Eduquer au numérique_extrait

Avant-propos
La vie quotidienne est de plus en plus réglementée par
des technologies complexes que la plupart des gens
ne comprennent pas et sur lesquelles ils ne pensent pas pouvoir
avoir de l’influence.
ALBERT BANDURA, 2001
La vie moderne est imprégnée d’applications, de gadgets,
d’écrans, de réseaux, de capteurs et de toutes sortes d’appareils
numériques qui facilitent et rendent efficaces certaines de nos
actions. Ils nous permettent d’accéder à plus d’informations et nous
libèrent également de tâches répétitives. Par exemple, des robots
sont utilisés dans des chaînes de montage, des bornes automatiques
facilitent certains achats, la Presse est accessible en ligne et
il est possible de communiquer instantanément avec ses amis via
un smartphone. À mesure que la technologie numérique prend de
plus en plus de place dans notre société, les acteurs de l’éducation
s’inquiètent à juste titre du rôle que vont y jouer les citoyens. Notre
société doit en effet s’assurer que chacun garde le contrôle sur
cette technologie et qu’il ne la subisse pas. Si les jeunes semblent
en savoir beaucoup sur les appareils numériques, ils ont tendance
à se baser uniquement sur leur propre expérience en tant qu’utilisateurs-consommateurs
(cf. chapitre 8). Peu d’entre eux sont des
créateurs-producteurs, capables de créer de nouveaux logiciels ou
systèmes numériques (cf. chapitre 9). Il ne s’agit pas de former des
spécialistes en la matière mais simplement de s’assurer qu’ils se
rendent compte de ce qui est possible et de ce qui ne l’est pas dans
le domaine du numérique (cf. chapitres 1 et 2).
En éducation, nous avons la responsabilité de démystifier le
numérique en ouvrant la boîte noire. Comprendre les fondements
de l’informatique est la clé pour que chacun soit un utilisateur
éclairé et critique, sachant interpréter ce qui se fait et en identifier
les risques potentiels.
Parce que les capacités des appareils numériques reposent,
en grande partie, sur l’écriture de programmes informatiques, une
réponse naturelle au besoin de former tout citoyen est l’apprentissage
du code à l’école (cf. chapitre 3). Cependant, bien que la
capacité de coder soit fondamentale pour garantir une influence
7

des citoyens sur les systèmes numériques, elle est loin d’être suffisante.
Cela a été souligné au début des années 1990 par l’informaticien
Mike Fellows dans une analogie qui est devenue un cri de
ralliement pour l’informatique à l’époque :
« L’informatique ne concerne pas plus les ordinateurs que
l’astronomie ne concerne les télescopes, la biologie les
microscopes ou la chimie les béchers et les tubes à essai.
La science n’est pas une question d’outils, mais de comment
nous les utilisons et de ce que nous découvrons quand nous
le faisons. »
FELLOWS ET PARBERRY, 1993
Par exemple, mettre en place un moteur de recherche sur
Internet pourrait consister en l’écriture d’un programme de
quelques lignes effectuant une simple recherche séquentielle de
texte. Cependant, la recherche d’un élément parmi des milliards
d’éléments avec un tel moteur de recherche serait beaucoup trop
lente. Pour être utile, un tel système doit idéalement être modélisé
(cf. chapitre 6) pour tenir compte d’aspects tels que :
— la facilité d’utilisation : l’utilisateur ne devrait pas avoir à lire
un manuel pour pouvoir l’utiliser efficacement (cf. chapitre 8) ;
— la confidentialité : il s’agit de s’assurer que les recherches
d’une personne ne sont pas partagées avec d’autres personnes
(cf. chapitre 5) ;
— l’efficacité et la sécurité du réseau : si les données sont stockées
de manière centralisée et accessibles aux utilisateurs du monde
entier (cf. chapitres 4, 5 et 7) ;
— l’évolutivité : si des milliers de personnes recherchent soudainement
en même temps, (cf. chapitre 9) ;
— les prédictions : permettant de faire des suggestions en fonction
du type d’utilisateur (cf. chapitre 10).
Les jeunes peuvent aborder ces différents aspects à l’école, et
ce dès la maternelle. Ils sont en effet bien présents dans l’analyse
des curricula internationaux et s’y regroupent en six domaines
généraux :
1. Les appareils et infrastructures numériques (cf. chapitres 2 et 4)
2. Les applications numériques (cf. chapitre 9)
3. La représentation et le stockage des données (cf. chapitres 1
et 7)
4. Les algorithmes (cf. chapitre 3)
5. La programmation (cf. chapitre 3)
8

6. L’interface entre l’humain et l’ordinateur (cf. chapitre 8)
Donner une vision plus large de l’informatique à nos jeunes
leur permet de devenir des citoyens mieux informés et équipés
pour faire face aux défis de la société numérique (cf. chapitres 10,
11 et 12). Pour reprendre les paroles de Bandura, une éducation aux
technologies numériques devrait donner aux jeunes le sentiment
de comprendre la technologie et de pouvoir l’influencer, soit en
mettant en œuvre de meilleurs systèmes, soit en présentant des
arguments éclairés sur ce qui devrait et ne devrait pas se produire
à mesure que notre monde numérique avance.
TIM BELL
9

PARTIE 1 :
Les briques de base
1. L’information Julie Henry17
2. L’ordinateur Laurent Schumacher et Sabine Leleu35
3. La programmation Felienne Hermans et Julie Henry53
4. Le réseau Laurent Schumacher et Sabine Leleu91
PARTIE 2
La mise en œuvre
5. Sécuriser Jean-Noël Colin et Jérôme François107
6. Modéliser Vincent Englebert et Xavier Devroey129
7. Stocker Jean-Luc Hainaut et Anthony Cleve145
8. Concevoir une interface Bruno Dumas et Stéphanie Fleck171
9. Développer un logiciel Benoit Vanderose189
PARTIE 3
Des défis à relever
10. Vers un monde assisté Jean-Marie Jacquet et Benoît Frénay205
11. Vers un monde performant Elio Tuci235
12. Vers un monde durable Adrien Voisin255

Chapitre 4.
Laurent Schumacher et Sabine Leleu
Le réseau
Pour se motiver
Pour consulter le mur d’un réseau social, pour envoyer un
e-mail, pour payer en ligne une facture d’électricité, pour accéder
à une caméra de surveillance, pour évaluer la distance parcourue
grâce à une montre connectée ou pour régler un thermostat d’ambiance
à distance, nous utilisons les réseaux de communication.
Généralement, leur présence nous échappe. Ils sont devenus une
commodité de la vie quotidienne comme l’eau courante ou l’électricité.
À vrai dire, nous ne réalisons la place qu’ils occupent dans
notre vie que lorsqu’ils sont en panne ou absents.
Ces réseaux sont pourtant bien là, notamment dans les liens
qui permettent à un smartphone, à une tablette, à un ordinateur
portable, à une voiture ou à une montre de s’y connecter. C’est de
plus en plus souvent le réseau WiFi, mis en place par une box internet,
ou les ondes GSM qui connectent tout ordinateur au pylône le
plus proche. C’est encore parfois un câble qui connecte une maison
à un réseau de distribution. Oui, mais au-delà, qu’en est-il ?
Ces réseaux, à la fois si présents et si discrets dans nos quotidiens
respectifs, sont les fondations d’Internet. Des milliards
d’internautes consultent régulièrement du contenu sur Internet
ou utilisent ce réseau pour communiquer. D’où vient ce contenu et
comment arrive-t-il jusqu’aux internautes ? Comment les messages
transitent-ils d’un internaute à l’autre ? Bien que ne durant parfois
que quelques fractions de secondes, le voyage d’une donnée, car il
ne s’agit finalement que de ça, peut commencer à l’autre bout du
monde et est rendu possible grâce à un véritable travail collaboratif
entre les différents éléments impliqués : routeurs, serveurs, application
« client », application « serveur », DNS, etc. Autant d’éléments
qu’il nous faut découvrir.
91

Pour comprendre
Un réseau apparaît lorsque des équipements, souvent informatiques,
sont connectés les uns aux autres par des liens, concrets
(câbles, fibres) ou pas (ondes WiFi, GSM, liaisons satellite), allant
d’un endroit à l’autre, sous terre, au fond des mers, le long des routes
et des voies ferrées ou dans les airs. Tout équipement connecté à
un réseau informatique devient une extrémité de ce réseau et est
appelé un terminal. Les terminaux peuvent s’échanger des données.
C’est un réseau de communication. Lorsqu’ils n’utilisent pas
un accès à Internet, le réseau est local (Local Area Network – LAN).
Plusieurs réseaux locaux peuvent être connectés entre eux jusqu’à
couvrir la planète entière grâce à des routeurs, souvent la box de
votre fournisseur d’accès internet. Internet résulte de l’interconnexion
de ces réseaux indépendants, parfaitement autonomes.
L’autonomie des réseaux locaux qui constituent Internet
explique sa forte décentralisation et l’absence d’une autorité
suprême unique. Cette décentralisation est mise à mal par des
acteurs économiques qui déploient leur propre infrastructure afin
d’être rapidement joignables. Ces acteurs sont désignés par l’acronyme
GAFAM (Google, Amazon, Facebook, Apple et Microsoft)
(cf. chapitre 7).
EN SAVOIR PLUS
Internet et le Web, c’est la même chose ?
Non. Internet est l’infrastructure sur laquelle une multitude de services
peuvent être offerts : la consultation de sites ou de vidéos à la demande,
l’utilisation de messageries instantanées, le streaming musical,
le courrier électronique, les jeux en ligne, etc. Le World Wide Web,
communément appelé le Web, n’est donc qu’un service parmi d’autres
fonctionnant sur Internet. Il permet de consulter, avec un navigateur,
des pages accessibles sur des sites. Chaque page est identifiée par
une adresse, l’URL (Uniform Resource Name).
L’utilisation des termes site internet, page internet, adresse internet
est un abus de langage. Il faut parler de site web, de page web et
d’adresse web.
92

À l’origine, dans les années 1960, il y avait une petite vingtaine
d’ordinateurs interconnectés. À ce jour, des milliards d’appareils,
ordinateurs, tablettes, smartphones, caméras, montres, thermostats
participent à Internet. Les principes qui décrivent cette interconnexion
datent de 1974. Ils préservent l’autonomie des réseaux
participants, fixant des règles minimales, voire minimalistes, pour
que l’interconnexion soit opérationnelle. Dès lors, Internet n’est pas
sûr. Les initiateurs d’Internet ont adopté une posture de confiance
mutuelle implicite qui faisait sens à l’époque lorsque ses pionniers
se connaissaient tous personnellement et poursuivaient les mêmes
buts. Ce postulat bienveillant est mis à mal par l’usage massif, global
d’Internet aujourd’hui, en particulier pour nos transactions
commerciales. Les règles de fonctionnement de l’infrastructure
ont été progressivement révisées pour couvrir les cas où tous les
intervenants ne seraient pas nécessairement de bonne foi. Là où
les pionniers d’Internet ne voyaient pas malice à communiquer « en
clair », c’est-à-dire sans chiffrement, le consensus à l’heure actuelle
est de préférer des communications chiffrées (cf. chapitre 5).
EN SAVOIR PLUS
Qu’est-ce que le Dark Net ?
Le Dark Net est une portion d’Internet qui fonctionne de manière discrète
et le plus souvent anonyme, soit parce que les échanges qui y ont
cours sont illicites (trafics en tous genres), soit parce qu’ils sont décrétés
illégaux (échanges entre dissidents politiques, etc.).
I. La circulation des données sur les réseaux
Lorsqu’une donnée est envoyée d’un terminal à un autre sur
Internet, elle est scindée en fragments de taille adaptée pour son
acheminement : les paquets. Un paquet est constitué d’un ensemble
de bits (cf. chapitre 1) : des bits dits « utiles » qui représentent le
contenu de la donnée et des bits dits « de service » qui indiquent
comment acheminer le paquet.
93

Un colis doit être acheminé entre deux villes, via plusieurs escales, par
avion. Ce colis dispose d’un code-barres qui indique comment et où
l’envoyer à chaque escale, de sorte qu’il arrive à l’aéroport de destination
finale. Le colis est le contenu « utile ». Le code-barres reprend les
informations « de service ».
Vu que les liens de communication sur lesquels circulent les
paquets peuvent être de natures variées (WiFi, fibre optique, câble
électrique, etc.), chaque paquet vit son acheminement différemment
: à chaque étape, il peut changer de mode de transport et de
forme. Il peut être véhiculé sous la forme d’ondes radio, de signal
électrique ou sous forme lumineuse.
→ Différents médias,
texte, image et son,
deviennent un flux de
bits « utiles », que les
réseaux véhiculent
sous forme d’ondes,
d’électricité ou de
lumière.
Texte
(arabe)
(Chinois)
unicode
mp3
OnDES
électricité
JPEG
MPEG
fibre optique
Parmi les bits « de service » se retrouvent les adresses IP du
terminal source et du terminal de destination. Une adresse IP est
une suite de 128 bits dans le format IPv6 ou de 32 bits dans le format
IPv4.
94

L’adresse IP est à Internet ce que la plaque minéralogique est au secteur
automobile. Au supermarché, la voix off ne signale pas que « Serge
est prié de déplacer son véhicule mal garé », mais annonce que « le
propriétaire du véhicule immatriculé 1-NET-404 est prié de déplacer
son véhicule ».
Adresse mac > B8:AF:67:61:ca:1f
préfixe du constructeur (ici, hewlett-packard)
2001:ga8:3c80:8303::50
Adresse IP (format ipv6) > 2001:6a8:3c80:8303::50
préfixe de l’entité de rattachement (ici, belnet)
Dans la plupart des cas, l’adresse IP est fournie automatiquement
par le fournisseur qui organise l’accès du terminal à Internet.
EN SAVOIR PLUS
Adresse IP, adresse MAC, même combat ?
Non. L’adresse IP est à l’adresse MAC ce que la plaque minéralogique
est au numéro de châssis dans une voiture. L’adresse IP indique à quel
réseau, à quelle entité économique un appareil donné est associé.
Si l’appareil change de réseau, par exemple, la tablette passe du réseau
WiFi de l’appartement à celui du travail, l’adresse IP qu’elle utilise
change. Par contre, son adresse MAC a vocation à être immuable, ce
qui ne veut pas dire qu’un utilisateur n’est pas en mesure de la modifier.
L’adresse MAC permet, dans une certaine mesure, d’identifier un appareil
dans le réseau dans lequel il fonctionne. Mais, en soi, à part identifier
le fabricant de l’appareil, elle fournit peu d’informations.
95

II.
Entre les liens, les routeurs
Le jeu des réseaux, c’est d’assembler les liens les uns aux autres
pour parvenir, de proche en proche, à permettre à un paquet de
rejoindre une destination. La connexion entre ces liens s’effectue
dans les routeurs.
Un routeur est un équipement informatique qui se trouve au
carrefour de plusieurs réseaux. Il fonctionne comme un échangeur
autoroutier. Chaque routeur détient des informations sur
son environnement : les réseaux connus, les routeurs voisins, etc.
Il s’agit des informations de routage. De la sorte, lorsqu’un paquet
se présente à lui, le routeur évalue quelle est l’étape suivante la
plus pertinente, à ce moment-là, pour aider le paquet à se rapprocher
de cette destination. C’est ainsi qu’il peut choisir de faire faire
un détour à un paquet, pour éviter de passer par une connexion
saturée ou défaillante. Les passages d’une étape à une autre sont
qualifiés de sauts successifs.
Comment se fait le choix d’aller dans telle ou telle direction ? De la
même façon qu’un automobiliste s’oriente en chemin. Si un habitant
d’Houte Si Plou veut aller à Moscou, il y a peu de chance qu’il trouve un
panneau indicateur « Moscou » dans son village. Par contre, étant donné
qu’il a quelques notions de géographie, il sait qu’il vaut mieux pour
lui de rejoindre l’autoroute, mettre le cap à l’est, traverser l’Allemagne
et la Pologne pour aboutir en Russie. En cours de route, les panneaux
l’aideront à faire les trajets vers ces étapes intermédiaires.
Les réseaux des différents opérateurs interagissent pour
construire cette vue d’ensemble. C’est le routage, réalisé à l’échelle
de la planète.
→ Illustration d’un
acheminement de
Washington (États-
Unis) à Port Moresby
(Papouasie-Nouvelle-
Guinée). Les nombres
indiquent l’ordre
de progression des
sauts qui mènent à la
destination. Plusieurs
sauts ont lieu aux
mêmes endroits
géographiques. Seules
les étapes acceptant
de se faire connaître
sont reprises. (Source :
Monitis)
3
2 1
4
9
6
8
7
5
96