication de base est IP. Autrement dit, les applications qui utilisent le réseau se contentent d'utiliser le protocole IP, et n'ont plus à se soucier de la manière dont il faut formater et transmettre les informations sur chaque support physique du réseau. Ce genre de détail est laissé aux couches réseau de chaque machine et aux passerelles reliant les divers réseaux physiques.

Comme il l'a déjà été dit ci-dessus, le protocole IP utilise des adresses pour identifier les machines sur les réseaux. Les adresses IP sont codées sur quatre octets (nombres binaires à huit chiffres, permettant de représenter des valeurs allant de 0 à 255), chacun définissant une partie du réseau. Ces adresses sont utilisées un peu comme les numéros de téléphone : le premier octet définit le numéro d'un « super-réseau » dans lequel le correspondant se trouve (ces « super-réseaux » sont appelés les réseaux de classe A), le deuxième octet définit le numéro du sous-réseau dans le super-réseau (ces sous-réseaux sont appelés réseaux de classe B), le troisième octet définit encore un sous-sous-réseau (réseaux dits de classe C) et le quatrième octet donne le numéro de la machine dans ce sous-sous-réseau.

Cette numérotation permet d'affecter des adresses similaires pour les différentes machines d'un réseau, et de simplifier ainsi la gestion de ce dernier. Elle dispose en revanche d'un inconvénient majeur : beaucoup d'adresses sont gaspillées, car il n'y a pas suffisamment de réseaux de classe A d'une part, et qu'on ne peut pas mélanger les machines de deux sous-réseaux dans un même réseau de classe A d'autre part. Si l'on reprend la comparaison avec les numéros de téléphone, il y a énormément d'abonnés dont le numéro commence par 01, mais beaucoup moins dont le numéro commence par 02, et quasiment aucun dont le numéro commence par 08. Si l'on venait à manquer de place dans la liste des numéros commençant par 01, on ne pourrait pas pour autant utiliser les numéros commençant par 02 pour des raisons géographiques. C'est la même chose pour les adresses IP, sauf que les zones géographiques sont remplacées par des sous-réseaux. Le problème est que, malheureusement, on commence à manquer d'adresses disponibles (alors qu'il y en a plein de libres mais inutilisables parce qu'elles se trouvent dans d'autres sous-réseaux !). Il va donc falloir effectuer une renumérotation d'ici peu, exactement comme il y en a déjà eu dans le monde de la téléphonie...

Les adresses IP sont donc parfaitement définies à l'aide de leurs quatre nombres, que l'on note les uns à la suite des autres et en les séparant d'un point. Comme on l'a vu, les adresses IP sont classées en sous-réseaux, de classe A, B et C. Les adresses des réseaux de classe C ont leurs trois premiers nombres fixés, et seul le quatrième nombre change pour chaque machine du réseau. De la même manière, les réseaux de classe B ont leurs deux premiers nombres fixés, et seuls les deux derniers nombres permettent de distinguer les différentes machines du réseau. Enfin, les réseaux de classe A n'ont de fixé que leur première composante, les autres sont libres. Il est donc clair qu'il existe peu de réseaux de classe A, mais que ce sont de très gros réseaux (ils peuvent contenir jusqu'à 16 millions de machines !). En revanche, il existe beaucoup plus de réseaux de classe C, dont la taille est plus modeste (seulement 256 machines).

Pour un réseau donné, les adresses ont donc toutes la même forme. Les premiers octets des adresses du réseau sont toujours les mêmes (ce peut être le premier octet pour les réseaux de classe A, les deux premiers pour les réseaux de classe B ou les trois premiers pour les réseaux de classe C). On peut donc définir la notion d'adresse de réseau, qui est l'adresse IP d'une machine du réseau dont les parties variables ont pour valeur 0. Par exemple, si une machine d'un réseau de classe C a pour adresse 192.168.1.15, alors l'adresse de son sous-réseau est 192.168.1.0. Cela signifie que toutes les machines de ce réseau auront une adresse de la forme « 192.168.1.xxx ».

Un réseau n'appartient qu'à une et une seule classe. Les adresses IP sont réparties sur les différentes classes de réseaux, selon la valeur des bits de poids fort de leur premier octet. Par exemple, les réseaux de classe A sont identifiables au fait que le bit de poids fort de leur adresse est nul. Les adresses de réseau valides pour les réseaux de ce type sont donc les adresses comprises entre 0.0.0.0 et 127.0.0.0. Il n'existe donc que 128 réseaux de classes A en tout et pour tout. Les autres réseaux ont donc le bit de poids fort de leur adresse fixé à 1, et c'est le deuxième bit de poids fort qui est utilisé pour distinguer les réseaux de classe B des autres. Les réseaux de classe B utilisent toujours la valeur 0 pour ce bit, leurs adresses varient donc entre 128.0.0.0 et 191.255.0.0. De même, les réseaux de classe C utilisent la valeur 1 pour le deuxième bit de leur adresse, et ont nécessairement un troisième bit nul. Leurs adresses vont donc de 192.0.0.0 à 223.255.255.0. Les adresses pour lesquelles le troisième bit (en plus des deux premiers) est à 1 sont réservées (soit pour une utilisation ultérieure, soit pour s'adresser à des groupes d'ordinateurs en multicast) et ne doivent pas être utilisées. Il s'agit des adresses 224.0.0.0 à 255.255.255.255. Cette dernière adresse a une signification spéciale et permet de s'adresser à tous les ordinateurs d'un réseau.

Il est possible de déterminer l'adresse du réseau auquel une machine appartient en utilisant ce qu'on appelle le masque de sous-réseau. Le masque de sous-réseau est une série de quatre nombres ayant le même format que les autres adresses IP, mais dont les composantes ne peuvent prendre que la valeur 0 ou la valeur 255, les 255 devant nécessairement apparaître en premier. Les composantes des adresses IP qui correspondent à la valeur 255 dans le masque de sous-réseau font partie de l'adresse dudit sous-réseau. Les composantes qui correspondent à la valeur 0 dans le masque de sous-réseau n'en font pas partie, et varient pour chaque machine du réseau. Pour reprendre l'exemple précédent, si une machine a pour adresse IP 189.113.1.15 et que son masque de sous-réseau est 255.255.255.0, alors l'adresse de son réseau est 189.113.1.0. Si le masque de sous-réseau avait été 255.255.0.0 (typiquement le masque d'un réseau de classe B), l'adresse du réseau aurait été 189.113.0.0. Comme on le voit, le masque de sous-réseau est utilisé par le système pour déterminer rapidement l'adresse de sous-réseau d'une machine à partir de son adresse IP. On notera que certaines combinaisons d'adresses IP et de masques de sous-réseau sont invalides. Par exemple, les adresses affectées aux réseaux de classe C (comme 192.168.0.1 par exemple) ne peuvent pas avoir de masque de sous-réseau en 255.255.0.0, car cela impliquerait que cette adresse serait une adresse de réseau de classe B.

Les adresses IP ne sont pas attribuées aux machines au hasard. Il est évident que chaque machine doit avoir une adresse unique, et que son adresse doit appartenir à la plage d'adresses utilisée pour le sous-réseau dont elle fait partie. Pour cela, les classes de réseau, ainsi que les adresses qu'ils utilisent, sont attribuées par l'IANA, un organisme de gestion de l'Internet. Le rôle de l'IANA (abréviation de l'anglais « Internet Assigned Numbers Authority ») est essentiellement d'assurer l'unicité des adresses IP sur l'Internet. Cependant, certaines adresses sont librement utilisables pour les réseaux locaux qui ne sont pas connectés directement à l'Internet. Les paquets utilisant ces adresses sont assurés de ne pas être transmis sur Internet. Ces adresses peuvent donc être utilisées par quiconque. Les plages d'adresse réservées sont les suivantes :

Ainsi, un réseau de classe A (d'adresse 10.0.0.0), 16 réseaux de classe B (les réseaux 172.16.0.0 à 172.31.0.0) et 255 réseaux de classe C (d'adresses 192.168.0.0 à 192.168.255.0) sont disponibles. Vous pouvez donc les utiliser librement.

Il est également possible de configurer les machines pour qu'elles récupèrent leurs adresses IP auprès d'un serveur à l'aide du protocole DHCP (abréviation de l'anglais « Dynamic Host Configuration Protocol »). Cette technique est très intéressante quand on dispose d'un grand nombre de machines qui ne sont pas toujours toutes connectées à un réseau. Il est donc possible de redistribuer les adresses IP d'un stock d'adresses en fonction des machines qui se connectent, et d'économiser ainsi les précieuses adresses. En revanche, elle n'est pas appropriée pour les serveurs qui sont couramment accédés par des postes clients, et qui doivent donc avoir une adresse IP fixe.

Certaines adresses IP ont une signification particulière et ne peuvent pas être attribuées à une machine. Par exemple l'adresse 127.0.0.1 représente, pour une machine, elle-même. Cette adresse est souvent utilisée pour accéder à un programme réseau sur la machine locale. Elle fait partie du sous-réseau de classe A 127.0.0.0, qui ne comprend pas d'autres adresses. De plus, les adresses dont les derniers nombres (c'est-à-dire les nombres qui ne font pas partie de l'adresse du réseau) se terminent par 0 ou 255 sont réservées pour l'envoi des paquets à destination de tout le monde sur le réseau (émission dite « broadcast »). Par exemple, les adresses 192.168.1.0 et 192.168.1.255 ne peuvent pas être affectées à une machine. Ce sont typiquement ces adresses qui sont utilisées par le protocole DHCP pour émettre des requêtes sur le réseau alors que la machine n'a pas encore d'adresse fixe.

Il est important de savoir que, par défaut, une machine ne communiquera qu'avec les machines de son propre réseau. C'est à dire que si une machine utilise l'adresse IP 192.168.1.15 et que son masque de sous-réseau est 255.255.255.0, elle ne pourra contacter que des machines dont l'adresse est de la forme 192.168.1.xxx. Elle ne pourra donc pas voir par exemple une machine dont l'adresse IP est 192.168.0.2. Cela ne signifie pas que l'on doive toujours utiliser le masque 0.0.0.0 pour voir toutes les machines du monde, mais plutôt que la machine 192.168.0.2 ne fait pas partie, a priori, du même réseau physique que la machine 192.168.1.15. Il est donc inutile de chercher à la contacter (et mettre le masque de sous-réseau à 0.0.0.0 ne résoudrait évidemment pas le problème). Cependant, si deux réseaux physiques ont nécessairement deux adresses de réseau différentes, rien n'empêche de définir, sur un même réseau, plusieurs réseaux logiques. Ainsi, une même carte réseau peut avoir plusieurs adresses IP. La communication avec les machines des différents réseaux logiques se fait alors par l'intermédiaire de la même interface réseau.

Arrivé à ce stade des explications, je sens venir la question suivante : « ?! Euhhh... Mais alors, comment peut-on voir les machines sur Internet ? Je n'ai pas de réseau, et quand je me connecte à Internet, je peux y accéder ! Et même si j'avais un réseau, elles ne feraient certainement pas partie de mon réseau... ».

Explications :

• premièrement, vous avez un réseau, même si vous ne le savez pas. Toute machine appartient généralement au moins à son propre réseau virtuel, sur laquelle elle est la seule machine, et où elle a l'adresse 127.0.0.1 ;

• deuxièmement, effectivement, les machines qui se trouvent sur Internet n'appartiennent pas à votre réseau, que celui-ci existe effectivement ou soit virtuel ;

• troisièmement, toutes les informations que vous envoyez et recevez transitent par un seul ordinateur, celui de votre fournisseur d'accès à Internet. C'est cet ordinateur qui se charge de faire le transfert de ces informations vers les machines situées sur Internet.

C'est donc ici qu'intervient la notion de passerelle (« Gateway » en anglais).

Une passerelle est une machine qui appartient à deux réseaux physiques distincts, et qui fait le lien entre les machines de ces deux réseaux. Les ordinateurs des deux réseaux peuvent communiquer avec la passerelle de part et d'autre, puisqu'elle appartient aux deux réseaux. Les ordinateurs de chaque réseau transmettent à cette passerelle tous les paquets qui ne sont pas destinés à une machine de leur propre réseau. Celle-ci se charge simplement de transférer ces paquets aux machines de l'autre réseau.

Lorsque vous vous connectez à Internet, vous ne faites rien d'autre que de créer un réseau (dont le support physique est la ligne téléphonique), et vous utilisez l'ordinateur que vous avez appelé comme passerelle par défaut. Tous les paquets destinés à un autre réseau que le vôtre (donc, en pratique, tous les paquets si vous n'avez pas de réseau local) sont donc envoyés sur le réseau constitué de votre connexion à Internet et arrivent donc chez votre fournisseur d'accès, qui se charge ensuite de les transmettre aux autres ordinateurs. Notez que celui-ci peut transmettre ces paquets à une autre passerelle à laquelle il a accès et ainsi de suite, jusqu'à ce que la destination soit atteinte.

Dans le cas d'un particulier, le choix du réseau sur lequel les paquets doivent être transmis est très facile à faire puisqu'en général un paquet est soit à destination de la machine locale, soit à destination d'une machine sur Internet. Pour un paquet destiné à la machine locale, le réseau virtuel local est utilisé. Tous les autres paquets sont envoyés sur la connexion Internet. Cependant, il peut arriver qu'une machine ait le choix entre plusieurs passerelles différentes pour envoyer un paquet dont la destination n'est pas sur son propre réseau. Par exemple, les passerelles d'Internet peuvent être elles-mêmes connectées à différents autres réseaux, qui sont eux-mêmes connect s à d'autres réseaux. Un paquet peut donc être acheminé de plusieurs manières à sa destination, selon la topologie du réseau. L'ensemble des réseaux empruntés par un paquet dans son voyage constitue ce qu'on appelle sa route.

Chaque passerelle contribue donc à déterminer la route des paquets en choisissant, pour chaque paquet, l'interface réseau à utiliser pour transmettre ce paquet. Ce choix est fait en suivant un certain nombre de règles basées sur l'adresse destination des paquets. Par exemple, si une passerelle reçoit un paquet dont l'adresse destination est 129.46.10.15, et qu'elle est elle-même connectée à un réseau possédant cette machine, elle transmettra bien évidemment ce paquet sur ce réseau. Si en revanche elle ne peut localiser la machine cible sur l'un de ses réseaux, elle l'enverra à une autre passerelle à laquelle elle a accès. Le choix de cette passerelle est en général déterminé par des règles de la forme suivante : « Tous les paquets destinés au sous-réseau 129.46.0.0 doivent être envoyés vers la passerelle 193.49.20.1 du réseau 193.49.20.0 ». Notez qu'à chaque étape de la route, seules les passrelles de l'étape suivante peuvent être choisies comme relai.

Ainsi, si la passerelle est connectée à trois réseaux d'adresses respectives 192.168.1.0, 193.49.20.0 et 209.70.105.10, elle transférera le paquet à destination de 129.46.10.15 à la passerelle 193.49.20.1. La transmission effective du paquet à cette passerelle se fera ensuite selon le protocole réseau bas niveau utilisé sur le réseau 193.49.20.0. Autrement dit, une passerelle est une machine qui, contrairement aux machines classiques, accepte de recevoir des paquets qui ne lui sont pas directement adressés, et de les traiter en les réémettant vers leur destination ou vers une autre passerelle, selon les règles de routage qu'elle utilise.

Les règles utilisées par les passerelles sont stockées dans ce qu'on appelle des tables de routage. Les tables de routage peuvent être configurées statiquement dans la configuration des passerelles, c'est-à-dire initialisées dans les fichiers de configuration et ne jamais être modifiées. Cette technique convient parfaitement pour les petits réseaux. Elle se révèle cependant insuffisante sur les passerelles d'Internet. En effet, si les réseaux empruntés par une route sont saturés, voire hors service, il peut être intéressant d'utiliser une autre route. Ces passerelles utilisent donc des tables de routage dynamiques, qui sont automatiquement mises à jour en fonction de l'état du réseau. Bien que Linux puisse parfaitement effectuer ce type de routage, c'est une configuration réservée à un usage spécifique de Linux. Ce document ne traitera donc pas du routage dynamique.

Le problème des adresses IP est qu'elles ne sont pas très parlantes pour les êtres humains : que peut donc signifier 192.147.23.2 ? Pas grand chose... C'est pour cela qu'on affecte des noms de machines plus humains, comme par exemple krypton.andromede.galaxie. Ces noms suivent une convention de nommage bien précise. En général, le premier nom est le nom de la machine elle-même, et la suite du nom constitue ce qu'on appelle le domaine dans laquelle la machine se trouve. Ainsi, dans l'exemple précédent, krypton est le nom d'une machine, et andromede.galaxie est le nom de son domaine. En général, il existe plusieurs machines dans un même domaine, on pourrait donc également avoir altair.andromede.galaxie par exemple (malheureusement pour mon exemple, l'étoile Altaïr ne se trouve pas dans la galaxie d'Andromède, mais bon...). Souvent, les noms de domaines sont des noms de sociétés. La dernière partie du nom de domaine permet également de déterminer la nature du domaine, ou sa localisation. Par exemple, l'extension .com indique clairement que le domaine est de nature commerciale (de surcroît, il s'agit sans doute d'une société américaine, l'extension .com étant réservée aux États-Unis). De même, l'extension .gov est utilisée pour les organismes gouvernementaux américains, et l'extension .edu pour les universités ou les écoles américaines. L'extension .org est utilisée pour les organisations non commerciales. Enfin, les noms de domaines des autres pays que les États-Unis utilisent quasiment systématiquement une extension indiquant leurs pays d'origine. Ainsi, .fr représente la France, .uk les Royaumes-Unis, etc. Notez que la notion de domaine est a priori distincte de la notion de réseau.

La question technique qui se pose avec ces conventions de nommage « humaines » est de savoir comment déterminer, à partir d'un nom littéral, l'adresse IP de la machine correspondante. Cette opération n'est pas simple, et en fait elle est effectuée de deux manières :

• soit la machine locale demande à une autre machine qu'elle connaît d'effectuer la recherche de l'adresse du correspondant ;

• soit elle dispose d'une liste de noms et d'adresses lui permettant de déterminer directement les adresses de ses interlocuteurs.

9.1.3. Le protocole TCP

Nous avons vu que le protocole IP fournit les briques de bases de toute la communication réseau sous Unix (et Internet). Ses principales fonctionnalités sont le découpage des informations en paquets de taille suffisamment petite pour pouvoir transiter sur tous les types de réseaux physiques, la gestion des destinations des paquets à l'aide des adresses IP, et le choix de la route permettant d'acheminer les paquets à destination. En revanche, il est incapable d'assurer les services plus évolués comme la gestion de l'ordre d'arrivée des paquets et la gestion de la fiabilité du transfert des informations. C'est donc à des protocoles plus évolués, eux-mêmes encapsulés dans IP, d'effectuer ces tâches. L'un des protocoles les plus importants est le protocole TCP (abréviation de l'anglais « Transfer Control Protocol »). Ce protocole se charge d'établir les connexions entre deux ordinateurs, et assure la fiabilité des informations transmises et l'arrivée des informations dans leur ordre d'envoi. Il existe d'autres protocoles, moins connus que TCP mais tout aussi importants. On retiendra en particulier les deux protocoles suivants :

• UDP (abréviation de l'anglais « User Datagram Protocol »), qui permet d'émettre des datagrammes sur le réseau, qui sont de simples paquets de données (c'est un protocole semblable à IP, destiné aux applications) ;

• ICMP (abréviation de « Internet Control Message Protocol »), qui est utilisé essentiellement pour transmettre des messages de contrôle du fonctionnement des autres protocoles (il est donc vital).

Les services réseau des machines sont organisés en couches logicielles, qui s'appuient chacune sur la couche inférieure. Ainsi, TCP utilise IP, qui lui-même utilise le pilote qui gère l'interface réseau. Du fait que ces couches s'appuient les unes sur les autres, on appelle souvent l'ensemble de ces couches une pile (« stack » en anglais). Vous avez peut-être déjà entendu parler de la pile TCP/IP. Lorsqu'un service réseau d'une machine n'est plus accessible, il se peut que ce service réseau ait planté. Si tout un ensemble de services réseau ne fonctionne plus, c'est certainement une des couches logicielles qui est plantée. Par exemple, une machine peut répondre à la commande ping (classiquement utilisée pour tester les connexions réseau) et ne plus accepter la plupart des connexions réseau. Cela signifie simplement que la couche TCP ne fonctionne plus, et que la couche ICMP (utilisée par ping) est toujours valide. Évidemment, si la couche IP tombe en panne, la machine ne sera plus accessible du tout, sauf éventuellement avec d'autres protocoles réseau complètement différents (IPX, Appletalk, etc.).

Seuls les mécanismes du protocole TCP seront détaillés dans la suite de ce document. Le protocole TCP est en effet utilisé par un grand nombre de services, ce qui en fait certainement le plus connu.

Le protocole TCP utilise la notion de connexion. Une connexion est un canal de communication établi entre deux processus par TCP. Comme les processus sont susceptibles d'utiliser plusieurs connexions simultanément, TCP fournit la possibilité de les identifier par un numéro unique sur la machine, compris entre 0 et 65535. Chaque numéro identifie ce qu'on appelle un port TCP. Quand un processus désire établir une connexion avec un autre, il utilise un de ses ports et essaie de se connecter sur le port du deuxième processus.

Il faut bien comprendre que les deux numéros de ports utilisés ne sont a priori pas les mêmes pour les deux processus. Évidemment, il est nécessaire que les processus clients connaissent les numéros de port des processus serveurs auxquels ils se connectent. Les numéros de ports sont donc affectés à des services bien définis, et les serveurs qui fournissent ces services doivent bien entendu utiliser ces numéros de ports. Ainsi, il est possible de déterminer de manière unique un programme serveur sur un réseau avec l'adresse IP de la machine sur laquelle il fonctionne et le numéro de port qu'il écoute pour les connexions extérieures. Les clients qui se connectent savent donc parfaitement à quel service ils accèdent lorsqu'ils choisissent le numéro de port destination. Leur propre numéro de port est en général choisi par le système, afin d'éviter tout conflit avec un autre processus de la même machine.

Une fois établie, une connexion TCP permet d'effectuer des communications bidirectionnelles. Cela signifie que le client et le serveur peuvent tous deux utiliser cette connexion pour envoyer des données à l'autre. Le client envoie ses données sur le port destination du serveur, et le serveur peut renvoyer les résultats au client en utilisant le port de celui-ci. Les paquets TCP disposent donc toujours d'un port source (c'est-à-dire le port TCP de l'émetteur), et d'un port destination (le port du récepteur). Ainsi, le récepteur peut renvoyer sa réponse en utilisant le port source comme port de destination du paquet renvoyé, et inversement.

Comme il l'a déjà été dit, le protocole TCP s'assure que les informations transmises arrivent à bon port (c'est le cas de le dire !). Pour cela, il utilise un mécanisme d'accusés réception, qui indiquent à l'émetteur si le destinataire a bien reçu chaque paquet envoyé. Si l'accusé réception n'est pas reçu dans un temps fixé, le paquet est ré-émis. Un paquet reçu en double à cause d'un retard dans la communication de l'accusé réception est tout simplement ignoré. La fiabilité des informations est également assurée. Cette fiabilité est réalisée par un mécanisme de sommes de contrôle. Si le récepteur constate que la somme de contrôle des données reçues n'est pas celle que l'émetteur a calculé, il rejette le paquet parce qu'il sait que les informations ont été corrompues pendant la transmission. Enfin, TCP s'assure que les informations émises en plusieurs passes sont bien reçues dans leur ordre d'émission. Cette réorganisation se fait grâce à une numérotation des paquets (cette numérotation sert également à détecter les paquets reçus en double). Elle peut paraître inutile, mais la vitesse d'arrivée des paquets est hautement dépendante de la route IP qu'ils prennent pour parvenir à destination. Les paquets qui arrivent en avance sont donc mémorisés jusqu'à ce que tous les paquets qui les précèdent soient reçus.

9.1.4. Les protocoles de haut niveau

TCP fournit donc les fonctionnalités requises pour la plupart des services réseau existant. Il est logique que ceux-ci s'appuient sur lui pour effectuer leur travail. Cependant, il ne se charge que de communiquer les informations, rien de plus. Des protocoles de plus haut niveau ont donc été créés. Leur valeur ajoutée provient souvent du formatage et de la structuration des flux de données échangés.

La plupart des services réseau définissent donc un protocole qui leur est propre. Il est d'ailleurs assez courant de confondre le service et le protocole, tellement ils sont intrinsèquement liés. Ainsi, le service FTP utilise le protocole FTP (« File Transfer Protocol », protocole de transfert de fichiers), les serveurs Internet utilisent essentiellement le protocole HTTP (« Hyper Text Transfer Protocol », protocole de transfert d'hypertexte), le service de courrier électronique utilise les protocoles POP (« Post Office Protocol ») pour la réception des courriers et SMTP (« Simple Mail Transfer Protocol ») pour leur envoi. Cette liste de protocoles n'est pas exhaustive, et de nouveaux services apparaissent régulièrement. Les protocoles de haut niveau ne seront donc pas décrits dans ce document.

Les protocoles de haut niveau transmettent, en général, toutes leurs données en clair sur le réseau. Cela comprend non seulement les données applicatives, mais également les noms d'utilisateurs et les mots de passe. Toute personne ayant physiquement accès au réseau ou à une machine par laquelle les paquets passent peut donc, s'il le désire, récupérer tous les mots de passe avec une simplicité extrême (il existe même des programmes spécialisés pour cela). Il est donc inconcevable d'utiliser tous ces protocoles sans prendre de précautions particulières. Heureusement, il est possible d'encapsuler les protocoles dans un réseau virtuel qui, lui, transmet les données sous forme cryptée. L'outil le plus utilisé de nos jours est ssh (abréviation de l'anglais « Secure SHell »), qui permet de se connecter sur une machine et de travailler à distance en toute sécurité. Il en existe plusieurs implémentations, dont au moins une libre : OpenSSH. Nous verrons comment configurer et utiliser OpenSSH pour améliorer la sécurité du réseau dans la Section 9.2.8.4.