données, transmission de - informatique.

données, transmission de - informatique. 1 PRÉSENTATION données, transmission de, en informatique, ensemble des techniques relatives aux échanges d'informations entre dispositifs électroniques. Dans tout système complexe, notamment les ordinateurs, ces échanges de données s'effectuent d'une part entre les différentes parties d'une même machine, d'autre part entre machines distantes, auquel cas il s'agit de télécommunications. Au sens le plus large, les transmissions de données concernent toute communication d'un signal électromagnétique, que ce signal transporte l'information sous forme analogique (par des fonctions continues) ou numérique (par une succession de bits 0 et 1). Dans tous les cas, qu'il s'agisse de la diffusion d'un programme radiophonique ou du transfert de données entre la mémoire et le processeur d'un ordinateur, le problème consiste à transmettre une information par le biais d'un support physique, en exploitant au mieux la capacité de ce support et en évitant la dégradation des informations transmises. Pour ce faire, les techniques utilisées s'appuient largement sur la théorie de l'information, qui leur fournit un cadre mathématique. 2 NATURE DES SUPPORTS Les supports employés pour de telles transmissions sont multiples, pouvant être de simples fils de cuivre, bon marché mais peu performants, ou des câbles coaxiaux constitués d'un fil centré dans une gaine de plastique et entouré d'un blindage cylindrique. Mais il faut également mentionner les faisceaux hertziens, qui relaient les informations sous forme d'ondes radio entre des antennes émettrices et réceptrices, et les fibres optiques, qui s'avèrent très performantes dans le cas de transmissions numériques. 3 TRANSMISSIONS ANALOGIQUES En général, deux cas de figure se présentent : lorsque les transmissions de données sont véhiculées sous forme analogique, les signaux de départ et d'arrivée peuvent eux aussi se présenter sous forme analogique, comme dans le cas de la radio et de la télévision, mais peuvent être également d'origine numérique, à l'exemple des informations échangées entre deux ordinateurs munis de modems par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique. Afin de transmettre le signal désiré de manière aussi fidèle que possible, on procède habituellement à la modulation du signal d'origine, puis à sa démodulation une fois qu'il a été réceptionné. Par ailleurs, on a recours à la technique du multiplexage qui permet d'utiliser simultanément le même canal de transmission pour plusieurs communications. Cette technique consiste à exploiter au maximum la gamme de fréquences proposées par la voie de transmission. Prenons l'exemple du téléphone, qui assure la transmission de la parole dont les fréquences ne dépassent pas 4 000 hertz. La plupart des lignes téléphoniques pouvant transporter des fréquences bien plus élevées, il s'avère donc intéressant d'employer un multiplexeur qui décale certains sons vers de plus hautes fréquences. En utilisant ainsi toutes les fréquences de la ligne, il devient alors possible de transmettre des milliers d'appels téléphoniques sur le même câble. 4 TRANSMISSIONS NUMÉRIQUES Là aussi, les signaux de départ et d'arrivée peuvent être de nature analogique, comme dans le cas de centraux téléphoniques électroniques numérisant la voix, ou sous forme numérique, comme l'ensemble des données décrivant variables et instructions sur les ordinateurs. Dans ce dernier cas, la transmission de données s'effectue à différents niveaux : au sein même de l'ordinateur (entre le processeur, la mémoire vive, le disque dur et les interfaces), entre l'ordinateur et ses périphériques (moniteur vidéo, clavier, imprimante), mais également entre l'ordinateur et d'autres machines. 4.1 Vitesse de transmission La vitesse de transfert des données numériques se mesure en bits par seconde (b/s). Ainsi, une paire de fils de cuivre, comme ceux employés sur les lignes téléphoniques, peut transporter environ 50 000 b/s, alors que la capacité d'un câble coaxial, à l'image de ceux reliant un poste de télévision à son antenne, peut dépasser 2 Mb/s (2 millions de bits par seconde). Encore plus performante est la fibre optique, capable de transmettre 1 Gb/s (un milliard de bits par seconde). En fait, le débit que peuvent supporter ces différents supports dépend également de la distance sur laquelle les données doivent être transmises : plus cette distance est grande, plus les retards sont importants. Afin d'éviter toute erreur durant la transmission d'informations, les données sont encadrées par des bits de contrôle et de vérification, si bien que le débit effectif des transmissions s'avère en général très inférieur à la capacité nominale des supports. 4.2 Multiplexage spatial et temporel Comme pour les communications analogiques, l'utilisation maximale de cette capacité repose sur les techniques de multiplexage. Afin d'exploiter au mieux la gamme de fréquences disponibles, les bits à transmettre sont regroupés en paquets, chaque groupe étant codé par un symbole que l'on envoie sur le canal puis que l'on décode à l'arrivée. Cette technique correspond à un multiplexage spatial des données. Par ailleurs, pour assurer simultanément plusieurs transmissions numériques sur le même support, on procède à un multiplexage temporel, en allouant à chaque communication des paquets de bits à intervalles réguliers. Ces méthodes sophistiquées sont notamment appliquées dans les réseaux informatiques, où la transmission de données s'effectue par le biais d'un ensemble complexe d'équipements et de canaux auxquels sont raccordées de multiples machines. 4.3 Exemple de l'ordinateur 4.3.1 Types de transmissions 4.3.1.1 Transmissions internes Dans le cas simple d'un ordinateur isolé, les distances parcourues par les données à transmettre étant relativement courtes, l'objectif est d'obtenir de très grandes vitesses de transfert. En général, le microprocesseur, la mémoire vive, les contrôleurs de disque, le système d'affichage vidéo et autres interfaces sont reliés par des sortes d'autoroutes électroniques appelées bus, assurant chacune le transport d'un type spécifique d'informations (données, adresses, etc.). Chaque bus se compose d'un ensemble de conducteurs parallèles (de 8 à 64 conducteurs), présentant tous la même capacité. Ces bus sont supervisés par le microprocesseur ou par un contrôleur spécialisé, qui vérifie que chaque partie du système informatique utilise bien la partie d'autoroute lui étant réservée. 4.3.1.2 Transmissions avec ses périphériques Dans le cas d'un échange de données entre un ordinateur et ses périphériques, différentes techniques sont employées. Les interfaces série, de type RS-232 ou autre, sont de simples supports à double sens, qui transmettent les bits les uns à la suite des autres : ils sont utilisés pour relier un ordinateur à un clavier, un modem ou une imprimante. Les interfaces parallèles, de type Centronics par exemple, transmettent 8 bits simultanément sur autant de fils de cuivre : on les emploie fréquemment pour connecter un ordinateur à une imprimante. Enfin, certaines interfaces peuvent être assimilées à de véritables bus, permettant le raccordement de plusieurs périphériques à la suite : c'est le cas de l'interface SCSI ou du futur bus universel USB (Universal Serial Bus). 4.3.2 Contrôle des données Les êtres humains s'avèrent très performants pour corriger des erreurs de transmission de données : deux personnes peuvent ainsi tenir une conversation même si seulement 30 p. 100 des informations sont correctement transmises. En revanche, les ordinateurs se révèlent beaucoup moins efficaces, une erreur de transmission pouvant en effet altérer un dialogue entier. C'est pour cette raison qu'en informatique la vérification et la prévention des erreurs apparaissent comme des priorités fondamentales de la transmission de données. 4.3.2.1 Bit de parité Afin d'éviter toute erreur dans une transmission en informatique, on ajoute des bits de vérification aux données à transférer, la proportion de bits supplémentaires dépendant de la fiabilité du support et de la qualité désirée (généralement de l'ordre de 4 p. 100). La technique la plus simple consiste à ajouter un bit dit de parité à chaque groupe de 7 ou 8 bits de données, bit qui permet d'indiquer si la somme des bits du paquet est un nombre pair ou impair. Par exemple, on peut décider que ce bit de parité sera égal à 1 si la somme des bits d'un paquet est impaire, et à 0 dans le cas contraire : on parle alors de parité paire, car en comptant tous les bits d'un paquet plus le bit de parité, on obtient toujours un nombre pair. L'autre convention possible, proposant un bit de parité égal à 1 si la somme des bits d'un paquet est paire, et à 0 dans le cas inverse, est appelée parité impaire, car la somme des bits d'un paquet et du bit de parité est, dans ce cas, toujours impaire. Ce bit de parité permet ainsi de détecter facilement si l'un des bits a été mal transmis, mais s'avère en revanche inefficace si 2 bits sont erronés dans le même paquet. La plupart des communications par modems mettent en oeuvre cette technique, le type de parité devant être défini avant le début de toute transmission. 4.3.2.2 Sommes de contrôle Pour garantir la fiabilité de la transmission de données, il existe d'autres techniques plus sophistiquées et plus efficaces, connues sous le nom de sommes de contrôle. Fondées sur l'algèbre mathématique, elles opèrent un contrôle par blocs de plusieurs paquets de bits. Non seulement ces techniques sont capables de détecter différents types d'erreurs, ainsi que la présence de plusieurs erreurs sur le même bloc, mais elles peuvent également en corriger certaines. La capacité de transmission requise par un tel contrôle se trouve alors compensée par le fait de pas avoir à retransmettre des paquets entiers sous prétexte d'un simple bit erroné. 4.3.3 Compactage et cryptage Lors de transmissions numériques, d'autres manipulations mathématiques peuvent être réalisées sur les données, comme le compactage et le cryptage. Ainsi, les informations à communiquer présentant souvent une forte redondance naturelle, les données peuvent être compactées afin d'optimiser la capacité de transmission (voir Information, théorie de l'). Par exemple, si l'information à transmettre est un texte en français, certaines successions de lettres s'avèrent très fréquentes, comme « qu « ou « tion «, alors que d'autres n'apparaissent jamais, comme « hz « ou « rkv «. Une technique simple de compactage consiste à remplacer les mots les plus fréquemment utilisés par des codes utilisant moins de bits que les mots en question, permettant ainsi d'économiser plusieurs bits à chaque occurrence du mot. Le cryptage, qui relève de la cryptographie, permet d'assurer la confidentialité des données transmises. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.