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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Environnements informatiquesLogiciel et materiel
22 septembre 2008
blansche@dpt-info.u-strasbg.fr
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Introduction
Historique
Logiciel
Materiel
Reseau et Internet
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Objectifs du cours
Culture generale en informatique
◮ Connaissances sur le fonctionnement d’un ordinateur
◮ Utilisation d’outils utiles dans vos futurs metiers
Contenu du cours
◮ Notions fondamentales
◮ Presentation de l’informatique de differents points de vue
◮ Demystification, corrections des fausses idees
◮ Reponses aux questions que vous vous posez
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Ordinateur
Definition (sur Wikipedia)
Un ordinateur est une machine dotee d’une unite de
traitement lui permettant d’executer des programmes
enregistres. C’est un ensemble de circuits electroniques
permettant de manipuler des donnees sous forme binaire,
ou bits. Cette machine permet de traiter des informations
selon des sequences d’instructions predefinies, appele
aussi programmes.
En clair. . .
◮ Un ordinateur est une grosse calculatrice
◮ Un programme est une serie de calculs predefinie
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’informatique dans la vie de tous les jours
Omnipresente
◮ Etudes (support d’apprentissage)
◮ Maison (communication, bureautique)
◮ Societe (IBM, Microsoft, etc.)
Utilisation
◮ Taper un rapport
◮ Classer ses photos de vacances
◮ Jouer
◮ Chercher des informations sur Internet
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Representation de l’information dans un ordinateur
Unite de mesure
◮ bit : binary digit
◮ octet (byte) : huit bits
◮ ko (kilo-octet) : 1024 octets
◮ Mo (mega-octet) : 1024 ko
Codage binaire
◮ Codage des nombres entiers en base 2
◮ Codage des nombres reels : beaucoup plus complexe,approximations
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Premieres machines a calculer
Pascaline
◮ Inventee par Blaise Pascal
◮ Calculatrice mecanique (addition et soustraction)
Machine a differences
◮ Imaginee par Charles Babbage
◮ Premier enonce du principe de l’ordinateur
◮ Inachevee de son vivant
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Theoriciens
George Boole
◮ Nouvelle forme de logique : algebre de Boole
◮ Algebre utilisant uniquement les nombres 0 et 1
Claude Shannon
◮ Theorie de l’information
◮ Mesure de la quantite d’information en bits
Alan Turing
◮ Machine de Turing : premiere machine programmable capablede calculer toute fonction
◮ Invente les concepts de programmation et de programme
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les premiers ordinateurs
Interrupteurs
◮ Permettent de realiser des calculs logiques et arithmetiques
◮ Composants electromecaniques, tubes a vide (1940),transistors (1960)
ENIAC (1945)
◮ Premier ordinateur entierement electronique, 30 tonnes, 18000tubes a vide
◮ Multiplication de deux nombres a 10 chiffres en 3 millisecondes
◮ PC actuels : calculent plus d’un milliard d’operations a virguleflottante par seconde
◮ Supercalculateurs actuels (Roadrunner, IBM) : calculent plusd’un million de milliards d’operations flottantes par seconde
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Programme
Definition
◮ Liste d’instructions
◮ Chaque instruction est un calcul (addition, division ou pluscomplexe)
◮ Une instruction est appliquee sur des donnees
◮ Une donnee est une entree du programme ou le resultat d’uncalcul precedent
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Programme
Entrees
◮ Frappe au clavier
◮ Click de souris
◮ Fichier sur le disque dur
Sorties
◮ Affichage a l’ecran (textuel ou graphique)
◮ Son
◮ Fichier sur le disque dur
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Programme
Exemples
◮ Calcul de l’approximation d’une solution d’une equation
◮ Editeur de texte
◮ Navigateur internet
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Programmation
Langage de programmation
◮ Permet de decrire les instructions que la machine doit realiser
◮ Langage comprehensible par un informaticien
◮ Grande variete de langages (C, Java, PHP, etc.)
Compilation
◮ Transformation d’un code (programme ecrit dans un langagede programmation) en programme binaire
◮ Un programme binaire est une suite d’instructionscomprehensibles par l’ordinateur
◮ (Presque) tous les logiciels que vous utilisez ont ete ecritsdans un langage de programmation puis compiles
◮ Certains langages sont interpretes et pas compiles
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Systeme d’exploitation
Definition
◮ Ensemble de programmes qui permettent d’utiliser unordinateur
◮ Interface homme/machine
◮ Permet d’executer d’autres programmes
Exemples
◮ Windows (MS-DOS, Windows 2000, Windows XP, WindowsVista)
◮ Unix (Linux, SunOS, FreeBSD, MacOS X)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Fonctions d’un systeme d’exploitation
◮ Gestion des peripheriques
◮ Gestion de l’execution des programmes
◮ Allocation de ressources de calcul◮ Communications entre processus
◮ Gestion des fichiers
◮ Gestion du reseau
◮ Interface homme/machine (interface graphique, ligne decommande)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Differents ordinateurs
◮ PC (Personnal Computer)
◮ Macintosh
◮ Serveur de calculs, cluster, etc.
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Architecture modulaire
◮ Processeur
◮ Carte mere
◮ Carte graphique
◮ Memoire vive
◮ Ecran
◮ Disque dur
◮ Etc.
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 1 – Carte mere16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 2 – Processeur (et ventilateur)16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 3 – Memoire vive16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 4 – Disque dur16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 5 – Alimentation16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 6 – Carte graphique16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 7 – Lecteur/Graveur CD/DVD16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’interieur d’un PC
Vue d’ensemble
◮ 8 – Ports de sortie16 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La carte mere
Fonctions
◮ Support du processeur et de puces
◮ Ports (slots) permettant de brancher des cartessupplementaires
◮ Bus : interface de communication entre les differentscomposants
◮ Interface (BIOS, Basic Input Output System) : configurationelementaire
◮ Pile (batterie) : permet de memoriser la configuration, la date,etc.
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Le processeur
Fonctions
◮ Centre de calcul de l’ordinateur
◮ En anglais : CPU (Central Processing Unit)
◮ Interprete les instructions d’un programme et realise les calculs
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Le processeur
Fonctionnement
1. Lire une instruction a une adresse donnee en memoire
2. Decoder l’instruction
3. Calculer et lire les adresses des operandes de l’operation
4. Executer l’instruction
5. Ecrire le resultat en memoire
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Le processeur
Caracteristiques
◮ Differentes architectures (Intel, Sparc, etc.)
◮ Un seul processeur, plusieurs processeurs, processeurmulti-core
◮ Frequence (en MHz, GHz)
◮ Decomposes en plusieurs unites
◮ Unite arithmetique et logique (UAL)◮ Unite de controle◮ Unite d’entree-sortie◮ Etc.
◮ Memoire interne du processeur (registres, memoire cache)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire
Definition
Ensemble de composants electroniques capables de memoriserchacun un bit
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire
Differentes technologies
◮ Memoire morte (ROM : Read-Only Memory) : informationsconservees hors alimentation electrique (CD-ROM, BIOS de lacarte mere, etc.)
◮ Memoire vive (RAM : Random Access Memory) : informationsperdues hors alimentation electrique
◮ SRAM (Static RAM) : rapide mais chere◮ DRAM (Dynamic RAM) : informations stockees dans des
condensateurs qui se dechargent progressivement,refraıchissement regulier (lecture puis reecriture de la valeur dechaque condensateur)
◮ Memoire de masse : magnetique (disque dur), optique(CD-ROM)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire
Differents types de memoire
◮ Capacite (quantite d’information)
◮ Temps d’acces
◮ Proximite du processeur
◮ Cout
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire
Niveaux de memoires
◮ Registres (plus petit, plus rapide)
◮ Memoire cache (SRAM)
◮ Memoire centrale (DRAM)
◮ Memoire de masse (plus grand, plus lent)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Caracteristiques
Caracteristiques
TailleTps d’acces
Debit (Mo/s) Technologie(ns)
Registres < 1 ko 0,25 a 0,520000 a Mememoire100000 specialisee
Cache < 16 Mo 0,5 a 25 5000 a 10000 SRAMMemoire
< 16 Go 80 a 250 1000 a 5000 DRAMcentraleMemoire
> 100 Go 5000000 20 a 150 Magnetiquede masse
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les registres
Caracteristiques
◮ Conservation d’informations au plus proche de l’UAL
◮ Memorisation des operantes des operations realisees par l’UALet des resultats
◮ Tres petite capacite (souvent moins de 50 registres de 30 bits)mais tres rapide d’acces
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire cache
Caracteristiques
◮ Tampon entre le processeur et la memoire centrale
◮ Differents niveaux (L1, L2, parfois L3)
◮ Quelques centaines de ko (cache L1), quelques Mo (cache L2)
◮ Copie temporaire d’une petite partie de la memoire centrale
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire centrale
Une barrette de memoire vive
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
La memoire centrale
Caracteristiques
◮ Plusieurs Mo a plusieurs Go
◮ Frequence (en MHz)
◮ Stockage des processus (programme en cours d’execution)
◮ Stockage des entrees et sorties des programmes, des resultatsdes calculs intermediaires
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Le disque dur
Un disque dur (ouvert)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Le disque dur
Caracteristiques
◮ Tres grande capacite (plusieurs Go)
◮ Stockage sous forme magnetique
◮ Conserve l’information en absence de courant
Fonctionnement
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les cartes additionnelles
Une carte graphique
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les cartes additionnelles
Caracteristiques
◮ Se branchent sur la carte mere
◮ Carte son, carte video, carte reseau, etc.
◮ Nouvelles fonctionnalites
◮ Parfois integrees dans la carte mere
Carte graphique
◮ Indispensable
◮ Gestion de l’affichage, l’ecran se branche dessus
◮ Processeur graphique : processeur specialise dans le calcul 3D(calcul matricielle), decharge le CPU des calculs lies al’affichage et a la 3D
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les peripheriques
Peripheriques
◮ Clavier, souris
◮ Ecran
◮ Scanner, imprimante
◮ Webcam
◮ Modem
Ports
◮ Parallele : imprimante
◮ Serie : souris
◮ PS/2 : souris, clavier
◮ USB : cle, disques externes, souris, webcam, etc.
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Les lecteurs
Exemples
◮ Lecteur/Graveur CD/DVD
◮ Disquette
◮ Carte memoire
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
L’ecran
Caracteristiques
◮ Taille de la diagonale (en pouces)
◮ Resolution (nombre de pixels)
◮ CRT (tube) ou TFT (plat)
◮ Multi-ecran (deux ou quatre ecrans)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Historique
◮ 1969 – Departement de la defense americaine cree Arpanet :reseau pour la recherche, quatre nœuds sur des campusuniversitaires
◮ 1971 – 13 machines en reseau
◮ 1990 – Fin d’Arpanet, debut d’Internet
◮ 1993 – Premiere interface de navigation : NCSA Mosaic
◮ 1994 – Premier navigateur Netscape
◮ Aujourd’hui – Des millions de machines connectees
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Principes
◮ Echange de donnees entre deux ordinateurs
◮ Masque les differences aux niveaux materiel et logiciel
◮ Utilisation de protocoles
◮ Support physique (cables, ondes, etc.)◮ Codage de l’information (analogique, numerique)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Internet
◮ Reseau federateur de reseaux
◮ Constitue d’un ensemble de nœuds :
◮ Routeurs (permettent de diriger les communications)◮ Serveurs (Web, DNS, etc.)◮ Ordinateurs personnels
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
IP : Internet Protocol
Objectifs
◮ Protocole de communication
◮ Service d’adressage unique pour l’ensemble des terminauxconnectes
Adresse IP
◮ Adresse permettant d’identifier une machine dans un reseau
◮ Differentes versions (IPv4, IPv6)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
IP : Internet Protocol
IPv4
◮ Serie de quatre nombres entre 0 et 255 (chacun est code surun octet) : l’adresse de dpt-info.u-strasbg.fr est 130.79.44.193
◮ Decomposition de l’adresse entre adresse reseau (premiersbits) et adresse machine (derniers bits)
◮ Adresse reseau : 130.79.44◮ Adresse machine : 193, 42, 6, etc.
◮ Masque sous-reseau : indique les bits qui douvent etreidentiques dans un sous-reseau
◮ Masque sous-reseau : 255.255.254.0 (23 premiers bits)
◮ Passerelle (Gateway) : permet la connexion en dehors dureseau local
◮ Adresse locale de la machine : 127.0.0.132 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
World Wide Web
Le Web
◮ http : documents hypertextes (lien entre les documents)
◮ Tout types de documents : texte, image, son, video, etc.
◮ URL : adresse unique des documents
Pages web
◮ Realisees dans un langage de programmation (HTML, PHP,etc.)
◮ Accessible par des navigateurs (Mozilla, Internet Explorer,Lynx)
◮ Recherche par des moteurs de recherche (google, yahoo, etc.)
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Autres protocoles
◮ ftp : transfert de fichiers
◮ ssh : connexion a distance securisee
◮ irc : discussion
◮ smtp : e-mail
◮ Etc.
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
DNS
Serveur de nom
◮ Traduction entre URL et IP
◮ Simplification de l’utilisation d’Internet
◮ Systeme distribue
Domaines
◮ Domaine par geographie ou nature des sites : .fr ; .jp, .com,.org, etc.
◮ Sous-domaines : u-strasbg.fr, free.fr
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
Passerelle www .google.com
Utilisateur
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
Passerelle www .google.com
Utilisateur
www.google.com
33
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
Passerelle
www.google.com ?
II
www .google.com
Utilisateur
www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Passerelle
www.google.com ?
II
www .google.com
Utilisateur
www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
www .google.com
Utilisateur
www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
www .google.com
Utilisateur
66www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Utilisateur
66www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Utilisateur
66www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
&&MMMMMMMMMMM
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Utilisateur
66www.google.com
33
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
&&MMMMMMMMMMM
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Page webxxqqqqqqqqqqq
Utilisateur
66www.google.com
33
Routeur
36 / 38
Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
&&MMMMMMMMMMM
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Page webxxqqqqqqqqqqq
Utilisateur
66www.google.com
33
Routeur
{{xxxx
xxxx
x
Routeur
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
&&MMMMMMMMMMM
Passerelle
www.google.com ?
II
vv
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Page webxxqqqqqqqqqqq
Utilisateur
66www.google.com
33
Routeur
{{xxxx
xxxx
x
Routeur
ZZ5555555555555555
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
Exemple
DNS
72.14.207.99
Routeur // Routeur
&&MMMMMMMMMMM
Passerelle
www.google.com ?
II
vvtt
;;wwwwwwwwww
www .google.com
Page webxxqqqqqqqqqqq
Utilisateur
66www.google.com
33
Routeur
{{xxxx
xxxx
x
Routeur
ZZ5555555555555555
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Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet
IPv6
Probleme avec IPv4
◮ Seulement quatre milliards d’adresses disponibles
◮ Inegalites selon les pays : les pays developpes ont plusd’adresses IP reservees
IPv6
◮ 16 octets au lieu de 4
◮ 3, 4 × 1038 adresses possibles en IPv6
◮ Existe depuis 1995, mais peu utilise
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