Couche transport - Protocoles TCP et UDP expliqués

Ce cours sur la couche transport et les protocoles TCP et UDP explore les fondamentaux des communications réseau en se concentrant sur les deux protocoles majeurs de la couche transport. Il aborde d'abord le modèle Client/Serveur, en expliquant son fonctionnement, les sockets, les numéros de port et l'architecture TCP/IP. Ensuite, il détaille le protocole UDP, mettant en avant sa rapidité grâce à son mode non connecté, la structure de son en-tête et les applications qui l'utilisent. Enfin, il approfondit le protocole TCP, en insistant sur sa fiabilité, ses mécanismes de contrôle (accusés de réception, retransmission), son mode connecté, la composition de son en-tête et les applications qui en dépendent. Ce PDF gratuit par Olivier Glück offre une vision complète des enjeux de la couche transport, idéal pour comprendre comment les données sont transmises de manière fiable ou rapide selon les besoins des applications réseau.

Contenus explorés en détail

• Modèle Client/Serveur : Comprendre les principes fondamentaux du modèle client/serveur, les sockets et les numéros de port, ainsi que l'architecture TCP/IP.
• Protocole UDP : Étudier l'en-tête UDP, son mode non connecté et les applications qui en dépendent pour leur rapidité (streaming, jeux en ligne).
• Protocole TCP : Analyser les mécanismes de fiabilité (accusés de réception, contrôle de flux), son mode connecté et son en-tête, ainsi que les applications critiques l'utilisant (navigateurs web, emails).

Public concerné par ce PDF

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux administrateurs réseau et aux développeurs souhaitant maîtriser les protocoles TCP et UDP. Il est également pertinent pour les professionnels en cybersécurité ou en cloud computing cherchant à optimiser les performances réseau. Les autodidactes préparant des certifications (CCNA, CompTIA Network+) y trouveront des explications claires et des exemples concrets.

Exemples pratiques et applications réelles

TCP est utilisé pour le chargement sécurisé des pages web (HTTPS) ou l'envoi d'emails, garantissant l'intégrité des données. UDP, plus rapide mais moins fiable, sert pour les appels VoIP (Zoom) ou la diffusion vidéo en direct (YouTube Live). Un scénario typique : un jeu en ligne utilise UDP pour les mouvements des joueurs (tolérance à la perte de paquets) mais TCP pour les transactions monétaires.

Secteurs d'application professionnelle

• Télécommunications : Les opérateurs utilisent TCP pour la gestion des abonnés et UDP pour la téléphonie IP. Exemple : Orange déploie UDP pour sa solution Livebox Voice.
• Jeux vidéo : Les serveurs multijoueurs privilégient UDP pour sa latence réduite. Exemple : Fortnite combine UDP (gameplay) et TCP (achats en jeu).
• Santé : Les hôpitaux exploitent TCP pour les dossiers médicaux sécurisés (HIS) et UDP pour la télémétrie des appareils. Exemple : Monitors cardiaques en temps réel.

Nouveauté 2025 : L'IoT industriel adopte QUIC (basé sur UDP) pour connecter les usines 4.0 avec moins de latence.

Guide des termes importants

• Socket : Point de communication logiciel entre deux machines, identifié par une adresse IP et un port.
• Three-Way Handshake : Mécanisme TCP d'établissement de connexion via SYN, SYN-ACK, ACK.
• Checksum : Valeur de vérification d'intégrité des données dans les en-têtes UDP/TCP.
• Port 80/443 : Ports standards pour HTTP (TCP) et HTTPS (TCP avec chiffrement).
• MTU : Taille maximale d'un paquet réseau (ex : 1500 octets en Ethernet).

Réponses aux questions fréquentes

Quelle est la différence entre TCP et UDP ?
TCP garantit la livraison des données avec accusés de réception, idéal pour les transferts critiques. UDP priorise la vitesse mais peut perdre des paquets, utilisé pour le streaming ou les jeux.

Pourquoi UDP est-il plus rapide que TCP ?
UDP élimine les étapes de contrôle (handshake, ACK) et la retransmission des paquets perdus, réduisant la surcharge réseau.

Comment choisir entre TCP et UDP pour une application ?
Préférez TCP pour les données sensibles (banque), UDP pour le temps réel (visioconférence). Un mix est possible (jeux : UDP + TCP pour les achats).

Qu'est-ce qu'un numéro de port bien connu ?
Port réservé à des services standards (ex : 22 pour SSH, 53 pour DNS). La IANA supervise cette attribution.

Comment TCP gère-t-il la congestion réseau ?
Via des algorithmes comme Reno ou CUBIC qui ajustent dynamiquement la fenêtre de transmission selon la saturation du réseau.

Exercices appliqués et études de cas

Projet 1 : Analyse Wireshark
1. Capturer des paquets TCP (navigation web) et UDP (appel Discord). 2. Comparer les en-têtes. 3. Mesurer les délais avec l'outil Time-Sequence-Graph.
Projet 2 : Serveur Echo
1. Coder en Python un serveur TCP/UDP renvoyant les messages reçus. 2. Tester avec netcat. 3. Benchmarker les débits avec iPerf.
Cas réel : Optimisation Netflix
Étudier comment Netflix utilise UDP pour le buffer vidéo tout en employant TCP pour le paiement et les recommandations.