Tout comprendre sur l'architecture des réseaux informatiques

Au cœur des problématiques tech, l’architecture des réseaux informatiques subit de fortes mutations ces dernières années. L’intelligence artificielle fait notamment irruption dans ce domaine : 60 % des experts interrogés par Cisco dans un Rapport sur les tendances mondiales des réseaux prévoient ainsi de mettre en place une automatisation prédictive pour gérer et simplifier les opérations réseaux.

La connectivité est aujourd’hui le prérequis de toute entreprise à la recherche de solutions pour optimiser ses performances. Accès à Internet, partage de fichiers, sécurisation des échanges : les réseaux informatiques jouent un rôle clé dans la transmission des données. Derrière chaque connexion numérique se cache une architecture pensée pour fluidifier les échanges d’informations.

Mais comment fonctionnent les réseaux informatiques ? Quels sont les enjeux clés de leur architecture ? Freelance-Informatique fait le point sur les coulisses de notre monde hyperconnecté !

Qu’est-ce qu’un réseau informatique ?

Réseau informatique : la définition

Un réseau informatique est un ensemble d’appareils interconnectés qui échangent des données entre eux. Il peut s’agir d’ordinateurs, de serveurs, de routeurs, d’imprimantes ou encore d’objets connectés, qui émettent ou reçoivent de l’information.

L’objectif d’un réseau est de permettre une communication rapide, sécurisée et efficiente entre ces différents équipements, qu’ils soient situés dans un même bâtiment ou dispersés à travers le monde.

Comment fonctionne un réseau informatique ?

Un réseau informatique repose sur trois éléments clés :

• Les équipements matériels : ce sont les ordinateurs, les serveurs, les routeurs, les commutateurs ou encore les câbles et les antennes qui assurent la connexion physique ;
• Les protocoles de communication : il s’agit des règles qui permettent aux appareils de communiquer entre eux et d’échanger des données ;
• Les logiciels de gestion : ces outils facilitent l’administration et la sécurisation du réseau. Il s’agit par exemple des pare-feux qui bloquent les accès non autorisés ou encore des VPN (Virtual Private Networks) qui cryptent les communications.

Quels sont les usages d’un réseau informatique ?

Les réseaux informatiques sont omniprésents, aussi bien dans la vie professionnelle que personnelle. Leurs usages les plus courants sont notamment :

• Le partage de fichiers, en accédant à des documents stockés sur un serveur ou un cloud ;
• L’accès à Internet, en naviguant sur le web, en envoyant des e-mails ou en utilisant des applications en ligne comme les SaaS (Software As A Service) ;
• La communication en temps réel, en utilisant une messagerie instantanée, en réalisant un appel en visioconférence ou en jouant à un jeu en ligne ;
• L’automatisation et le contrôle à distance, en supervisant des caméras de sécurité, en gérant des objets connectés ou en contrôlant des équipements industriels.

Dès que deux appareils interagissent, un réseau informatique intervient. Il est organisé par une architecture informatique, qui peut relever de différents types. Quels sont-ils ?

Les types d’architectures réseaux

LAN

Le LAN (Local Area Network) est un réseau informatique de petite échelle, conçu pour connecter des appareils situés dans un même lieu, comme une maison, un bureau, une école ou une entreprise.

Sa portée est ainsi limitée. Il fait appel à une connexion filaire, en Ethernet, ou sans fil, en Wi-Fi. Dans ce dernier cas, on parle alors de WLAN ou Wireless Local Area Network. Dans une entreprise, un réseau LAN permet aux collaborateurs de partager des fichiers, d’accéder aux imprimantes et de se connecter à Internet via un routeur.

WAN

Le WAN (Wide Area Network) est un réseau de grande échelle qui connecte plusieurs LAN sur une vaste zone géographique, comme une ville, un pays ou le monde entier. Internet est le plus grand exemple de WAN.

Cette fois-ci, la connexion a lieu via la fibre optique, des satellites ou encore des câbles sous-marins. Si le web nous semble impalpable par essence, il repose pourtant sur une réalité physique : 99 % du trafic Internet a lieu par l’intermédiaire de câbles reposant parfois à plus de 10 kilomètres de profondeur sous les océans, selon France Info.

En fonction des technologies utilisées, le débit de données qui circule via un réseau WAN est variable : 5G, fibre ou ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) influent en effet sur la vitesse de circulation de l’information.

MAN

Le MAN (Metropolitan Area Network) est un réseau intermédiaire entre le LAN et le WAN, couvrant une zone plus vaste qu’un réseau local, mais plus restreinte qu’un WAN. Il est souvent utilisé pour relier plusieurs réseaux locaux au sein d’une même ville ou d’une grande agglomération.

Sa portée varie ainsi de quelques kilomètres à plusieurs dizaines. Les universités ou les campus d’entreprises utilisent des réseaux MAN pour connecter plusieurs bâtiments, assurant un accès rapide aux ressources numériques pour les étudiants ou les employés.

VPN

Le VPN est une technologie qui crée un réseau privé et sécurisé sur Internet. Il permet de chiffrer les connexions et de masquer l’adresse IP (Internet Protocol) de l’utilisateur afin de garantir la confidentialité des données et l’anonymat en ligne.

Le VPN est notamment utilisé pour le télétravail, afin de connecter des utilisateurs distants à un réseau d’entreprise sans compromettre les données sensibles. Il est aussi très pratique pour contourner certaines restrictions géographiques, notamment pour naviguer sur des sites français tout en étant en voyage à l’étranger.

Les composants d’un réseau informatique

La mise en place d’une architecture de réseau informatique est fondée sur des composants de base :

• Le routeur : c’est un équipement qui connecte plusieurs réseaux informatiques entre eux. Il agit comme un chef d’orchestre en dirigeant les paquets de données vers leur destination en fonction de leur adresse IP ;
• Le commutateur : cet outil connecte plusieurs appareils (ordinateurs, imprimantes, serveurs) au sein d’un réseau local. Aussi appelé switch, il envoie les données uniquement au destinataire concerné, ce qui optimise la bande passante et améliore la sécurité du réseau ;
• Les câbles et les connecteurs : les câbles assurent la transmission des données entre les équipements d’un réseau. Les connecteurs branchent ces câbles aux différents appareils. Ils influencent directement la vitesse et la stabilité de la connexion ;
• Les cartes réseaux : ce composant matériel permet à un ordinateur ou à un serveur de se connecter à un réseau. Un ordinateur portable est ainsi équipé d’une carte Wi-Fi pour accéder aux réseaux sans fil.

L’ensemble de ces composants constitue le réseau informatique, auquel les utilisateurs ont accès grâce à des terminaux : ordinateurs, smartphones, tablettes, objets connectés IoT (Internet of Things). Ces derniers envoient et reçoivent des données par l’intermédiaire du réseau. Des périphériques peuvent y être ajoutés, tels que les imprimantes, les serveurs de fichiers, les caméras, etc.

Ces différents équipements sont connectés entre eux d’une manière spécifique, nommée topologie du réseau. Il existe différentes topologies, chacune comportant des avantages et des inconvénients en termes de performance, de sécurité et de coût.

Les topologies de réseaux

En bus

La topologie en bus repose sur un seul câble principal, appelé bus ou backbone, auquel tous les appareils du réseau sont connectés. Les données circulent dans les deux sens et sont reçues par tous les appareils. Seul l’appareil destinataire les traite, alors que les autres équipements les ignorent.

Cette topologie est caractérisée par sa simplicité d’installation et de configuration, ainsi que par son faible coût. Chaque appareil dépend cependant du câble principal : si celui-ci est endommagé, tout le réseau est affecté. De plus, si plusieurs équipements envoient simultanément des données, des collisions peuvent avoir lieu, entraînant des problèmes de performance.

En anneau

Au sein d’une topologie en anneau, les appareils sont connectés en boucle fermée. Chaque équipement est relié à deux autres, formant un circuit circulaire dans lequel les données transitent.

Cette topologie permet d’éviter les collisions, car les données suivent un chemin déterminé. Facile à installer et à configurer, elle est adaptée aux réseaux de taille moyenne et peut supporter un grand nombre de nœuds. On appelle nœud un dispositif capable d’envoyer, de recevoir ou de transmettre des données.

La topologie en anneau comporte un point de défaillance : si un nœud ou un câble est déconnecté ou tombe en panne, l’ensemble du réseau peut être interrompu.

En étoile

Dans une topologie en étoile, tous les appareils sont connectés à un nœud central, souvent un commutateur ou un routeur. Toutes les communications passent par ce point central avant d’être envoyées à leur destination.

Cette topologie fait preuve d’une grande fiabilité : si un appareil tombe en panne, le reste du réseau fonctionne toujours. De plus, elle comporte une facilité d’administration, car les performances du réseau peuvent être contrôlées et optimisées via le nœud central. Cependant, si ce dernier tombe en panne, le réseau devient inopérant.

En maillage

Avec la topologie en maillage, chaque appareil est connecté à plusieurs autres. Les données peuvent donc emprunter plusieurs chemins pour atteindre leur destination, ce qui assure une grande efficacité.

Très résilient, ce système entraîne d’excellentes performances et une réduction des points de congestion. Son coût est cependant élevé, tout comme son niveau de complexité, qui exige une gestion avancée du réseau informatique.

Hybride

Comme son nom l’indique, la topologie hybride combine plusieurs types de topologies : étoile, maillage, anneau, etc. Elle permet de répondre aux besoins spécifiques d’une organisation en optimisant la fiabilité, la flexibilité et la performance du réseau.

Personnalisable, elle constitue une architecture sur mesure qui décuple les performances en alliant les points forts de chaque topologie. Réservée aux réseaux d’entreprises complexes, elle nécessite une configuration avancée et une administration rigoureuse.

Les technologies et les protocoles des réseaux informatiques

Le Wi-Fi

Le Wi-Fi (Wireless Fidelity) est une technologie de réseau sans fil qui permet aux appareils de se connecter à Internet et à d’autres réseaux informatiques sans avoir besoin de câbles physiques. Il repose sur des ondes qui transmettent les données entre un routeur Wi-Fi et les appareils connectés : ordinateurs, smartphones, objets connectés, etc.

Ethernet

L’Ethernet est une technologie de réseau filaire qui connecte plusieurs appareils au sein d’un réseau local à l’aide de câbles et de commutateurs ou switches. Il offre une connexion stable, rapide et sécurisée, idéale pour les infrastructures d’entreprise et les centres de données.

L’Ethernet promet une connexion plus rapide que le Wi-Fi et un haut niveau de sécurité, car le réseau est impossible à pirater sans disposer d’un accès physique à ce dernier.

La 5G

La 5G est la cinquième génération de communication mobile, conçue pour offrir une vitesse de connexion très élevée, une latence réduite et une grande capacité de connexion simultanée. Elle succède aux technologies 4G et 4G LTE (Long Terme Evolution), avec une ambition majeure : révolutionner l’Internet mobile et l’IoT.

La 5G dispose d’une grande vitesse de transmission des données et d’une très faible latence. Elle permet de plus la connexion entre de très nombreux dispositifs. Elle est ainsi idéale pour les applications en temps réel, comme les jeux ou les systèmes embarqués dans des véhicules connectés.

Le protocole IP

Le protocole IP est un standard de communication permettant aux appareils connectés d’échanger des données sur un réseau. Il attribue à chaque appareil une adresse IP unique, servant d’identifiant pour envoyer et recevoir des informations sur Internet ou sur un réseau privé.

Pour faciliter l'accès aux sites web sans avoir à retenir des adresses IP complexes, le DNS(Domain Name System) intervient comme un répertoire global qui traduit les noms de domaine en adresses IP correspondantes.

Les enjeux de l’architecture des réseaux informatiques

La sécurité des données

La sécurité des données est indéniablement l’enjeu principal de l’architecture des réseaux informatiques. En 2022, les organisations françaises ont subi 385 000 cyberattaques selon Jedha.

Face aux intrusions malveillantes et aux fuites d’informations, les architectes réseaux doivent mettre en place des protocoles de protection robustes. Avec l’essor du cloud computing et du télétravail, la sécurisation des accès distants devient également une priorité, notamment avec l'utilisation de VPN.

Quelques mesures essentielles peuvent être adoptées pour assurer la sécurité des données personnelles et sensibles :

• Le chiffrement des informations pour sécuriser les échanges ;
• L’installation de pare-feux et de systèmes de détection d’intrusion pour surveiller et bloquer les menaces ;
• L’authentification renforcée, par exemple via MFA (Multi-Factor Authentication) pour limiter l’accès aux ressources critiques ;
• La segmentation du réseau, afin d’isoler les données sensibles et de réduire la surface d’attaque.

L’évolutivité des infrastructures

En construisant leur architecture de réseau informatique, les entreprises doivent anticiper la croissance de leurs besoins, pour assurer leur capacité à passer à une plus grande échelle sans perte de performance. On parle de scalabilité, anglicisme qui désigne la capacité d’une infrastructure à s’adapter à un changement d’ordre de grandeur de la demande. Un réseau bien conçu doit ainsi pouvoir absorber une augmentation du trafic et intégrer de nouveaux équipements ou services sans perturber les opérations.

Plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre pour une plus grande flexibilité :

• Les architectures en cloud hybride déchargent les serveurs locaux ;
• Les réseaux définis par logiciel, appelés SDN (Software-Defined Networking), optimisent la gestion et l’adaptabilité en temps réel ;
• L’adoption de protocoles de communication haut débit réduit le temps de latence et accroît la bande passante pour garantir une expérience utilisateur fluide et des performances accrues.

L’interopérabilité des équipements

L’interopérabilité désigne la capacité des différents systèmes et applications à fonctionner ensemble de manière efficace. Plusieurs bonnes pratiques permettent de décupler cette dernière :

• L’unification des standards et des protocoles pour éviter l’incompatibilité entre les systèmes ;
• L’intégration fluide des outils collaboratifs, tels que la visioconférence, le stockage cloud ou le VPN, pour un partage d’informations efficace ;
• L’accès centralisé et sécurisé aux ressources.

L’impact des technologies récentes

Les évolutions technologiques actuelles transforment profondément la conception et la gestion des infrastructures réseaux. Plusieurs progrès majeurs font ainsi évoluer l’approche adoptée par les techniciens réseaux dans la construction des architectures :

• L’intelligence artificielle : des modèles prédictifs sont utilisés pour la détection des anomalies, l’optimisation du routage et l’amélioration de la cybersécurité ;
• L’Internet des objets : la démocratisation des objets connectés nécessite des infrastructures capables de gérer un volume massif de connexions simultanées ;
• La 5G : cette technologie promet des réseaux rapides avec une latence réduite et favorise les applications en temps réel, faisant notamment appel à la réalité augmentée ;
• L’Edge Computing : pour réduire la latence et le trafic vers les centres de stockage des données, les entreprises adoptent une infrastructure décentralisée où les calculs sont réalisés au plus près des utilisateurs.

FAQ sur l’architecture des réseaux informatiques

Qu’est-ce qu’un architecte réseau ?

Un architecte réseau est un expert en conception, déploiement et optimisation des infrastructures réseaux. Il définit l’architecture du réseau en fonction des besoins en sécurité, performance, évolutivité et interconnexion des systèmes. Il veille également à la cybersécurité et à la continuité du service. Un architecte réseau peut exercer son métier en entreprise, en ESN (Entreprise de Services du Numérique) ou dans le cadre d’une mission freelance.

Quelle est la différence entre un architecte réseau et un administrateur systèmes et réseaux ?

L’architecte réseau conçoit l’infrastructure réseau d’une entreprise en définissant son architecture, ses technologies et ses protocoles. Il anticipe les besoins en scalabilité, performance et sécurité et met en place des solutions adaptées. Son rôle est stratégique.

L’administrateur systèmes et réseaux assure quant à lui l’exploitation et la maintenance quotidienne du réseau. Il configure les équipements (routeurs, commutateurs, pare-feux), gère les incidents et optimise les performances.

Existe-t-il des freelances spécialisés en architecture des réseaux informatiques ?

Oui, de nombreux freelances spécialisés en architecture réseau proposent leurs services aux entreprises, par exemple via une plateforme freelance.

Ces experts conçoivent, déploient et optimisent les infrastructures réseaux, en s’adaptant aux besoins spécifiques des clients. Grâce à leurs connaissances, ils interviennent notamment dans la configuration de routeurs, switches, VPN, pare-feux et dans la mise en place de solutions cloud.