Comment fonctionne internet

Aucune technologie n'a autant bouleversée les modes de vie depuis les années 90.

Le pourcentage de population qui a accès à internet a doublé entre 2014 et 2025, jusqu'à atteindre 73.2% de la population mondiale en octobre 2025. Internet est un réseau utilisé par plus de 6 milliards de personne mais son fonctionnement reste opaque.

Le but de cet article est de comprendre en détail comment fonctionne internet.

Internet est le réseau qui permet de connecter les appareils entre eux. Le web (ou World Wide Web) représente les espaces accessibles sur Internet, comme Wikipédia.

C'est un ensemble de page accessible avec une URL qui commence par HTTP. Cette abréviation correspond à un protocole (HyperText Transfer Protocol) qui standardise la façon dont les ordinateurs communiquent entre eux sur le web. Tous les appareils s'adaptent à ce protocole universel.

Requêtes et réponses

Pour commencer, l'exemple le plus simple est celui d'un utilisateur se rendant sur Wikipédia. En cliquant sur une page Wikipédia, un utilisateur envoie une requête à un serveur (que l'on peut considérer comme un ordinateur) de Wikipédia. En retour, le serveur répond à l'appareil. Cette communication se fait sous forme de paquets, que l'on abordera en détail plus tard.

Ces paquent font un voyage en plusieurs étapes. Tout d'aborde, un appareil se connecte à internet. Ensuite, une box internet est reliée à une fibre optique qui fait le lien avec le serveur demandé. Les paquets parcourent des centaines, voire des milliers de kilomètres à travers la fibre optique jusqu'au serveur. Le serveur traite ensuite la demande initiale et renvoie la réponse qui parcours le chemin en sens inverse.

Se connecter à internet

Les appareils ont 3 moyens d'accéder à internet (Wi-Fi, Ethernet, 4G/5G). Le fonctionnement est légèrement différent entre chaque méthode de connexion.

Le Wi-Fi

Depuis un endroit fixe, accéder à internet requiert une box internet. Une box internet contient notamment :

Le modem. Il convertit les données numériques de l'appareil en ondes radio pour les envoyer au serveur.
Le routeur. Il gère le trafic et dirige les données entre les appareils en attribuant des adresses IP et en gérant le trafic.

Chaque appareil éligible au Wi-Fi a une carte Wi-Fi. Cette carte capte les ondes radio émises par la box.

La carte et la box sont des émetteurs-récepteurs paramétrés sur les mêmes fréquences (2,4GHz ou 5GHz). Pour capter les signaux d'autres appareils, un appareil doit être sur la même fréquence afin d'échanger des informations.

La fréquence mesure le nombre de répétitions par seconde de l'onde. Elle est mesurée en Hertz. Pour internet, ce sont des fréquences dites basses. Plus la fréquence est haute, plus la portée des ondes est faible. Par exemple, les Wi-Fi en 5GHz permettent d'avoir un Wi-Fi plus rapide, mais dans un rayon plus petit.

Beacons

Les box vont émettre des balises (beacons) par ondes radio. Toutes les 0,1 seconde, une balise est envoyée aux cartes Wi-Fi pour détecter le réseau.

Cette connection quasi-permanente permet de mesurer la puissance de la balise reçue, ce qui permet d'afficher la qualité du réseau avec les barres de connexion.

Chaque appareil a une quantité maximale de mégabits par seconde qu'il peut supporter, ce qui permet à la box de s'adapter aux générations d'appareils.

Les beacons sont encodés en binaire (contenu composé de 0 et 1. Par exemple, la lettre "A" en binaire est 01000001). Ils sont transmis sous forme d'ondes radio. Pour transmettre les informations binaires, les composantes de l'onde sont modifiées.

Les 0 et les 1 deviennent facilement distinguables, ce qui permet à l'appareil de bien retransmettre les informations reçues.

Adresse IP

Internet repose sur les adresses IP. Comme une adresse physique, c'est ce qui permet de savoir où envoyer et recevoir les informations.

Un réseau Wi-Fi donne accès a plusieurs appareils, il doit donc assigner une adresse IP a chaque appareil. Cette possibilité vient d'un serveur DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Ce serveur est directement intégré dans le routeur. La réponse arrivera donc sur votre appareil plutôt que sur la smart TV du salon.

En ligne, les requêtes viennent d'une adresse IP publique, qui est celle du routeur. Le serveur ne sait jamais quel appareil fait la requête grâce au NAT. Le NAT (Network Address Translation) permet de transformer une adresse IP publique en adresse IP privée et inversement.

5G

Sans accès à un réseau Wi-Fi, les données mobiles prennent le relais et permettent de rester connecté à internet.

Chaque téléphone a un modem, qui permet à la fois de téléphoner et d'accéder aux données mobiles. Tous les modem ne sont pas compatibles par défaut avec la 5G. La 5G utilise de nouvelles fréquences, notamment pour répondre à l'augmentation du trafic. Les modems 4G ne peuvent pas traiter ces nouvelles fréquences.

Le modem détecte les antennes relais 5G a proximité. Chaque antenne diffuse en continu un "signal de balise" qui contient des informations d'identification : l'opérateur, le type de réseau (5G, 4G, 3G), la puissance du signal, etc.

La carte SIM sert d'authentification et permet d'utiliser le signal des opérateurs autorisés. Même si plusieurs antennes-relais sont disponibles, le modem choisit la meilleure. C'est le handover, le processus qui permet au téléphone de basculer automatiquement d'une antenne à une autre pour maintenir la meilleure connexion.

La portée des antennes-relais dépend de la fréquence utilisée. Avec les fréquences basses (700 MHz), les antennes peuvent fonctionner jusqu'à 15km en campagne, contre 3 km en ville à cause des obstacles. Plus la fréquence augmente, plus la portée des ondes diminue. Les antennes 5G de fréquence moyenne ont une portée de 400m à 1,2 km.

Comme pour le Wi-Fi, l'opérateur gère un serveur DHCP qui assigne une adresse IP à l'appareil connecté. Néanmoins, l'adresse IP est publique, contrairement au Wi-Fi. L'antenne-relais sert ensuite de pont entre l'appareil et internet, elle transmet les données via la fibre optique.

Maintenant que l'appareil est connecté à internet via Wi-Fi ou 5G, voyons comment il communique avec les serveurs distants.

Atteindre les serveurs

Ce chemin est paradoxalement très rapide malgré la distance. Les serveurs peuvent être à l'autre bout du monde. Rapide car ces milliers de kilomètres sont parcourus en quelque secondes.

L'appareil émetteur envoie la requête à la box internet. La box internet doit maintenant accéder aux serveurs.

Les paquets

La communication entre les appareils et les serveurs se fait sous forme de paquets. En cliquant sur une page Wikipedia, un paquet est envoyé au serveur. Il contient :

Un en-tête (header)
- L'adresse IP source
- L'adresse IP du destinataire
- Les numéros de séquence
- Le protocole d'échange
- La longueur du paquet

Le contenu (payload)

GET /wiki/Tour_Eiffel HTTP/1.1
Host: fr.wikipedia.org
User-Agent: Mozilla/5.0 (iPhone; CPU iPhone OS...)
Accept: text/html,application/xhtml+xml...
Accept-Language: fr-FR,fr;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Cookie: []
Connection: keep-alive

Les paquets fonctionnent pour les requêtes et les réponses. La requête est assez petite tandis que la réponse du serveur est plus grande. La réponse charge tout le code nécessaire (notamment des fichiers de langages de programmation tels que HTML, CSS, JavaScript) ainsi que les images / vidéos.

Un paquet peut contenir au maximum 1500 octets. Pour charger complètement une page Wikipedia de 2 mega octets, la réponse contient plus de 1400 paquets.

Les paquets n'arrivent pas forcément en même temps, ce qui fait que la page internet peut charger progressivement.

Les paquets sont envoyés via des protocoles. Deux protocoles sont utilisés.

Le Transmission Control Protocol (TCP) garantit que les données arrivent toutes et dans le bon ordre. TCP créé une connexion en 3 étapes appelée Three way handshake entre l'appareil et le serveur.

SYN (Synchronize)
SYN-ACK (Synchronize-Acknowledge)
ACK (Acknowledge)

La connexion entre l'appareil et le serveur est faite, la page s'affiche pour l'utilisateur. Les pages web utilisent majoritairement ce protocole, comme cet article.

L'User Datagram Protocol (UDP) est plus simple que TCP. L'UDP fonctionne pour les besoins plus rapides, comme le streaming vidéo. Pour être plus rapide, l'UDP n'établit pas de connexion préalable (pas de three way handshake).

Contrairement au TCP, l'ordre des paquets n'est pas vérifié par le protocole. Si un paquet se perd, l'UDP ne renvoie pas ce paquet manquant. Par exemple, quand des coupures apparaissent pendant un appel vidéo, c'est dû à ces problèmes de paquets qui ne sont pas gérés par l'UDP.

DNS

En recherchant www.google.com, un serveur DNS doit traduire ce nom de domaine en adresse IP. Rechercher des adresses IP revient au même, mais il est plus facile de mémoriser google.com plutôt que 11 chiffres.

L'adresse IP 142.250.185.78 permet d'accéder à google.com

Il existe de nombreux serveurs DNS. Les fournisseur d'accès à internet (FAI) gèrent par défaut le serveur DNS. D'autres serveurs DNS publics existent, comme ceux de Cloudflare (1.1.1.1.) et Google (8.8.8.8).

En consultant une page Wikipedia, 4 types de serveurs DNS sont nécessaires.

Le résolveur récursif vérifie que l'adresse IP recherché et n'est pas en mémoire (dans son cache). Si ce n'est pas le cas, il appelle le serveur racine. Il peut être situé dans le routeur pour diminuer le temps de réponse.

Le serveur racine a en mémoire 13 adresses IP qui permettent de localiser les extensions de domaine (.com, .net). Le serveur choisi une de ces adresses en fonction de leur temps de réponse moyen ou de leur disponibilité. Ces 13 adresses IP pointent vers des centaines de serveurs physiques répartis dans le monde entier.

Le serveur racine appelle le serveur Top-Level Domain (TLD) qui gère les extensions de domaine. Chaque serveur TLD est géré par l'entité qui détient l'extension de domaine (Verisign pour les .com, l'AFNIC pour le .fr). Ce serveur fourni les adresses des serveurs des noms faisant autorité au domaine.

Le serveur de noms faisant autorité renvoie au résolveur récursif les informations propres au nom de domaine, notamment l'adresse IP.

Maintenant l'appareil a accès à la bonne ~~URL~~ adresse IP.

Fibre optique

Pour acheminer les paquets vers les serveurs, la fibre optique permet de rallier les serveurs.

Un équipement (votre box, un routeur) envoie un signal électrique à un émetteur optique. Un laser ou une LED envoie le contenu de la requête en binaire. La lumière se déplace très vite (299 792 458 m / s), ce qui permet de parcourir de grandes distances rapidement. Bien que la fibre soit légèrement moins rapide (70% de la vitesse de la lumière), elle permet de parcourir de grandes distances facilement.

La fibre comporte un fil très fin, en verre de silice ou en plastique. La lumière circule dans cette partie grâce à un phénomène physique, la réflexion interne totale (RIT).

Réflexion interne totale

Quand la lumière passe d'un milieu à un autre, comme l'eau, certains comportements se produisent. La lumière peut réfléchir sur certains éléments, ou réfracter, c'est-à-dire traverser en changeant de direction.

Dans certaines conditions, la lumière peut être uniquement réfléchie, comme l'effet miroir en se penchant au ras de l'eau. En recréant cet angle, la lumière est presque totalement réfléchie, ce qui permet de transmettre le signal lumineux.

Ce phénomène fait zigzaguer le signal lumineux des millions de fois jusqu'au serveur. La lumière est réfléchie sur une gaine optique qui entoure le fil. Très fine (125 micromètres), elle permet de maintenir la lumière dans le coeur.

Sur de longues distances (tous les 80-100 km), des amplificateurs optiques régénèrent le signal qui s'affaiblit naturellement.

À l'arrivée de la requête :

Une photodiode capte la lumière
Elle la convertit en signal électrique
Les circuits électroniques décodent les impulsions en données numériques
L'appareil reçoit les paquets de données

Pour traverser les continents, les câbles de fibre optique sont intégrés dans des câbles sous-marins. Ils sont ensuite enterrés dans les fonds-marins.

Historiquement géré par les opérateurs télécom, les GAFAM (Google, Amazon, Facebook, Apple et Microsoft) gèrent de plus en plus de câbles sous-marins. Des enjeux géopolitiques émergent, notamment pour la souveraineté des Etats.

Pour savoir comment accéder à l'adresse IP demandée, les fournisseurs d'accès possèdent des routeurs qui redirigent au bons endroits.

Par exemple, un utilisateur accède à Google via l'adresse IP 142.250.185.78.

Le routeur détecte que le paquet doit atteindre le réseau américain. Le paquet arrive vers un routeur de transit européen, qui passera à travers l'Atlantique par un câble sous-marin. En arrivant à New-York, un routeur va dirigé les paquets vers d'autres retours de la côte Ouest.

D'étape en étape, les paquets arrivent au routeur d'un data center de Google, pour le rediriger finalement vers le serveur qui possède l'adresse IP. Aucun retour ne connait le chemin complet du paquet, le chemin se dessine routeur par routeur.

Le temps de latence (ping) mesure le temps nécessaire pour qu'un paquet fasse l'aller-retour. Le ping va varier en fonction de l'endroit du serveur. Quand les appareils et le serveur sont au même endroit, le ping est inférieur à 5 millisecondes (ms) contre 73ms entre Paris et New-York.

Le futur d'internet

Avec ses milliards d'utilisateurs quotidien, le réseau internet a fait ses preuves. Malgré un ping quasi instantané, des cas d'usage nécessite une latence immédiate.

L’Etat français a déjà annoncé la création d’une plateforme “France 6G” pour préparer l’arrivée du réseau autour de 2030. La 6G devrait être 100 fois plus rapide que la 5G et permettra de nouveaux cas d’usage, comme l’holographie en temps réel ou la télé-chirurgie.

Starlink, internet par satellite

Dans les endroits isolés, Starlink permet de se connecter à internet. Installer des câbles pour une seule habitation coûte cher, la solution passe par des satellites.

Comme pour une box internet, l’appareil se connecte au réseau. Une antenne à l’extérieur communique par radio avec les satellites.

Une constellation de 6 750 satellites située en orbite basse (550 km d’altitude) tourne autour de la Terre pour faire fonctionner le réseau.

Avec les trajectoires de satellite, le réseau est transféré par des lasers. Comme pour la fibre optique, un signal lumineux permet de transmettre les paquets.

Pour accéder au serveur, les satellites envoient les paquets à des stations au sol (appelées gateway). Ces stations rejoignent le réseau internet « classique » via la fibre optique.

Le ping de Starlink est entre 30 et 80 ms, ce qui est plus long que la fibre optique (5-20 ms).

Internet et le CO²

Internet contribue également à la hausse des gaz à effet de serre. En France, 4,4% des émissions de gaz à effet de serre sont liées au numérique. Néanmoins, ces émissions ne proviennent pas essentiellement du réseau internet, mais des appareils (50%) ainsi que des data centers (46%) qui hébergent les serveurs.

Le réseau représente 4% des émissions de gaz à effet de serre liée au numérique, notamment à cause des infrastructures nécessaires au réseau (câbles, fibre optique, etc.).

Néanmoins, les usages croissants d’internet font augmenter les prévisions d’émissions de gaz à effet de serre liées à internet. Elles devraient triplées d’ici 2050.

Chaque page consultée sur Internet est un grand voyage invisible. Dans cet article, nous avons vu comment les appareils se connectent au Wi-Fi et comment les paquets sont échangés entre les serveurs et l'appareil avec un ping presque aussi rapide que la lumière.

Merci d'avoir lu cet article ! Un glossaire récapitule les concepts techniques abordés.

Glossaire

Adresse IP : identifiant unique attribué à chaque appareil connecté à internet (ex : 192.168.123.132).

Beacons : balises émises par les box internet pour détecter et maintenir la connexion avec les appareils Wi-Fi.

Carte Wi-Fi : composant matériel permettant à un appareil de se connecter à un réseau Wi-Fi.

DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol, protocole qui assigne automatiquement des adresses IP aux appareils connectés à un réseau.

DNS : Domain Name System, système qui traduit les noms de domaine (comme google.com) en adresses IP.

Ethernet : technologie de réseau filaire permettant de connecter des appareils à internet via un câble.

FAI : Fournisseur d'Accès à Internet (ex : Orange, SFR).

Handover : processus permettant à un téléphone de basculer automatiquement d'une antenne-relais à une autre pour maintenir la meilleure connexion.

HTTP : HyperText Transfer Protocol, protocole de communication utilisé sur le web pour transférer des données.

Internet : réseau mondial qui connecte les appareils entre eux.

IP : Internet Protocol, protocole qui définit le format des adresses IP et permet le routage des paquets de données sur internet.

Modem : composant qui convertit les données numériques en ondes radio (ou en signaux électriques) pour les transmettre et transforme les signaux reçus en données numériques.

NAT : Network Address Translation, protocole qui permet de transformer une adresse IP publique en adresse IP privée et inversement, permettant à plusieurs appareils de partager une même adresse IP publique.

Paquets : unités de données dans lesquelles les informations sont divisées pour être transmises sur internet.

Ping : temps de latence, mesure du temps nécessaire pour qu'un paquet fasse l'aller-retour entre deux points.

Résolveur récursif : serveur DNS qui vérifie d'abord son cache avant d'interroger d'autres serveurs DNS pour trouver l'adresse IP correspondant à un nom de domaine.

Routeur : composant qui gère le trafic réseau et dirige les données entre les appareils et internet en attribuant des adresses IP et en gérant le trafic.

Serveur de noms faisant autorité : serveur DNS qui contient les informations officielles d'un domaine spécifique, notamment son adresse IP.

Serveur racine : serveur DNS de premier niveau qui contient les adresses IP permettant de localiser les extensions de domaine (.com, .net, .fr, etc.).

TCP : Transmission Control Protocol, protocole qui garantit que les données arrivent toutes et dans le bon ordre.

Three way handshake : processus en trois étapes (SYN, SYN-ACK, ACK) utilisé par TCP pour établir une connexion entre un appareil et un serveur.

TLD : Top-Level Domain, extension de domaine (comme .com, .fr, .net).

UDP : User Datagram Protocol, protocole plus simple et plus rapide que TCP, utilisé pour le streaming vidéo.

Web : World Wide Web, ensemble de pages accessibles sur Internet via des URLs HTTP, comme Wikipédia.