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    Les réseaux TCP/IP  
    noAuteur - Précision Mac, 2 - 2005-01-01      
    Que vous possédiez une connexion Internet ou que votre Mac soit branché à un réseau local, il y a fort à parier que vous avez déjà eu affaire au protocol TCP/IP…  
    Un simple coup d'oeil dans le panneau des préférences système dans la section réseau et vous voici confronté à un grand nombre d'éléments de configuration aux noms pour le moins obscurs. Voilà comment arrivent les problèmes de configuration réseau.  
   

C'est une erreur courante de penser qu'une adresse IP désigne une machine

 
    Le présent article a pour but de vous donner les bases théoriques et pratiques nécessaires pour la compréhension des réseaux TCP/IP. Ethernet, adresse IP, sous-réseau ou encore masque ou classe d'adresse seront autant de termes parfaitement limpides pour vous au terme de la lecture de ces pages. Mais avant toutes choses, plantons le décor.  
    On parle de réseau dès lors que deux ordinateurs ou plus sont connectés en permanence et échangent des données. Les différents ordinateurs d'un réseau communiquent par l'intermédiaire d'interfaces réseau. Il s'agit de matériel spécifique permettant aux ordinateurs d'établir physiquement le dialogue. Ethernet est un exemple d'interface réseau. Il s'agit là de l'interface la plus courante livrée en standard sur les Mac et avec la plupart des ordinateurs du marché. Ethernet est maintenant l'interface la plus généralement utilisée, cependant il en existe d'autres comme TokenRing ou ATM.  
   

Un modèle en couche

 
    L'interface réseau qui est généralement Ethernet ne représente qu'une partie du fonctionnement d'un réseau. Lorsque vous utilisez votre navigateur Internet ou que vous accédez à une machine sur le réseau local, vous ne percevez qu'une partie du fonctionnement du réseau. Vous travaillez avec la couche d'applications et ne distinguez rien d'autre. Entre votre application et ce qui circule physiquement sur le câble réseau, 5 couches se répartissent les tâches.  
    Ce modèle en couche est appelé modèle ISO/OSl. OSI signifie (Open Systems Interconnection - Interconnexion des Systèmes Ouverts). Ce modèle a été mis en place par l'ISO (International Standard Organisation) afin de créer un standard de communication entre les ordinateurs d'un réseau, c'est-à-dire les règles qui gèrent les communications entre des ordinateurs. A l'époque où le modèle a été inventé, chaque fabricant de matériel travaillait avec son propre standard et la communication entre deux produits de constructeurs différents était quasi-impossible. Ainsi de nombreux réseaux incompatibles coexistaient. C'est la raison pour laquelle l'établissement d'une norme a été nécessaire.  
    Le rôle du modèle OSI consiste à standardiser la communication entre les machines pour que les constructeurs puissent mettre au point des produits compatibles et respectant le modèle OSI. Ainsi, le standard définit 7 couches distinctes :  
   
  1. La couche physique fournit les moyens mécaniques, électriques, fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'activation, au maintien et à la désactivation des connexions physiques destinées à la transmission de bits entre deux entités de liaison de données. En clair, cette couche s'occupe de gérer le signal électrique pur sur un réseau.
  2. La couche liaison de données fournit les moyens fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'établissement, au maintien et à la libération des connexions de liaison de données entre entités du réseau. Elle détecte et corrige, si possible, les erreurs dues au support physique et signale à la couche réseau les erreurs irrécupérables. Elle supervise le fonctionnement de la transmission et définit la structure syntaxique des messages, la manière d'enchaîner les échanges selon un protocole normalisé ou non.
  3. La couche réseau assure toutes les fonctionnalités de relais et d'amélioration de services entre entités de réseau, à savoir : l'adressage, le routage, le contrôle de flux et la détection et correction d'erreurs non réglées par la couche liaison.
  4. La couche transport assure un transfert de données transparent entre entités de session et en les déchargeant des détails d'exécution. Elle a pour rôle d'optimiser l'utilisation des services de réseau disponibles afin d'assurer au moindre coût les performances requises par la couche suivante.
  5. La couche session fournit aux entités de la couche présentation les moyens d'organiser et synchroniser les dialogues et les échanges de données.
  6. La couche présentation s'occupe de la syntaxe et de la sémantique des informations transportées en se chargeant notamment de la représentation des données.
  7. La couche application donne au processus d'application le moyen d'accéder à l'environnement OSI et fournit tous les services directement utilisables par l'application.
 
    Ce modèle en couche permet de définir clairement quelle partie (logiciel ou matériel) d'un réseau fait un travail donné. Si nous rapprochons le modèle ISO du sujet qui nous intéresse aujourd'hui, nous obtenons :  
   
  • Les couches 1 et 2 sont traitées au niveau de l'adressage physique. Pour ce qui concerne Ethernet, il s'agit des adresses matérielles des cartes. Vous pouvez connaître très facilement l'adresse de votre interface Ethernet via le panneau de préférence. Vous y trouverez une mention comme : OO:03:93:78:8f:Oa. Dans le modèle TCP /IP, les couches ISO 1 et 2 forment la couche liens.
  • La couche ISO 3 devient la couche réseau (c'est le même nom, c'est bien arrangeant). Egalement appelée couche IP, elle gère la circulation des paquets à travers le réseau en assurant leur routage 0e chemin à prendre pour atteindre une interface). Une adresse IP est directement concernée par cette couche.
  • La couche 4 du modèle ISO garde son nom "transport" dans le modèle TCP /IP. Elle assure une communication de bout en bout en faisant abstraction des machines intermédiaires entre l'émetteur et le destinataire. Elle s'occupe de réguler le flux de données et assure un transport fiable ou non. Sur cette couche résident les protocoles TCP (Transmission Control Protocol) et UDP (User Datagram Protocol). UDP, ne garantit pas qu'un paquet (datagrarnme) arrive à bon port, cc sera à la couche supérieure de s'en assurer.
  • Les couches ISO 5, 6 et 7 deviennent la couche application du modèle TCP /IP. Toute cette partie n'est pas gérée par le système d'exploitation (d'où le terme couche application). Ici résident des protocoles comme ITP, HTTP, etc.
 
    A présent que nous avons vu la partie la plus théorique des réseaux, nous comprenons mieux l'appellation TCP/IP. TCP n'est qu'un protocole reposant sur IP. IP s'occupe des adresses et TCP de la communication logique entre les machines. Les applications prennent ensuite le relais, se reposant, à leur tour, sur le couple TCP/IP.  
   
 
   

IP

 
    Nous l'avons dit, IP est un protocole d'adressage. Qui dit adressage dit adressage d'interface. C'est une erreur courante de penser qu'une adresse IP désigne une machine. En fait, une adresse IP désigne une interface. Dans la majorité des cas, une machine, qu'il s'agisse d'un Mac ou d'un PC, ne possède qu'une interface. Mais ce n'est pas obligatoire. Certaines machines faisant office de traducteur entre plusieurs réseaux auront autant d'interfaces que de réseaux auxquels elles sont connectées. De ce fait, une telle machine aura autant d'adresses IP que d'interfaces.  
    Une adresse IP est généralement notée sous la forme d'un quadruplet : aaa.bbb.ccc.ddd. Il s'agit d'une notification simplifiée car il s'agit en réalité de 4 octets (8 bits). La notation courante reprend donc la valeur décimale de chaque octet séparé par des points. Ceci implique le fait que chacun des nombres décimaux ne peut prendre qu'une valeur entre 0 et 255. Un octet offrant 256 combinaisons possibles.  
    Le quadruplet désigne à la fois le réseau sur lequel l'interface est connectée et l'interface elle-même. La séparation entre réseau et adresse de l'interface est définie en fonction de la classe d'adresse.  
    Nous avons trois classes possibles  
A.   Les numéros des réseaux IP de classe A utilisent les 8 bits les plus à gauche 0e nombre le plus à gauche du quadruplet) pour identifier le réseau, laissant 24 bits 0es 3 nombres restants du quadruplet) pour identifier les interfaces des hôtes de ce réseau. Les adresses de classe, A ont toujours le dernier bit à gauche à zéro - c'est à dire une valeur décimale entre 0 et 127 pour le premier nombre du quadruplet. Il y a donc un maximum de 128 numéros de réseaux de classe A disponibles, chacun d'eux contenant jusqu'à 1 677 214 interfaces). Cette classe permet donc de former d'énormes réseaux.  
    Cependant, les réseaux 0.0.0.0 et 127.0.0.0 ont des significations spéciales et ne sont pas utilisables pour identifier des réseaux. Il ne reste donc plus que 126 réseaux de classe A disponibles.  
B.   Les numéros de réseaux IP de classe B utilisent les 16 bits les plus à gauche 0es deux nombres de gauche du quadruplet) pour identifier le réseau, laissant 16 bits les deux derniers nombres du quadruplet) pour identifier les interfaces des hôtes.  
    Les adresses de classe B ont toujours les 2 bits les plus à gauche mis à 1 O. Cela laisse 14 bits pour spécifier l'adresse de réseau, donnant 32'767 réseaux de classe B disponibles. Les réseaux de classe B ont donc le premier nombre du quadruplet entre 128 et 191, chaque réseau pouvant contenir 65'534 interfaces. Il s'agit de réseaux de taille moindre que pour la classe A, mais cela reste très loin de ce que peut mettre en oeuvre une PME ou un particulier chez lui.  
C.   Les numéros de réseau IP de classe C utilisent les 24 bits les plus à gauche 0es trois nombres de gauche du quadruplet) pour identifier le réseau, laissant 8 bits 0e nombre le plus à droite du quadruplet) pour identifier les interfaces des hôtes. Les adresses de classe C commencent toujours avec les 3 bits les plus à gauche positionnés à 1 1 0, soit un intervalle de 192 à 256 pour le nombre le plus à gauche du quadruplet. Il y a donc 4 194 303 numéros de réseaux de classe C disponibles, chacun contenant 254 interfaces. Les réseaux de classe C avec le premier octet supérieur à 223 sont toutefois réservés et non disponibles. C'est cette classe qui sera utilisée habituellement pour un réseau local. 254 interfaces (et peut-être machines) est une valeur suffisamment importante.  
    Toutes ces classes d'adresses concernent des réseaux interconnectés. Les classes ont été déterminées pour organiser au maximum les adresses IP d'Internet. Ainsi, votre fournisseur d'accès à Internet a du réserver une ou plusieurs plages d'adresses dans une ou plusieurs classes d'adresses pour pouvoir vous attribuer l'une d'elles lorsque vous vous connectez.  
    Lorsqu'il s'agit de réseaux locaux (LAN), vous pouvez en principe utiliser n'importe quelle adresse ou classe d'adresse. Cependant, il ne faut qu'à aucun moment les adresses que vous avez définies sur votre réseau local n'entrent en conflit avec les adresses d'Internet. Voilà pourquoi certains réseaux parmi chaque classe sont réservés aux réseaux locaux. En utilisant ces adresses de réseaux, vous vous assurez de ne jamais avoir de problème de conflit. Nous vous disions dans l'entête de l'article que choisir des valeurs au hasard dans la configuration du réseau était une mauvaise idée. Vous avez, à présent, un aperçu du type de problème en question.  
    Les adresses de réseaux réservées sont :  
    Un réseau de classe A : 10.0.0.0
16 réseaux de classe B : de 172.16.0.0 à 172.31.0.0
256 réseaux de classe C : de 192.168.0.0 à 192.168.255.0
 
    Cette dernière ligne vous dira sans doute quelque chose étant donné que, par défaut, le réseau de 254 interfaces 192.168.0.0 est systématiquement utilisé pour bon nombre de configurations.  
   
 
   

Adresse IP et adresse de réseau

 
    Une adresse IP ne désigne pas forcément une interface. Nous l'avons dit plus haut, une adresse est composée de 4 octets, mais certaines valeurs pour ces octets ne sont pas utilisables pour une interface. On distingue trois cas différents :  
   
  • Une adresse IP dont la partie réservée aux interfaces est à zéro ne concerne pas d'interface mais le réseau lui-même. Ainsi l'adresse de classe C 192.168.0.0 ne désigne pas la machine 0 du réseau mais le 192.168.0.xxx dans son ensemble. Une interface ayant l'adresse 192.168.0.52 fait partie du réseau 192.168.0.0.
  • Une adresse IP dont la partie réservée aux interfaces possède tous les bits à 1 (et donc en décimal avec la valeur maximum) est l'adresse de diffusion d'un réseau IP. C'est l'adresse utilisée pour communiquer simultanément avec toutes les interfaces d'un réseau IP.
  • Une adresse IP dont la partie réservée aux interfaces n'est pas à zéro et ne possède pas non plus tous les bits à 1 est une adresse qui désigne une interface réseau.
 
    Voici quelques exemples pour clarifier tout cela  
   
  • Pour un réseau de classe A… (un octet pour l'espace d'adressage du réseau, suivi de trois octets pour l'espace d'adressage d'interface)
  • 10.0_0.0 est un numéro de réseau de classe A car tous les bits de l'espace d'adressage d'interface sont à 0
    10.0.1.0 est une adresse d'interface sur ce réseau
    10.255.255.255 est l'adresse de diffusion de ce réseau car tous les bits de l'espace d'adressage d'interface sont à 1
  • Pour un réseau de classe B… (deux octets pour l'espace d'adressage du réseau, suivi de deux octets pour l'espace d'adressage d'interface)
  • 172.17.0.0 est un numéro de réseau de classe B 172.17.0.1 est une adresse d'interface sur ce réseau
    172.17.255.255 est l'adresse de diffusion de ce réseau
  • Pour un réseau de classe C… (trois octets pour l'espace d'adressage du réseau, suivi d'un octet pour l'espace d'adressage d'interface)
    192.168.3.0 est un numéro de réseau de classe C
    192.168.3.42 est une adresse d'interface sur ce réseau
    192.168.3.255 est l'adresse de diffusion de ce réseau
 
    Notez au passage que toutes les adresses (non réservées aux réseaux locaux) de classe A et B sont toutes utilisées sur Internet. Ne sont plus disponibles que des adresses de classe C. Celles-ci sont également en voie de disparition et poussent à l'adoption d'un nouveau standard : IPv6. En effet, toutes les explications de cet article concernent le protocole IP actuellement en cours d'utilisation, il s'agit de la version 4 notée IPv4. Malheureusement, l'évolution d'Internet et le besoin sans cesse croissant d'adresses de réseaux accélèrent le passage à la nouvelle version IPv6.  
   

Les masques

 
    Un petit tour dans le panneau des préférences réseaux et vous vous apercevrez qu'il est fait mention de sous-réseaux. Cette notion est intimement liée à celle des masques réseaux. Il est d'ailleurs plus exact de parler de masques sous-réseaux car c'est bien de cela qu'il s'agit. Un masque détermine (grossièrement) quelle partie de l'adresse IP concerne un réseau et quelle autre partie concerne une interface.  
   
 
    La syntaxe du masque est très simple. Il s'agit de placer à 1 les bits du masque aux endroits concernant le réseau et à 0 les bits concernant l'interface. De ce fait, il existe des masques sous-réseaux standards pour chacune des classes d'adresses :  
   
  • classe A : 255.0.0.0
  • classe B : 255.255.0.0
  • classe C : 255.255.255.0
 
    En effet, un réseau 192.168.0.0 permet d'accueillir des interfaces utilisant les adresses 192.168.0.1 à 192.168.0.254. Seul le dernier octet de l'adresse change pour changer d'adresse d'interface. Le masque en binaire est donc 1111111.1111111.1111111.00000000 et donc en décimal 255.255.255.000.  
    Un masque n'est pas une adresse, il ne sert qu'à masquer la partie réseau d'une adresse. Nous avons soulevé la notion de sous-réseaux, il ne s'agit que d'une interprétation locale pour une classe donnée.  
    Si nous prenons un réseau de classe B comme 172.16.0.0, les interfaces sont désignées pas les deux derniers octets de l'adresse IP. Ceci nous permet d'utiliser sur ce réseau 65 534 interfaces. Il est clair qu'un besoin d'organisation est ici indispensable. Nous pouvons donc découper cela en plusieurs sous-réseaux. Le découpage d'un réseau en sous-réseaux sort du cadre de cet article et nous ne nous attarderons pas sur le sujet.  
       
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