Du réseau local à Internet : Token Ring, Ethernet et les protocoles qui ont gagné

Avant le réseau local : un câble, une conversation

Les premiers réseaux informatiques reposaient sur des liaisons point-à-point ou multipoint entre un mainframe et ses terminaux - fiables, mais coûteuses à câbler et impossibles à faire évoluer au-delà de quelques appareils. À mesure que les bureaux se sont remplis de minicomputers indépendants, puis d'ordinateurs personnels, le vrai problème a changé de nature : comment faire partager un même câble physique à des dizaines de machines sans que leurs signaux ne se percutent en un bruit illisible ?

Deux réponses très différentes ont émergé dans les années 1970 et 1980, et pendant plus d'une décennie, aucune des deux n'était le vainqueur évident.

Deux philosophies : le jeton contre l'écoute-et-réessai

Le Token Ring d'IBM, normalisé sous IEEE 802.5, a résolu le problème des collisions en supprimant purement et simplement leur possibilité. Une petite trame 'jeton' circule en permanence sur un anneau logique ; une station ne peut émettre que lorsqu'elle détient ce jeton, ce qui garantit qu'une seule machine parle à la fois. Le comportement est déterministe et prévisible même sous forte charge - des propriétés que les clients d'entreprise d'IBM, orientés mainframe, appréciaient particulièrement.

L'Ethernet a fait le pari inverse. Sa méthode d'accès CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) laisse simplement n'importe quelle station émettre dès qu'elle juge le câble libre, puis écoute une éventuelle collision ; si elle survient, les deux émetteurs patientent un délai aléatoire avant de réessayer. C'est probabiliste plutôt que garanti, mais radicalement plus simple et moins coûteux à implémenter matériellement - et sous la charge légère à modérée d'un bureau typique, cela fonctionnait aussi bien en pratique que le schéma à jeton, pourtant plus élaboré.

Les protocoles qui ont fait dialoguer les paquets

Un câble partagé ne résout que le déplacement des trames entre deux machines voisines. Faire parvenir un message d'un ordinateur à Los Angeles jusqu'à un autre à Boston, à travers des réseaux appartenant à des organisations totalement différentes, nécessitait une seconde couche indépendante d'adressage et de routage - exactement ce que le programme de recherche ARPANET a été conçu pour résoudre. L'article de Vint Cerf et Bob Kahn en 1974 a introduit l'idée de scinder cette tâche en deux protocoles : IP, chargé d'adresser les paquets et de les faire transiter de réseau en réseau, et TCP, chargé de les réassembler de façon fiable et dans l'ordre à l'arrivée.

Les deux ont été formalisés sous les RFC 791 et RFC 793 en septembre 1981, et le 1er janvier 1983 - une date que les ingénieurs appellent encore le 'flag day' - chaque hôte encore connecté à ARPANET est passé de l'ancien protocole NCP à TCP/IP simultanément, pratiquement du jour au lendemain. C'est l'une des plus grandes migrations de protocole coordonnées de l'histoire de l'informatique, et c'est la raison directe pour laquelle l'adressage IP et la poignée de main en trois temps de TCP fonctionnent encore exactement de la même façon aujourd'hui, dans le Ping, le Traceroute et tous les autres outils de cette boîte à outils.

Le processus RFC (Request for Comments) lui-même, toujours géré par l'IETF, mérite qu'on s'y arrête : contrairement à la normalisation du Token Ring, contrôlée par IBM, les RFC sont des documents ouverts que n'importe qui peut proposer, débattre publiquement et implémenter - la devise même du processus est 'rough consensus and running code' (consensus approximatif et code qui fonctionne). Cette ouverture explique en grande partie pourquoi TCP/IP, plutôt que l'une des nombreuses piles réseau propriétaires concurrentes de l'époque (y compris SNA d'IBM lui-même), est devenu le protocole vers lequel tous les éditeurs ont fini par converger.

Pourquoi l'Ethernet a fini par l'emporter

Jusqu'au milieu des années 1980, Token Ring et Ethernet ont coexisté comme des choix d'entreprise réellement concurrents, le Token Ring étant souvent préféré dans les environnements centrés IBM pour son comportement prévisible sous charge. La balance a basculé de façon décisive au cours de la décennie suivante, pour des raisons qui tenaient moins au mérite technique brut qu'à l'économie et au rythme d'innovation : le passage de l'Ethernet au câblage à paires torsadées avec le 10BASE-T en 1990 a rendu le câblage nettement moins cher et plus simple que le câblage blindé et les connecteurs spécialisés du Token Ring, et l'arrivée de la commutation (remplaçant les hubs partagés par une liaison point-à-point dédiée par port, éliminant purement et simplement les collisions) a fait disparaître la principale faiblesse théorique du CSMA/CD.

Le coup de grâce est venu de la vitesse. Les 100 Mbps du Fast Ethernet en 1995 représentaient déjà six fois le plafond de 16 Mbps du Token Ring, et lorsque le Gigabit Ethernet est arrivé en 1999 en fonctionnant sur ce même câblage déjà installé partout, il ne restait plus aucune raison de choisir l'alternative propriétaire, plus onéreuse. IBM lui-même a discrètement réorienté ses propres recommandations vers l'Ethernet au cours des années 1990 ; le Token Ring ne survit aujourd'hui que dans certains systèmes de contrôle industriel hérités, pas dans les nouveaux déploiements.