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1 Cours Réseaux et télécoms L3/Info + Miage Internet : comment ça marche ? Ense

1 Cours Réseaux et télécoms L3/Info + Miage Internet : comment ça marche ? Enseignants : Claude Jard : CM, TD, TP Charles Bouvet : CM (Orange) Salima Hamma : TD, TP Marie Pelleau : TD Benjamin Martin : TP Thomas Vincent : TP 2 Une vue “système” des réseaux Des applications vers le réseau : quelques protocoles clés de l’Internet – Cours 0 : état, enjeux – Cours 1 : les applications pratiques de l’Internet – Cours 2 : la couche de transport, étude de TCP – Cours 3 : la couche réseau et le routage – Cours 4 : la couche liaison et l’accès au canal de transmission – Cours 5 : boucle locale, ADSL et Wifi : vision opérateur – Cours 6 : la sécurité dans les réseaux Objectifs : – Comprendre les mécanismes de base sous-jacents aux applications communicantes – Connaître les enjeux et les difficultés 3 - le Web comme une gigantesque base de données construite collectivement - une myriade d’objets communicants (entre eux et avec les personnes) - des défis techniques pour l’autogestion des infrastructures et l’adaptation des protocoles - des défis sociétaux : nouveaux usages, sécurité, vie privée, … Cours 0 : le contexte … 4 • Effet de famille : un réseau de messagerie est d’autant plus utile qu’on peut y joindre d’avantage d’utilisateurs. L’attraction détermine le volume des nouveaux entrants (dérivée proportionnelle à la taille -> croissance exponentielle de l’effet boule de neige) • Effet de marché : plus il y a d’utilisateurs, plus il y a de services offerts Pourquoi l’Internet grandit ? “Connectivity is its own reward” [Rutkowski, Internet Society] 5 Pourquoi l’Internet grandit ? “Connectivity is its own reward” [Rutkowski, Internet Society] • Choix techniques : les architectes se sont attachés à construire le réseau le plus solidement possible, afin de garantir qu’il puisse croître – Élimination de tout point central – Les routeurs sont les briques de base (ordinateurs spécialisés chargés de relayer les messages de proche en proche) – Le calcul des chemins les plus courts est réalisé de façon répartie en fonction des informations disponibles chez les voisins Internet dans le monde 6 Facebook dans le monde 7 Les sites Web dans le monde 8 9 Quelques chiffres • Google est le site le plus visité au monde (gogol=10100), 40000 requêtes par seconde • 30000 milliards de documents indexés • Plus d’un petaoctets (1015 octets) nécessaires pour stocker le cache des pages Web référencées (de l’ordre du nombre de grains de sable de la plage de la Baule) • Google posséderait plus de 2 millions d’ordinateurs dans plus de 100 fermes de serveurs autour de la planète. La puissance de calcul requise pour l’indexation dépasse désormais celle pour le calcul scientifique… • Avènement du « green computing » 10 Quelques chiffres • La population d'internautes dans le monde a dépassé 2,5 milliards en 2012 (1,5 milliard en 2011) • Pénétration : Etats-Unis, Océanie, Europe, Amérique du sud, Moyen-orient, Asie, Afrique • 1 milliard de noms de domaines • Nombre moyen de pages Web par site : quelques centaines • Ipcalyspe actuel... • Vertige : Cerveau humain : 100 milliards de neurones, 1015 connexions. Vitesse influx nerveux : 100m/s 11 Les cartes de l’Internet : un nouveau territoire à découvrir… 12 Structure physique de l’Internet : l’épine dorsale “Mbone” 13 Le réseau de la recherche en France (RENATER) 14 Le réseau de la recherche en Ile de France 15 16 L’interconnexion Internet 17 L’organisation des grands collectifs sur Internet : trois cercles des innovations ascendantes Nébuleuse des contributeurs Noyau des innovateurs Cercle des réformateurs 18 La surprise des graphes petits mondes … 19 Le monde est petit… • Expérience du psychologue Stanley Milgram en 1967 • 300 personnes sélectionnées aléatoirement doivent faire parvenir une lettre à une personne donnée de Boston • Règle : on ne peut envoyer une lettre qu’à quelqu’un que l’on connaît Manuel (Rio) Julio Claude Philippe (Rennes) Meilleur ami de A fait un stage avec Cousin de 20 Résultats • 20% des lettres sont arrivées • Elles sont arrivées en 6 étapes max seulement ! Caractéristiques des petits mondes : 1. Des chemins courts existent, 2. Les gens sont capables de les trouver Les messages se déplacent sur un réseau social 21 Grande connexité des petits mondes Distance moyenne entre 2 noeuds Réseau Nombre de noeuds Nombre de liens Distance moyenne (L) (<< #noeuds) Co-signature des articles en biologie 1 520 251 11 803 064 4.9 Le Web Altavista (2000) 203 549 046 2 130 000 000 16.1 22 Phénomène de groupes • “Les amis de mes amis sont mes amis” : beaucoup de triangles • Mesure possible de connectivité (“Clustering”) : C = 3 #triangles / #triplets connectés Parties du graphe de l’Internet : C = 0.11 (sur un graphe aléatoire pur : 0.0001) 23 La distribution des degrés • Loi de “puissance” : le nombre de noeuds de degré k est en k-a 24 Un sous-graphe du Web [Broder et al. 2000] 25 Modèle de Watts et Strogatz [Nature 1998] 1. Un anneau de n noeuds 2. Chaque noeud est en plus connecté à ses k voisins les plus proches 3. Recablage aléatoire L = n/k C = 3/4 L = log n/log k C = 2k/n 26 Modèle dynamique • Le modèle de Watts et Strogatz ne retrouve pas la loi de puissance des degrés • Plus de réalisme peut être obtenu par la simulation de la croissance du réseau (modèle dynamique) • Stratégie de “l’attachement préférentiel” [Albert et Barabasi 1999] : – Le réseau croît continuellement, – Les nouveaux noeuds s’attachent préférentiellement aux sites déjà bien connectés (“on ne prête qu’aux riches”) • Le phénomène de groupe reste un peu trop faible… 27 Puits 21,5% A quoi ressemble le graphe du Web ? • De façon macroscopique : c’est un “nœud papillon”. Avant cette découverte, on pensait pouvoir aller de n’importe quelle page à n’importe quelle autre. En fait, à partir du cœur, on n’accède qu’à la moitié du Web. Les liens peuvent aussi être très longs (900 clicks). Sources 21,5% Noyau fortement Interconnecté 27,2% Branches 21,5% Composantes déconnectées 8,3% 28 A quoi ressemble le graphe du Web ? • Des structures microscopiques : fans stars • Une page contient en moyenne 11 liens • La probabilité qu’une page contienne i liens est proportionnelle à i-2.1 (5 fois de moins de pages avec 9 liens qu’avec 1) 29 L’histoire… 30 Au commencement... • En 1957, l'URSS est la première des deux super-puissances à envoyer un satellite artificiel dans l'espace : c'est le fameux Spoutnik. Traumatisés, les états-Unis forment au sein du Département de la défense un groupe appelé ARPA (“Advanced Research Projects Agency”), constitué de scientifiques, chargé de concevoir des innovations technologiques appliquées à l'armée. • En 1962, l'US Air Force demande à un groupe de chercheurs de RAND (de “Research ANd Development”, association non lucrative visant à développer les sciences et l’éducation aux états-Unis) de concevoir un réseau capable résister à une frappe nucléaire massive, afin de pouvoir riposter à son tour. • La solution est un système décentralisé, qui permet au réseau de continuer à fonctionner même si une ou plusieurs machines est touchée. L'idée de décentralisation est due à Paul Baran. Plus précisément, c'est lui qui pensa à un système où chaque machine, maillon d'un réseau en toile d'araignée, chercherait, à l'aide de paquets de données dynamiques, la route la plus courte possible d'elle-même à une autre machine, et où elle patienterait en cas de “bouchons”. Le projet de Paul Baran est refusé par les militaires et ce n'est que 6 ans plus tard qu'il se concrétise. 31 Paul Baran 32 Premières briques... 1969 : ARPANET • L'Arpanet, un réseau décentralisé se met en place sur commande de l'ARPA à BBN (Bolt Beranek and Newman Inc., une SSII de Cambridge, Mass.). Il comprend quatre grands centres universitaires américains : – UCLA (Université de Californie à Los Angeles) – SRI (Institut de recherche de Stanford) – UCSB (Université de Californie à Santa Barbara) – l'Université de l'Utah • Ces quatre centres étaient reliés par des câbles 50Kbps, et utilisaient le NCP (“Network Control Protocol”). • La date conventionnelle pour la “naissance d'Internet”, c'est la date de publication de la première RFC (“Request For Comments of the Internet Engineering Task Force”), le 7 avril 1969. 33 UCLA 34 Premières briques... 1971 : le courrier électronique • 1971 : le courrier électronique (“killer application”). C'est Ray Tomlinson, de BBN, qui en est l'inventeur. A l’époque, Tomlinson travaille sur un système permettant à un utilisateur d'une machine de laisser un message à un autre utilisateur de la même machine (Post-It sur l’écran). En même temps, il teste un logiciel de transfert de fichiers via l'Arpanet. C'est en réunissant les deux concepts qu'il invente le courrier Èlectronique. C'est également lui qui choisit l’arrobe (le fameux glyphe “@”) comme séparateur pour les adresses électroniques. • Anecdote : que contenait le premier courrier électronique jamais envoyé ? Le premier message télégraphique de uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-reseaux-mit2.pdf