Types, fonctions et implémentation des sockets dans la communication réseau

Protocoles réseau utilisés

Protocole TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) est un ensemble de protocoles de communication utilisés pour connecter des appareils sur un réseau et Internet. TCP/IP se compose de deux protocoles principaux :

• Protocole TCP (Transmission Control Protocol) : protocole orienté connexion qui garantit que les données sont transmises de manière fiable et séquentielle entre l’expéditeur et le destinataire.
• Protocole Internet (IP) : protocole sans connexion responsable de l’acheminement des paquets de données de la source à la destination sur des réseaux complexes.

Les sockets servent d’interfaces pour l’utilisation de ces protocoles dans les applications. Socket Stream utilise TCP pour une communication fiable, tandis que Socket Datagram utilise UDP pour une communication rapide mais moins fiable.

Rôle dans la communication réseau

TCP/IP joue un rôle important dans la communication réseau pour plusieurs raisons :

• Fiabilité : TCP fournit un mécanisme de contrôle des erreurs et garantit que les données sont reçues dans le bon ordre sans perte de données.
• Flexibilité : TCP/IP peut être utilisé dans de nombreux types de réseaux, y compris les réseaux locaux (LAN) et les réseaux étendus (WAN).
• Compatibilité : TCP/IP est la norme de facto pour la communication réseau, ce qui signifie que presque tous les appareils et systèmes d’exploitation la prennent en charge.
• Évolutivité : TCP/IP est conçu pour prendre en charge des réseaux de toutes tailles, des petits réseaux à l’Internet mondial.

TCP/IP est souvent utilisé avec Socket Stream car cette combinaison fournit une communication fiable et ordonnée, ce qui est essentiel pour de nombreuses applications telles que la navigation Web, le courrier électronique et le transfert de fichiers.

Protocole UDP

UDP (User Datagram Protocol) est un protocole de communication qui fait partie de la famille des protocoles TCP/IP. UDP est un protocole sans connexion qui permet la livraison de paquets de données (appelés datagrammes) sans aucune garantie de livraison fiable ou de séquence correcte des données.  Les sockets de datagrammes utilisent UDP pour une communication de données rapide et efficace.

Différences avec TCP/IP

Avantages de l’utilisation d’UDP :

• Vitesse : comme il n’y a pas de surcharge pour le contrôle de connexion ou le séquençage des paquets, UDP est plus rapide que TCP.
• Faible latence : UDP a une latence plus faible car il ne nécessite pas de paramètres de connexion avant que les données puissent être envoyées.
• Efficacité : UDP est plus efficace pour les applications qui peuvent tolérer la perte de plusieurs paquets de données, telles que le streaming multimédia et les jeux en ligne.

Inconvénients de l’utilisation d’UDP :

• Non fiable : UDP ne garantit pas la transmission des données. Les paquets de données peuvent être perdus ou arriver dans le mauvais ordre.
• Pas de contrôle de flux : UDP ne dispose pas d’un mécanisme de contrôle de flux pour éviter de surcharger le réseau.
• Pas de récupération d’erreur : UDP ne dispose pas d’un mécanisme pour détecter et corriger les erreurs dans la transmission des données.

UDP convient aux applications qui nécessitent des vitesses élevées et peuvent tolérer une certaine perte de données, tandis que TCP est plus adapté aux applications qui nécessitent de la fiabilité et des séquences de données précises.

Socket Stream (TCP) et datagramme de socket (UDP)

Socket Stream (TCP) et Socket Datagram (UDP) ont des caractéristiques différentes qui les rendent plus adaptés à différentes situations. Le choix entre vitesse et fiabilité dépend des besoins spécifiques de l’application ou du service développé.

Socket Stream (TCP)

Fiabilité :

• Livraison séquentielle : TCP garantit que les données seront reçues dans le même ordre qu’elles ont été envoyées.
• Contrôle des erreurs : TCP dispose d’un mécanisme de détection et de correction des erreurs de transmission.
• Contrôle de flux : TCP gère le flux de données entre l’expéditeur et le destinataire pour éviter la surcharge du réseau.
• Établissement de liaison : TCP nécessite un processus à trois voies (établissement de liaison à trois voies) pour établir une connexion avant que les données puissent être transmises, ce qui garantit que la connexion est stable avant que la communication n’ait lieu.

Quand choisir TCP (Socket Stream) :

• Applications Web : HTTP et HTTPS utilisent TCP pour assurer la livraison de documents Web complets et séquentiels.
• E-mail : les protocoles tels que SMTP, IMAP et POP3 utilisent TCP pour s’assurer que les e-mails sont envoyés et reçus correctement.
• Transfert de fichiers : Les protocoles FTP et SFTP utilisent TCP pour garantir que les fichiers sont transférés sans erreur.
• Applications transactionnelles : Les systèmes bancaires et les transactions financières utilisent TCP pour s’assurer que les données de transaction ne sont pas perdues ou corrompues.

Datagramme de socket (UDP)

Vitesse :

• Pas de connexion : UDP ne nécessite pas de processus de connexion comme TCP, ce qui le rend plus rapide.
• Aucune garantie de livraison : UDP ne garantit pas une livraison fiable ou séquentielle, il a donc une latence plus faible.
• Efficacité : UDP est plus efficace en termes d’utilisation des ressources car il n’y a pas de surcharge pour le contrôle des erreurs et le séquençage.

Quand choisir UDP (Socket Datagram) :

• Diffusion multimédia en continu : des applications telles que la diffusion vidéo en continu et la radio en ligne utilisent UDP pour envoyer des données en continu avec une faible latence, bien que certains paquets de données puissent être perdus.
• Jeux en ligne : Les jeux en ligne utilisent souvent UDP pour une communication rapide entre le serveur et le client, car la perte de certains paquets de données n’affecte pas autant l’expérience de jeu.
• VoIP (Voice over IP) : Les  applications de téléphonie Internet utilisent UDP pour envoyer des données vocales avec une faible latence, car une petite perte de données n’interrompt pas la conversation.
• Diffusion et multidiffusion : UDP est utilisé pour envoyer des données à plusieurs récepteurs simultanément dans un réseau.

Voici un tableau comparatif simple entre TCP et UDP :