Interrogation Tentatives de bonnes réponses à des questions qui peuvent ne pas l'être

Est-ce qu'un modem et un routeur c'est la même chose ?

Si l'on se pose cette question c'est que les fabricants et les fournisseurs d'accès internet utilisent souvent à tort l'un ou l'autre de ces mots dans leurs accroches publicitaires.

Le modem

En local, les bits sont envoyés sous la forme de brèves impulsions électriques discontinues. Ce type de signal est dit numérique. Un signal analogique, comme celui qui va de l’amplificateur au haut parleur, varie lui de manière continue.

Les lignes téléphoniques sont conçues pour le transport de la voix sous la forme d’un signal analogique. Pour qu’elles puisent transmettre des bits il faut donc intercaler un matériel spécifique : le modem. Celui-ci va envoyer, et recevoir, un signal compatible avec leurs caractéristiques.

Le mot lui-même est un mot valise, contraction de modulateur démodulateur. Il module en émission et démodule en réception (de courtes explications concernant ces termes sont données en fin de rubrique). On peut donc en déduire qu’un modem communique toujours avec... un autre modem, son homologue à l'autre bout de la ligne.

Le routeur

Un réseau est constitué de nœuds interconnectés entre eux par des liens. Comme le montre la figure ci-dessous cela ressemble à un filet, d'ailleurs le mot réseau vient d'un mot latin qui veut dire filet. Quand il existe plusieurs chemins pour aller d'un nœud à l'autre, on parle de réseau maillé par analogie aux mailles d'un filet.

Réseau maillé

Pour déterminer quel chemin devront suivre les données et donc quels nœuds elles devront traverser, deux grandes méthodes sont utilisées : le chemin est défini au départ ou il est déterminé de proche en proche, au sein de chaque nœud. Dans le premier cas on parle de routage à la source, dans l'autre de routage dynamique ou à la volée.

Dans un réseau basé sur le protocole IP on va donc trouver un routeur IP à chaque nœud de réseau. Qu'il obéisse à une consigne ou qu'il agisse de son propre chef chacun de ces routeurs va examiner les paquets reçus et les faire suivre vers un autre routeur, ou s'il est le dernier de la chaîne, vers le destinataire final.

Un routeur est donc une sorte d'aiguillage au niveau des paquets IP. Mais chez soi, à quoi peut-il bien servir ?

Dans une installation domestique un routeur permet de mettre en communication un réseau local et, via un modem, le réseau internet. Situé à la frontière entre internet et le réseau local, comme un passeur, le routeur fait passer la frontière aux paquets IP qui arrivent d'internet vers le réseau local et réciproquement.

Pour communiquer avec le réseau internet le routeur est doté d'une adresse IP attribuée par le fournisseur d'accès à internet (FAI) appelée adresse IP publique. On doit cependant aussi pouvoir y accéder en local pour l'administrer (paramétrage, surveillance, etc.).

À cet effet les routeurs domestiques sont aujourd'hui généralement dotés d'un serveur HTTP interne permettant d'effectuer ces opérations au travers d'un navigateur. Ils ont donc également une adresse IP locale. Cette adresse locale sert également à la fonction serveur DHCP (attribution automatique d'une adresse IP aux stations qui en font la demande) quand celle-ci est disponible. L'adresse IP locale du routeur n'entre en jeu ni dans les échanges sur internet ni dans ceux entre les stations connectées au réseau local.

Avec un routeur du commerce l'accès à internet (en ADSL ou en bas débit) commence par l'établissement d'une connexion point à point dite PPP (point to point protocol) pour laquelle on doit fournir l'identifiant et le mot de passe communiqués par le FAI. Contrairement à ce qui se passe quand on raccorde directement un ordinateur à un modem c'est dans le routeur que ces données sont mémorisées et c'est lui qui établit cette connexion.

Dans la majorité des cas le paramétrage d'un routeur se limite à accéder à ses menus de configuration au travers de son navigateur favori puis saisir ce sésame. Avec la supermagicbox de son FAI il se peut même que cette identification se fasse automatiquement.

Contrairement à un modem, un routeur n'est pas un périphérique d'ordinateur et ne requiert aucune installation au sens habituel du terme. Il n'y a donc besoin d'aucun CD ni autre kit d'installation. Leur utilisation n'apporte le plus souvent que des ennuis.

Le modem routeur

C'est dans bien des cas l'appareil que possède le particulier, seulement il ne le sait pas. La plupart du temps il lui a été vendu sous le nom de modem, plus rarement sous le nom de routeur et de plus en plus souvent, sous le nom de Supermagicbox par son FAI. Car tous ces boîtiers multiservices ou autres passerelles résidentielles sont des modems routeurs.

Modem routeur

Comme son nom l'indique un modem routeur peut être vu comme la réunion dans un même coffret de deux appareils : un modem et un routeur. Dans la pratique il s'agit d'un ordinateur spécialisé assurant ces deux fonctions. Les modèles destinés aux particuliers ou aux sites professionnels de taille modeste comprennent un modem ADSL, un routeur, mais aussi le plus souvent un commutateur ethernet multi-ports et un point d'accès Wifi. Le schéma ci-dessous montre les relations qui existent entre les différents éléments composant un modem routeur.

Modem routeur

Grâce au commutateur et au point d'accès Wifi, un seul appareil suffit donc pour créer un réseau local filaire, Wifi ou mixte de quelques postes et lui ouvrir l'accès à internet.

Sur les modèles récents l'adaptateur USB a disparu. Son utilisation, qui n'a jamais été recommandée, nécessitait l'installation du pilote correspondant.

Les supermagicboxes quant à elles incluent généralement en outre une fonction téléphonie sur IP et la réception de chaînes de télévision numériques. Les modèles les plus récents incorporent également un serveur d'impression (connexion directe d'une imprimante utilisable par tous les PC) et un serveur de fichiers (connexion directe d'un disque dur externe visible depuis chaque PC).

Cas du câble

Tout ce qui a été dit ci-dessus reste valable même si l'accès à internet se fait via le câble au lieu d'une ligne ADSL. Bien évidemment le modem, séparé ou couplé avec le routeur, est spécifique mais le reste est identique.

Et les routeurs Wifi ?

C'est le nom trompeur sous lequel sont généralement présentés les routeurs (ou les modems routeurs) incorporant un point d'accès Wifi.

Le réseau Wifi sert exclusivement à l'acheminement des trames entre les stations du réseau local indépendamment de leur contenu. Le routeur fait transiter des paquets du réseau local vers internet et réciproquement. La présence d'un point d'accès Wifi ne change en rien la fonction de routeur de l'appareil contrairement à ce que pourrait laisser penser la juxtaposition des deux mots.

Il serait donc plus précis de parler de routeur point d'accès Wifi mais, par simplification, on utilise le terme de routeur Wifi malgré la confusion qu'il peut engendrer. C'est cette confusion qui conduit souvent à penser qu'il est indispensable de disposer d'un routeur pour créer un réseau Wifi alors qu'il suffit d'un point d'accès Wifi, qu'il soit ou non intégré dans un autre appareil.

Les petits nouveaux, les routeurs 3/4G

Là aussi il s'agit d'un nom bien loin de décrire de quoi il retourne. Les appareils vendus sous ce nom sont en fait des modems routeurs communiquant avec internet via un réseau de téléphonie mobile, qu'il soit en 4G ou non. Ils recoivent donc une carte SIM.

Seul le mode d'accès à internet les distingue des modems routeurs ADSL ou câble et tout comme eux ils intègrent un point d'accès Wifi. Ceux destinés à un usage nomade ne disposent généralement pas d'un commutateur ethernet mais certains fournisseurs d'accès à internet proposent maintenant des supermagicboxes 4G pour les oubliés de l'ADSL.

Les téléphones portables

Un téléphone portable comporte un modem en amont. Le système d'exploitation (Android ou autre) des modèles sophistiqués intègre le plus souvent une fonction routeur. La carte Wifi intégrée peut servir non seulement à la connexion à un réseau Wifi existant mais aussi de point d'accès Wifi.

Ces appareils se comportent donc alors exactement de la même manière que les modems routeurs dédiés dont il est question ci-dessus. Toutefois les appareils spécifiques peuvent disposer de possibilités de paramétrage plus étendues.

Les tablettes

Les tablettes équipées d'une carte SIM ne se distinguent des téléphones sophistiqués car par leur taille. Ce qui vaut pour l'un vaut donc pour l'autre.

Et aussi les routeurs WISP

Ils sont présentés sous des noms divers, notamment routeurs de voyage. WISP signifie wifi internet service provider.

Un tel routeur est un client Wifi et il se connecte à un point d'accès comme n'importe quelle station Wifi. Comme tout routeur il sert de passerelle avec un réseau local qui pourra comporter plusieurs stations.

Certains peuvent servir simultanément de point d'accès Wifi. Dans ce cas, il faut garder en tête que les stations Wifi dépendantes ne bénificieront que de la moitié du débit disposnible sur la liaison amont.

La traduction d'adresse

Quand une trame ethernet venant de l'un des PC arrive au commutateur celui-ci la fait parvenir au destinataire dont l'adresse MAC figure dans l'entête. Son rôle s'arrête là. Cette adresse peut être celle d'un autre PC connecté a réseau local ou bien celle du routeur (le commutateur en tant que tel n'a pas d'adresse MAC).

Il en va de même bien sur pour une connexion en Wifi, le rôle du commutateur étant tenu par le point d'accès Wifi.

Quand le destinataire est le routeur celui-ci extrait le paquet contenu dans la trame et regarde à qui il est envoyé. Si l'adresse IP est sa propre adresse le paquet est transmis au serveur HTTP interne responsable de l'interface de configuration.

S'il s'agit d'une autre adresse IP le routeur commence par remplacer l'adresse IP de l'expéditeur par celle fournie par le FAI, la seule visible sur internet, et transmet le paquet au modem. Dans l'autre sens, paquet arrivant d'internet via le modem, le routeur remplace son adresse IP par celle du destinataire. On parle de traduction d'adresse et ce type de routeur (celui qui équipe la majorité des foyers) est appelé routeur NAT (network address translation).

On a donc un cloisonnement total. Les PC ne communiquent que par le réseau local et leur adresse IP n'en sort jamais. Seul le routeur accède à internet. Un routeur NAT constitue donc un pare-feu implicite.

Conclusion

Un modem et un routeur ont donc bien des rôles différents même quand les deux fonctions sont réunies dans un seul appareil. Les modems routeurs domestiques modernes permettent en outre de créer un réseau local ethernet ou Wifi comprenant plusieurs PC ou autres appareils. Ceux si pourront communiquer entre eux et, éventuellement, accéder à internet sans avoir besoin de faire jouer le rôle de passerelle à l'un d'entre eux.

Complèment : modulation et démodulation

On lit fréquemment sur la toile qu'un modem sert à transformer en signaux analogiques les signaux numériques envoyés par l'ordinateur. Ceci est bien sûr erroné. La modulation (la démodulation en réception) est une technique qui s'applique aussi bien à des signaux analogiques qu'à des signaux numériques sans changer leur nature, même si les moyens mis en œuvre diffèrent fondamentalement.

Dès le début de la radiophonie il a fallu trouver une astuce pour transmettre le son par la voie des ondes. On a donc imaginé d'envoyer sur l'antenne un signal à haute fréquence (appelé signal porteur ou tout simplement porteuse) dont les variations reproduiraient fidèlement le signal en provenance du micro.

Ce procédé appelé modulation d'une porteuse est toujours utilisé, tout au moins en France où la radio numérique hertzienne ne semble pas à l'ordre du jour. On peut moduler en amplitude (les variations d'amplitude de la porteuse reproduisent celles du signal à transmettre) ou en fréquence (les variations du signal à transmettre génèrent de petites variations de la fréquence de la porteuse). Le nom des bandes captées par nos récepteurs radio reflète le type de modulation utilisée : AM (amplitude modulation) qui englobe GO (grandes ondes), PO (petites ondes) et OC (ondes courtes), ou FM (frequency modulation).

Le cas de la bande FM est particulièrement intéressant car outre la porteuse on utilise aussi des sous-porteuses pour disposer de la stéréophonie et véhiculer des métadonnées (nom de la station et du programme par exemple) qui elles sont numériques.

Oui mais le modem, comment fonctionne-t-il ?

Tout comme dans le cas de la radio il module (démodule en réception) une porteuse. Les impulsions électriques qui représentent les bits modifient en cadence les propriétés de la porteuse : son amplitude ou sa fréquence, ou bien aussi sa phase.

Un exemple simple va donner une idée de la manière dont cela fonctionne. Nous utiliserons pour cela la modulation en fréquence.

La porteuse est un signal alternatif de fréquence F envoyé en permanence sur la ligne. Lorsqu'un 1 doit être transmis on va augmenter légèrement cette fréquence d'une valeur f pendant un intervalle de temps convenu. Quand c'est un 0 qu'il faut transmettre on va au contraire diminuer la fréquence F d'une valeur f. Un 1 sera donc représenté par un signal de fréquence F+f et un 0 par un signal de fréquence F-f.

Aujourd'hui on emploie conjointement tous les types de modulation afin d'exploiter au mieux la capacité des lignes téléphoniques. Avec l'ADSL on va même encore plus loin puisque là on se sert de porteuses multiples. Il y en a plus de 200 (plus de 500 en ADSL 2) comme s'il y avait 200 modems qui travaillaient en parallèle.

Pour donner une idée de l'évolution récente des modems, il suffit de rappeler que pendant très longtemps les vitesses de transmission ont plafonné à 2400 bits/s et qu'aujourd'hui l'ADSL2 permet d'atteindre plus de 20 Mbits/s, soit un facteur multiplicatif de près de 100 000 !

 

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