Les réseaux TCP/IP

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Nombres binaires et notation des adresses IP

Nombres binaires

Les nombres binaires sont facilement convertis en décimal en suivant le tableau ci-dessous :

Notation des adresses IP

En anglais, l'adresse IP assignée à une interface est notée en «dotted quad», que l'on traduit en "décimale pointée". Cela correspond, pour les IPv4 aux 4 octets (4 x 8 bits) de l'adresse séparés par des points.

Adresse de diffusion, adresse de réseau, et masque de réseau

Une adresse IP est divisée en deux parties : la partie réseau (net id), à gauche, et la partie machine, ou hôte (host id), à droite.

Masque de réseau

Le masque de réseau permet de déterminer la partie réseau de l'adresse à partir de l'adresse IP. On l'appelle également le masque de sous-réseau.

Masques de 16 bits et de 17 bits :

L'adresse de diffusion est généralement donnée en décimales.

Dans les exemples ci-dessous, la partie en gris-bleu correspond à la partie réseau de l'adresse.

Exemple : les adresses suivantes sont sur le même réseau avec un masque de réseau de 16 bits

Cela signifie que si vous changez les bits des deux premiers octets de gauche (8+8=16 bits) (en gris-bleu), vous changez l'adresse du réseau et vous devrez utiliser une passerelle pour que les interfaces puissent communiquer entre elles.

De la même façon, les bits modifiés sur les deux octets à droite, dans la partie claire du tableau, changent uniquement l'adresse de l'interface, mais ne changent pas l'adresse du réseau.

Exemple : les adresses IP suivantes sont sur des réseaux différents avec un masque de réseau de 24 bits

L'adresse réseau

Chaque réseau dispose de son adresse, qui est nécessaire pour paramétrer le routage. L'adresse réseau est une partie de l'adresse IP, la partie hôte de l'adresse étant remplacée par des 0 (NdT : en binaire, le masque définissant les parties réseau et hôte de l'adresse).

Une adresse de réseau typique : 192.168.1.0

L'adresse de diffusion

Une adresse de diffusion est une adresse correspondant à un plage d'hôtes, ou d'interfaces, accessibles sur un même réseau. Par exemple, l'adresse 10.1.255.255 permet d'accéder à toutes les interfaces ayant une adresse IP de la fome 10.1.x.x.

Une adresse de diffusion typique : 192.168.1.255.

Opérations sur les adresses

On peut appliquer des opérations logiques simples sur les adresses de diffusion, les masques de sous-réseau et les adresses de réseau.

Pour obtenir l'adresse du réseau à partir d'une adresse IP, il suffit de faire un ET logique avec le masque de réseau.

De la même façon, on trouve l'adresse de diffusion avec l'adresse réseau OU "Non masque"

Ici, Ces opérations sont des ET et OU logiques appliqués sur les formes binaires des adresses.

Exemple : en partant de l'adresse IP 192.168.3.5 avec le masque de réseau 255.255.255.0, nous pouvons faire les opérations suivantes

• Calcul de l'adresse du réseau (Adresse réseau = Adresse_hôte ET Masque)

  11000000.10101000.00000011.00000101     (192.168.3.5)
  ET
  11111111.11111111.11111111.00000000     (255.255.255.000)
  ___________________________________
  
  11000000.10101000.00000011.00000000     (192.168.3.0)

• Calcul de l'adresse de diffusion : Adresse de diffusion = Adresse_réseau OU NON[Masque]

  11000000.10101000.00000011.00000101     (192.168.3.5)
  OU
  00000000.00000000.00000000.11111111     (000.000.000.255)
  ___________________________________
  11000000.10101000.00000011.11111111     (192.168.3.255)

Cet exemple illustre le fait que l'adresse IP et le masque de réseau sont suffisants pour obtenir toutes les informations relatives à l'hôte et au réseau (NdT : sauf la passerelle).

Classes de réseau

Adresses IP réservées

Un certain nombre d'adresses IP sont allouées au réseau privées et ne sont jamais utilisées sur Internet. Ces adresses IPs réservées sont typiquement utilisées sur les réseaux locaux (LAN).

Le tableau suivant présente les différentes plages (classes) d'adresses privées/réservées.

Tableau 1 : adresses réservées

Classes d'adresses IP

Classe A : adresse réseau sur 8 bits et adresse machine sur 24 bits

Le premier octet de l'adresse IP est réservé pour la partie réseau de l'adresse. Ainsi, le masque réseau par défaut est 255.0.0.0. Les 3 octets restants sont disponibles pour définir les adresses des hôtes. Les adresses 255.255.255 et 0.0.0 étant réservées, la première étant l'adresse de diffusion et la seconde, l'adresse du réseau, il y a 2²⁴ -2 = 16 777 214 adresses possibles.

Pour la classe A, le premier bit du premier octet est fixé à 0, les adresses commençant de 1 à 127. Cela correspond à la plage binaire de 00000001 à 01111111.be set to “00” or “01”.

Classe B : adresse réseau sur 16 bits et adresse machine sur 16 bits

Les deux premiers octets de l'adresse IP sont réservés à l'adresse réseau, donc le masque est de 255.255.0.0. Il y a 2¹⁶ -2 = 65 534 adresses machines possibles.

Pour la classe B, les premiers bits sont fixés à 1 0. Ainsi, le premier octet va de 128 à 191, ce qui correspond à la plage binaire de 10000000 à 10111111.

Classe C : adresse réseau sur 24 bits et adresse machine sur 8 bits

Les deux premiers octets sont réservés à l'adresse réseau, le masque par défaut est donc de 255.255.255.0. Il y a 2⁸ -2 = 254 adresses machines possibles.

Pour la classe C, les 3 premiers bits sont fixés à 1 1 0. Ainsi, le premier octet va de 192 à 223, ce qui correspond à la plage binaire de 11000000 à 11011111.

Sous-réseaux

Il est possible de découper les réseaux, en utilisant des bits réservés à l'adresse machine pour le réseau. Pratiquement, cela se fait en modifiant le masque de réseau.

Par exemple, on peut altérer un réseau de classe A, qui a donc un masque de 255.0.0.0, en allouant le 1^er bit du second octet à la partie réseau. Cela nous donne une adresse IP composée d'une adresse réseau sur 9 bits et d'une adresse machine sur 23 bits.

Le masque binaire est donc de :

11111111.10000000.00000000.00000000, soit 255.128.0.0

On peut également indiquer que l'adresse réseau est sur 9 bits en représentant l'adresse IP 10.1.8.1 sous la forme : 10.1.8.1/9.

Dans les exemples suivants, nous prendrons l'exemple d'un réseau de classe C 192.168.1.0. Nous étudierons des masques de sous-réseau de 25 et 26 bits.

Réseau de 25 bits

Masque : 11111111.11111111.11111111.10000000 ou 255.255.255.128

L'adresse réseau étant déterminée à partir du calcul IP ET Masque, nous avons donc deux adresses réseau possibles : 1. la plage d'adresses 192.168.1.0xxxxxxx, sur le réseau 192.168.1.0. L'adresse du sous-réseau est 0. 1. la plage d'adresses 192.168.1.1xxxxxxx, sur le réseau 192.168.1.128. L'adresse du sous-réseau est 128.

Dans les deux cas, la substitution des "x" par des 0 ou des 1 a un sens particulier :

Il nous reste à compter le nombre d'adresses machines sur chaque réseau. L'adresse machine étant sur 7 bits et les 2 adresses extrêmes (remplies de un ou de zéros) étant réservées, nous avons 2⁷ - 2 = 126 machines possibles sur chaque réseau, pour un total de 252 machines.

Vous noterez qu'avec le masque de réseau par défaut de 255.255.255.0, il y a 254 adresses machines disponibles. Dans notre exemple, les adresses 192.168.127 et 192.168.1.128 ont un rôle spécifique, ce qui fait que nous ne pouvons utiliser que 252 adresses machines.

Réseau de 26 bits

Masque : 11111111.11111111.11111111.11000000 ou 255.255.255.192

De nouveau, la règle ET nous permet de déterminer 4 différents réseaux : 1. la plage d'adresses 192.168.1.00xxxxxx, sur le réseau 192.168.1.0. 1. la plage d'adresses 192.168.1.01xxxxxx, sur le réseau 192.168.1.64. 1. la plage d'adresses 192.168.1.10xxxxxx, sur le réseau 192.168.1.128. 1. la plage d'adresses 192.168.1.11xxxxxx, sur le réseau 192.168.1.192.

Nous obtenons les adresses de diffusion (broadcast) en remplaçant les "x" par des "1" : 192.168.1.63, 192.168.1.127, 192.168.1.191, 192.168.1.255.168.1.255

Chaque sous-réseau dispose de 2⁶ - 2 = 62 adresses machines disponibles, pour un total de 248.

La suite TCP/IP

TCP/IP est une suite de protocoles utilisés sur Internet. Ce nom correspond à l'ensemble des protocoles nécessaires pour prendre en charge les données et les applications sur le réseau. Les deux protocoles principaux sont TCP, pour Transmission Control Protocol, et IP, pour Internet Protocol.

Pour simplifier, IP s'occupe uniquement des paquets ou des datagrammes (adresses de destination taille, etc.), alors que TCP s'occupe de la connexion entre les deux machines. Chaque protocole réalise une tâche spécifique et transmet à un autre. On parle de la pile TCP/IP (TCP/IP stack).

Chaque protocole intervient au niveau d'une couche de la pile.

Exercices

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