Exercices: Comment voyage l'information

Qu'est-ce qu'une adresse IP ? L'expliquer avec vos propres mots en utilisant la comparaison avec l'adresse postale d'une maison : quel rôle joue chacune et pourquoi elles sont nécessaires pour que les données arrivent à destination.

Lorsque vous regardez une vidéo sur une plateforme en ligne, il y a deux acteurs : votre téléphone (le client) et l'ordinateur de la plateforme (le serveur). Expliquer ce que fait chacun à ce moment-là, qui demande et qui répond.

La figure montre le trajet d'un message depuis votre téléphone jusqu'à un serveur, avec un nuage intermédiaire caché par un point d'interrogation, comme le montre le schéma.

Que représente le nuage marqué d'un « ? » ? Ordonner et décrire les étapes du trajet du message depuis le téléphone jusqu'au serveur, et expliquer pourquoi le message voyage divisé en plusieurs paquets au lieu d'être envoyé en entier.

Indiquer qui joue le rôle de client et qui celui de serveur dans chaque situation : (a) vous demandez la page météo depuis le navigateur ; (b) vous envoyez une photo dans votre cloud ; (c) vous regardez une vidéo sur une plateforme. Expliquer dans chaque cas qui demande et qui répond.

L'adresse IP 192.168.1.35 comporte quatre nombres séparés par des points. La comparer à une adresse postale (« 12, rue Principale, 3e étage, porte A ») et expliquer dans les grandes lignes quel rôle joue chaque partie pour que les données trouvent le bon appareil.

Expliquer avec vos propres mots ce qu'est un serveur et expliquer pourquoi les serveurs des grandes plateformes sont allumés vingt-quatre heures sur vingt-quatre dans des salles climatisées avec alimentation électrique de secours.

En visitant un site web, le message « erreur 404 : page non trouvée » apparaît. Qui envoie ce message, votre navigateur ou le serveur ? Expliquer ce qui s'est passé pendant le trajet de votre requête pour que cette réponse arrive.

Ordonner les étapes d'une visite sur une page web et expliquer chacune : (a) le serveur envoie la page ; (b) vous saisissez l'adresse dans le navigateur ; (c) le navigateur affiche la page à l'écran ; (d) votre requête voyage sur internet jusqu'au serveur.

Une photo est envoyée découpée en paquets numérotés qui peuvent arriver à destination dans le désordre. Expliquer comment le récepteur peut reconstituer parfaitement la photo et ce qui se passe selon vous si l'un des paquets se perd en chemin.

Une vidéo occupe $700\ \text{Mo}$ et votre connexion télécharge à $50\ \text{Mo}$ par seconde. Calculer le temps théorique de téléchargement avec la division $\frac{700\ \text{Mo}}{50\ \text{Mo/s}}$ puis expliquer deux raisons pour lesquelles, en pratique, il faut souvent plus de temps que celui calculé.

Vous envoyez un message depuis votre téléphone vers le téléphone d'un ami qui habite dans une autre ville. Écrire la chaîne complète des éléments par lesquels passe le message (votre téléphone, votre box, internet, le serveur de l'application, la box ou l'antenne de votre ami, son téléphone) et indiquer à quel endroit le message change de réseau.

La figure montre trois paquets qui partent dans l'ordre d'un téléphone et arrivent dans le désordre au serveur, qui les remet dans l'ordre, comme le montre le schéma.

Expliquer comment le serveur parvient à reconstituer le message dans le bon ordre en observant les numéros des paquets, et raisonner sur ce qui se passe selon vous si le paquet 1 met beaucoup plus de temps que les autres à arriver.

Un film occupe $1\,400\ \text{Mo}$ et votre connexion télécharge à $40\ \text{Mo}$ par seconde. Calculer le temps théorique de téléchargement avec la division $\frac{1\,400\ \text{Mo}}{40\ \text{Mo/s}}$. Raisonner ensuite pour dire si, avec une connexion deux fois moins rapide, vous pourriez regarder le film en direct sans coupures, sachant que la vidéo en ligne consomme environ $20\ \text{Mo}$ par seconde.

Le « ping » mesure le temps que met un message pour faire l'aller-retour : un serveur proche affiche $0,02\ \text{s}$ et un serveur situé sur un autre continent, $0,25\ \text{s}$. Expliquer ce que signifient ces chiffres pour un jeu en ligne, où chaque milliseconde compte, et pourquoi bien choisir le serveur améliore la partie.

Quand trente élèves téléchargent le même fichier en même temps dans la salle, tout est lent. Expliquer quelle ressource tous ces ordinateurs partagent (la bande passante de la connexion de l'établissement) et proposer deux solutions que le professeur pourrait utiliser pour que le téléchargement ne paralyse pas la classe.

Un message de dix mots et une photo de $3\ \text{Mo}$ voyagent par le même réseau jusqu'au même téléphone. Expliquer pourquoi la photo met plus de temps bien qu'elle suive « le même chemin », et calculer combien de paquets de $1\ \text{Mo}$ seraient nécessaires pour l'envoyer, en le comparant au message texte, qui tient dans un seul.

Chez vous, vous avez une console avec l'IP privée 192.168.1.15 et un ordinateur avec l'IP 192.168.1.20, tous deux connectés à la box. Votre ami essaie de vous inviter à une partie directe en saisissant depuis chez lui l'IP « 192.168.1.15 », mais le jeu lui renvoie une erreur de connexion introuvable.

1. a) Expliquer à votre ami pourquoi cette adresse ne lui permettra jamais d'atteindre votre console depuis l'extérieur de votre logement.
2. b) Si, depuis l'ordinateur et depuis la console, vous allez en même temps sur le site « quelleestmonip.com », verrez-vous la même adresse ou des adresses différentes ? Justifier votre réponse en expliquant le rôle d'intermédiaire que joue la box.

Dans la salle de technologie, vous retransmettez un match en direct par vidéo et, en même temps, vous téléchargez une mise à jour logicielle de 1,5 Go. Le réseau de l'établissement subit des interférences momentanées et 2 % des paquets de données transmis sont perdus.

1. a) Prévoir ce qui se passera dans chaque cas si l'application décide de continuer sans réclamer les paquets perdus : cela affectera-t-il de la même façon la vidéo et le fichier d'installation ? Justifier l'effet dans chacun.
2. b) Justifier pourquoi le service vidéo préfère perdre définitivement des paquets plutôt que d'en demander le renvoi, alors que dans le téléchargement du fichier ce serait inacceptable.

Vous envoyez à un camarade deux messages vocaux consécutifs par une application de messagerie : le premier dit « On se retrouve à la bibliothèque » et le second « À cinq heures ». Pourtant, l'application de votre camarade reçoit les données du second message avant celles du premier.

1. a) Expliquer ce qui s'est passé dans les routeurs et les câbles intermédiaires d'internet pour que le second message double le premier pendant le trajet.
2. b) Concevoir une solution technique : quelle donnée indispensable l'émetteur doit-il inclure dans l'en-tête de chaque paquet pour que le téléphone récepteur les organise et les lise toujours dans l'ordre où ils ont été enregistrés ?

Observer le schéma suivant des connexions entre routeurs d'internet pour envoyer un fichier depuis votre collège (A) jusqu'à un serveur (F) :

A ── B ── D ── F

│ │ │ │

└─── C ── E ───┘

1. a) Pendant le transfert, une panne coupe la ligne entre B et D. Justifier si votre envoi sera entièrement annulé ou s'il pourra aboutir, en indiquant l'itinéraire de secours que suivront les paquets.
2. b) Un camarade affirme : « Ce serait plus rapide et plus sûr de tirer un seul câble direct de A jusqu'à F sans passer par d'autres nœuds intermédiaires. » Réfuter son affirmation en apportant deux inconvénients techniques d'une conception de réseau de ce type.

Pendant une visioconférence avec un établissement scolaire au Japon, la vitesse de téléchargement de votre connexion chute brutalement de 100 Mbps à 0,5 Mbps. À cet instant, vous utilisez en même temps le chat textuel et la caméra en direct.

1. a) Prévoir le comportement des deux services : lequel continuera à fonctionner normalement et lequel défaillera ? Justifier votre prévision en comparant le volume de données nécessaire à chacun.
2. b) Pour éviter que l'appel ne soit coupé, l'application baisse automatiquement la résolution de la vidéo à 240p. Justifier comment cette mesure permet à la communication de se poursuivre de façon fluide malgré la lenteur du réseau.

Un musée des sciences organise une retransmission astronomique mondiale avec son serveur principal à Madrid. À l'heure de l'événement, 300 000 utilisateurs d'Amérique, d'Asie et d'Europe se connectent en même temps et le site web ne répond plus, saturé.

1. a) Proposer une solution technique fondée sur la distribution de copies du site (serveurs miroirs) sur différents continents et justifier pourquoi un utilisateur de Tokyo verra la page bien plus rapidement avec ce système.
2. b) Prévoir ce qui se passera pour les utilisateurs français si le serveur réplique de Paris subit une coupure d'électricité totale. Se retrouveront-ils sans accès au site ? Justifier comment le réseau doit réagir face à cette panne.

Une boutique en ligne annonce des billets à prix réduit à partir de 10 h 00. À 10 h 01, le serveur reçoit 95 000 requêtes par seconde ; la page ne se charge plus et affiche une erreur de connexion à la plupart des utilisateurs.

1. a) Expliquer ce qui s'est passé avec le serveur et ce que signifie qu'un « goulot d'étranglement » se soit produit dans ce cas.
2. b) Concevoir deux mesures techniques complémentaires que la boutique devrait appliquer pour la prochaine vente (l'une visant à renforcer sa capacité en serveurs et l'autre à organiser l'accès des acheteurs sans faire s'effondrer le système).

Vous allez réaliser une expérience en classe pour vérifier empiriquement comment la saturation du réseau Wi-Fi influence le temps de téléchargement des données.

1. a) Concevoir l'expérience en définissant : la variable que vous allez modifier délibérément (variable indépendante), la variable que vous mesurerez (variable dépendante) et deux conditions que vous devez maintenir strictement constantes dans tous les essais pour que les données soient fiables.
2. b) Si, avec 1 ordinateur connecté, un fichier de 250 Mo met 5 secondes à se télécharger, prévoir en raisonnant ce qui se passera pour le temps de téléchargement si les 25 élèves de la classe téléchargent ce même fichier exactement en même temps. Justifier votre réponse en expliquant comment le point d'accès répartit sa capacité.