Les réseaux pair-à-pair : cours de Seconde (SNT)

Tu as déjà vu, dans les chapitres précédents, que les données circulent sur Internet sous forme de paquets, grâce au protocole TCP/IP, et que chaque machine est repérée par une adresse IP, que le DNS permet de retrouver à partir d'un nom. Ce chapitre ajoute une question d'organisation : qui parle à qui ? Quand tu consultes un site, ton ordinateur contacte une machine précise qui détient la page. Mais il existe une autre façon d'organiser les échanges, où les ordinateurs ordinaires se parlent directement entre eux. C'est le pair-à-pair.

Le programme de SNT demande de savoir décrire l'intérêt des réseaux pair-à-pair ainsi que leurs usages.⁴ Ce cours suit donc ce fil : comprendre le principe, voir ce qu'il apporte, repérer à quoi il sert, puis en connaître les limites.

Pour fixer les idées, imagine une classe de trente élèves qui doivent tous recopier le même document. Dans la première organisation, un seul élève possède le document et tout le monde va le lui demander, un par un : il est vite débordé. Dans la seconde, dès qu'un élève a recopié un passage, il peut le montrer à ses voisins, et la copie avance bien plus vite. La seconde organisation, c'est l'esprit du pair-à-pair. Nous allons maintenant la décrire avec le vocabulaire exact de l'informatique.

Quand tu ouvres une page web, ton navigateur joue le rôle de client et le site joue celui de serveur. Le serveur est une machine allumée en permanence, avec une adresse connue, conçue pour répondre à de nombreux clients. C'est le modèle le plus répandu dans l'usage courant du Web.

Cette organisation a un point faible que le pair-à-pair cherche à corriger. Sur un serveur central, plus un contenu a de demandeurs, plus le serveur est encombré.⁶ La capacité du serveur est partagée entre tous : chaque client reçoit une part de plus en plus petite. Le serveur est aussi un point unique de défaillance : s'il tombe en panne ou si on le coupe, plus personne ne peut accéder au contenu.

Ce qui change tout, c'est le double rôle. Dans le pair-à-pair, ton ordinateur peut demander un fichier à un autre ordinateur, et en même temps envoyer à un troisième un fichier qu'il possède. Il n'y a plus d'un côté les machines qui servent et de l'autre celles qui consomment.

Un réseau pair-à-pair est donc formé de l'ensemble des nœuds qui participent, selon un protocole commun choisi.⁵ Un protocole est ici l'ensemble des règles que tous les pairs respectent pour se trouver, se parler et se partager des objets. Tu retrouves l'idée vue avec TCP/IP : pour que des machines différentes se comprennent, elles doivent suivre les mêmes règles.

Il n'existe pas un seul fonctionnement de pair-à-pair. On distingue surtout deux degrés d'organisation, selon le rôle laissé à un éventuel serveur.

Un réseau pair-à-pair a une autre particularité : il est dynamique. L'arrivée et le départ des nœuds se font à tout moment, et les nœuds ne sont pas fixés une fois pour toutes au démarrage du système.⁵ Quelqu'un allume son ordinateur et rejoint le réseau, un autre l'éteint et le quitte. Le réseau doit continuer à fonctionner malgré ces mouvements.

Cette technique s'appelle le transfert de fichier segmenté.⁶ Elle s'est développée vers 2003, à l'époque d'eDonkey2000 et d'eMule : à peine un téléchargement commencé, la partie déjà récupérée est disponible pour l'envoi à d'autres.⁶ Un pair n'attend donc pas d'avoir tout reçu pour devenir utile aux autres.

Pourquoi choisir cette organisation ? Trois avantages ressortent, que tu dois savoir expliquer.

Pourquoi ce renversement ? Parce que chaque nouveau demandeur devient aussi un fournisseur. Chaque arrivant apporte sa propre capacité d'envoi au lieu de se contenter de consommer celle d'un serveur. Les ressources du réseau croissent avec le nombre de participants.

Dit autrement, un système qui « passe à l'échelle » continue de bien fonctionner quand le nombre d'utilisateurs devient très grand. Pour un serveur unique, c'est difficile : il faut le remplacer par une machine plus puissante, ou en ajouter. Pour un réseau pair-à-pair, c'est presque naturel, puisque chaque arrivant apporte de la capacité.

Prenons le cas d'une machine unique qui détient un service : si on l'éteint, le service s'arrête pour tout le monde. Dans un réseau de pairs, retirer un nœud ne bloque pas les autres, qui poursuivent leurs échanges. Cette robustesse explique pourquoi ce modèle est bien adapté à la décentralisation de certains services.⁵

Le pair-à-pair permet à plusieurs ordinateurs de communiquer par un réseau en partageant des objets. Le plus souvent, ce sont des fichiers, mais aussi des flux multimédias continus (le streaming), du calcul réparti, ou un service comme la téléphonie sur IP.⁵ Un système pair-à-pair peut ainsi servir au partage de fichiers, au calcul distribué ou à la communication.⁵

Remarque que ces usages ont un point commun : ils tirent parti du grand nombre de machines connectées. Pour le partage de fichiers, on additionne des capacités d'envoi ; pour le calcul réparti, on additionne des capacités de calcul ; pour la communication, on évite de faire passer chaque conversation par un intermédiaire.

Le pair-à-pair ne s'est pas fait connaître comme un principe théorique, mais grâce aux applications qui sont apparues selon ce modèle.⁵ Voici quelques repères tirés de l'histoire du partage de fichiers.

Dès 2001, des pressions juridiques pèsent sur Napster. Des utilisateurs méfiants se tournent alors vers KaZaa, réseau de la société Sharman Networks, fondé sur une architecture pair-à-pair décentralisée : les internautes y sont reliés directement entre eux, et non plus par des serveurs centralisés.⁶ En 2003, la famille eDonkey2000 (avec eMule et Overnet) dépasse KaZaa dans les habitudes des utilisateurs.⁶

Les procès et les lois apparus dès les années 2000 n'ont fait qu'accélérer l'évolution technique. Les systèmes se sont dirigés vers la protection des utilisateurs par l'anonymat, avec une génération de pair-à-pair privé, chiffré et anonyme.⁶

Sur le plan géographique, ces systèmes sont accessibles partout où Internet l'est, mais leurs utilisateurs viennent surtout de pays développés.⁶ Les réseaux ont aussi tendance à s'organiser par pays : on échange plutôt des films dans sa langue ou la musique de ses artistes.⁶

Un bon cours ne présente pas seulement les avantages. Voici ce qu'il faut garder en tête pour juger une situation réelle.

Autre point : l'absence de serveur central rend plus difficile le contrôle du contenu. C'est un avantage quand on veut résister à la censure, mais cela complique aussi le travail de ceux qui veulent faire respecter la loi ou retirer un contenu nuisible. Le même trait technique a donc deux lectures selon l'objectif.

Enfin, l'attrait du pair-à-pair a un effet sur les comportements. Certains internautes laissent leur logiciel tourner pendant qu'ils font autre chose, puis gardent leur ordinateur connecté en permanence.⁶ Plus il y a de machines allumées et partageantes, plus le réseau est efficace, mais cela a un coût en énergie et en connexion pour chacun.