Transmission sur réseau Ethernet

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1 Transmsson sur réseau Ethernet Avertssement : Ce olycoé résente de manère succncte l essentel à savor sur un réseau Ethernet. Il est découé en deux grandes artes : le réseau Ethernet du ont de vue de l nformatcen, us du ont de vue de l électroncen. Ce olycoé n est volontarement as exhaustf, je n a as enve d écrre un lvre, mas essae de décrre smlement l archtecture utlsée ar actuellement 90% des réseaux. Le But est de ouvor confgurer et déanner une machne sur un réseau, as de comrendre fnement les rotocoles. Quelques manulatons sont roosées, avec l nterréteur de commande dos de Wndows, et avec Wreshark, un outl lbre d analyse de trames réseaux. Ces manulatons sont reérées ar le ctogramme : 1 Notons de bases sur les réseaux 1.1 Pourquo un réseau? Un réseau ermet de reler entre elles dfférentes ressources : Ma n 0 Internet Serveur Web Réseau local Serveur de courrer Cela ermet donc de artager : des ressources matérelles (mrmante, scanner, lason ADSL ) des ressources logcelles (un traval comlexe eut être artagé entre de nombreuses machnes, un serveur eut contenr des logcels que les clents nterrogent ) des données, ar exemle our garantr l uncté de l nformaton avec des bases de données, ou lus smlement des ages web ou un artage de fchers. Mas cela ermet également la communcaton (courrer électronque, chat, forum ) et les jeux en réseau. 1.2 Interconnexon de base : le bus Le nom d Ethernet vent d Ether, suort mythque de transmsson des ondes, et de l abrévaton de netware (réseau) : au déart, l s agssat d une transmsson rado entre les dfférentes îles d Hawaï (successeur du rojet Aloha). Ethernet est un rotocole datant des années 70, qu a connu de nombreuses évolutons. Nous n allons as vor tout l hstorque, mas nous allons commencer ar le 10 Base 2 (10 Mbts/s, transmsson en bande de base c est-à-dre sans modulaton, sur câble coaxal). Je ne ense as que vous en verrez encore, mas l est lus facle d exlquer les mutatons d Ethernet à artr de cette base. Pour reler ensemble des machnes, l faut un suort. Il y a quelques années, on utlsat du câble coaxal (câble RG58 blndé, rse BNC, médance de 50, 4,6 mm, rayon de courbure 5 cm). Il suffsat de mettre un T derrère chaque carte réseau d une machne, et un termnateur d médance 50 (bouchon céramque) à chaque bout de lgne. Ans la lgne est adatée, et l n exste as de réflexon du message transms. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 1 / 21

2 On obtent donc une toologe en bus, où tous les ordnateurs artagent un même suort. Pour qu un dalogue s nstalle, l faut ben sur des règles : c est la méthode CSMA/CD 1.3 Méthode CSMA/CD Le rnce est smle : avant de arler on écoute our savor s quelqu un arle : Carrer Sense (détecton de orteuse). la même lgne est artagée entre de nombreux nterlocuteurs : Multle Access. S malgré tout deux nterlocuteurs arlent en même tems, l y a détecton de la collson : Collson Detecton. Dans ce cas, l y a arrêt d émsson, et attente d un tems aléatore avant de réémettre. t 0 A B C Le sgnal se roage. C décde d émettre t 1 t 2 t 3 La lgne étant lbre, A émet A B Collson! A B C C détecte la collson le remer C En jouant sur la longueur maxmale d une lason et la longueur mnmale d une trame Ethernet, l est mossble qu une staton crée une collson sans s en aercevor (cf TD) Bref, c est une conversaton entre ersonnes très oles : On ne rend la arole que s ersonne ne arle, au cas ou deux ersonnes arlent en même tems, elles s en aerçovent et arrêtent de arler. Elles attendent alors un tems aléatore avant de se remettre à arler. S l n y a as tro de demande, cela marche ben et l y A B C a eu de collson. Par contre, lorsque le réseau commence à être tro chargé, le débt s écroule totalement : l y a saturaton du réseau. Autre défaut grave : l n y a as de geston des rortés, as de détermnsme : On ne eut as révor comben de tems un message mettra our être transms. C est rédhbtore our la transmsson de la vox ar exemle (vox sur IP). Bref, s on rerend l analoge avec des ersonnes dscutant entre-elles, lorsqu un casse eds monoolse la arole, l n est as ossble de lacer un mot! Malgré ses mortants défauts, grâce à un excellent raort rx/erformance, Ethernet domne aujourd hu le marché. Il a ceendant su évoluer en s adatant aux nouvelles technologes. 1.4 Notons de toologe réseau Les câbles coaxaux sont d excellents canaux de transmssons. Ceendant, ls sont eu soules et sont onéreux. De lus, la ruture d un câble eut amener la anne totale du réseau. On leur a référés les ares torsadées : on ouvat ans rajouter les trames Ethernet sur les câbles téléhonques exstant dont seuls 2 fls sont utlsés sur 8. On asse donc en Ethernet 10 Base T (10 Mbts/s, transmsson en bande de base, T our Twnax), les rses BNC étant remlacées ar des rses RJ45. Nous verrons l ntérêt d une telle lason dans la arte électronque de l exosé, our l nstant concentrons nous sur le coté nformatque. Pour évter qu une ruture de câble sot catastrohque, et our qu l sot lus facle de câbler un réseau, on a d abord utlsé des concentrateurs ou hubs. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 2 / 21

3 Un hub se comorte comme un rééteur multort : l se contente de rééter l nformaton transmse sur un ort à tous les autres. On aboutt donc au même comortement qu une toologe en bus : la toologe hysque est en étole et la toologe logque en bus. Ic A émet. Le hub renvoe tout ce qu vent de A vers ses autres orts, c'est-à-dre les machnes B, C et D. A Hub A B C D B C D Plus évolué (lus cher auss, je vous rassure), le commutateur ou swtch ermet d établr drectement des lasons ont à ont entre deux ordnateurs voulant daloguer. Suosons que A veulle dscuter avec B, et que C veulle dscuter avec D. Le Swtch, en analysant les trames Ethernet, met en contact les machnes ensembles : A Swtch A B C D B C Nous verrons dans la arte électronque que cette technque ermet totalement de surmer les collsons, et que le trafc entre deux machnes asse de 10 Mbts/s en half dulex à 10 Mbts/s en full dulex Pour un vértable réseau, les swtchs étant relés entre eux, on obtent ce que l on aelle une toologe en arbre étolé. Exemle : le réseau Ethernet du lycée. Les swtchs sont réarts dans des locaux technques. Au sen d un même local, les swtchs sont relés ar une lason ggabt. La lason entre locaux se fat grâce à des lasons fbres otques 1 ggabts/s. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 3 / 21

4 2 Routage 2.1 Adresses MAC Sur Ethernet, l nformaton est découée en etts aquets qu vont crculer sur le réseau. C est lus effcace que de transmettre un énorme fcher d un seul cou, car dans ce cas s l y a altératon de la transmsson, l faut tout réémettre. Par contre, avec des etts aquets, l est ossble de détecter les erreurs et de ne redemander la transmsson que des aquets altérés. Pour transmettre nos aquets, comme our l envo d un courrer, l faut ben sur une adresse de destnaton et une adresse source (exédteur). Comme nos aquets vont sur le réseau, ls sont envoyés et reçus ar une carte réseau. Chacune d elle ossède une adresse unque, l adresse MAC our Medum Access Control. Pour connaître l adresse MAC de votre carte réseau, ouvrez une nvte de commande dos et entrez la commande confg /all Ma n 1 Ic, l adresse MAC vaut 00 :40 :D0 :2E :FC :E5. Il exste dfférentes manères de les noter, mas la séaraton de chaque octet ar deux onts est la lus habtuelle. Les tros remers octets ndquent le constructeur de la carte, les tros suvants ermettent d avor une adresse unque. On eut fare crore qu elle est dfférente de manère logcelle, mas à art usurer l dentté de quelqu un, cela ne sert à ren. Voc à quo ressemble une trame Ethernet qu se balade sur le réseau : Préambule (synchro) destnaton source Tye de rotocole Données Bourrage éventuel FCS (CRC) 8 octets 6 octets 6 octets 2 octets Entre 46 et 1500 octets 0 à 46 octets 4 octets Entre 72 et 1526 octets Nous revendrons lus tard sur le détal de cette trame. Observez our l nstant qu elle content les adresses MAC destnaton et source, ans que des données ne déassant as 1500 octets. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 4 / 21

5 Ma n 2 Ma n Adresse IP Comme les adresses MAC sont fgées et lées à une carte réseau, les admnstrer serat un vra casse tête. Auss, à cette adresse hysque, on va adjondre une adresse logque, l adresse IP, our Internet Protocol. Nous verrons que lors du routage (trouver le chemn our que le aquet arrve à la bonne destnaton), ces deux adresses dentfant une même machne n ont as le même rôle : L adresse MAC sert localement L adresse IP sert our le transt entre réseaux, d où son nom. Une adresse IP tent sur 4 octets. On écrts ceux-c en décmal, et on les séares ar des onts. Par exemle, la commande confg nous a montré que l adresse IP de ma carte réseau est En fat, cette adresse content 2 éléments : l adresse du réseau (c ), et l adresse de ma carte réseau dans ce réseau (c 0.1). Pour savor ou se stue la séaraton entre les deux, on utlse le masque de sous réseau (c ). Il sufft de fare un ET logque entre l adresse IP et le masque de sous réseau our trouver l adresse réseau. Ans : ET ET Comben de machne eut-l y avor sur ce réseau? Logquement, cela devrat aller de l adresse à sot 2 16 =65536 adresses dfférentes. C est resque cela : - l adresse est réservée car elle rerésente l adresse du réseau. - L adresse est également réservée, c est l adresse de dffuson ou broadcast, qu ermet d envoyer une nformaton à toutes les machnes du réseau Il reste donc = =65534 machnes, de à On dt qu l s agt d un réseau de classe B. Il ourrat donc y avor 2 16 =65536 réseau de machnes (du réseau au réseau ) mas on a chost d avor des réseaux de talles dfférentes, adatés auss ben aux besons des ettes et très grosses entrerses. Vola un tableau résumé des classes d adresses : Classe Adresse Réseau Masque Nombre réseau Machnes/réseau A 0xxxxxxx.yyyyyyyy.yyyyyyyy.yyyyyyyy ^7-1=127 2^24-2= De > (127 localhost) B 10xxxxxxx.xxxxxxxx.yyyyyyy.yyyyyyy ^14= ^16-2=65534 De > C 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.yyyyyyyy De > ^21= ^8-2=254 Certanes adresses sont réservées : -127.y.y.y est l adresse de boucle ou localhost. Elle ermet de vérfer que la carte réseau fonctonne en la rebouclant sur elle-même. Par exemle un ng ostf ermet de valder la carte réseau est utlsée ar une machne n ayant as d adresse IP et en réclamant une. Dans ce cas, un serveur DHCP (Dynamc Host Control Protocol) est chargé de lu en fournr une. C est ce qu arrve lorsque vous vous connectez à votre fournsseur d accès à Internet ar modem ADSL. - Lorsque vous remlacez le numéro de la machne ar une sute de «1», le aquet est envoyé à toutes les machnes du sous réseau. C est ce qu on aelle un broadcast ou une dffuson. Par exemle s ma machne a une adresse IP et un masque de sous réseau en , l adresse de broadcast sera Il exste une classe D commençant ar 111 our le multcast ou multdffuson, c'est-à-dre envoyer un même aquet à luseurs machnes. Cela sert ar exemle à envoyer un même fcher vdéo sur luseurs PC en un seul envo, ou our le clonage de machnes (ghost). Je ne détalleras as lus cette ossblté. Cette dvson ar classe est aujourd hu termnée, mas comme les habtudes sont dffcles à qutter, je réfère vous l ndquer. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 5 / 21

6 Imagnons un réseau de machnes. Il faudrat lu donner un réseau de classe A, et sur les 16 mllons d adresses, seules seraent utlsées : un beau gachs! On utlse mantenant un adressage sans classe ou CIDR (Classless Internet Doman Routng Routage de domane Internet sans classe). Le rnce ne change as mas, le masque de sous réseau eut comorter un octet avec des 1 et des zéros, et as seulement des 1 ou seulement des 0. Exemle : le lycée loue un bloc de 8 IP. Ce réseau est le avec un masque L adresse fat elle arte de ce réseau? Comben d adresses IP ce réseau comrend l? ET ET On retrouve ben le réseau , donc en fat ben arte. Comme le masque bloque les tros derners bts, l y a donc 8 adresses ossbles, à savor (j ndque les 3 derners bts de l adresse IP): (000) 2 -> nom du réseau donc as de machne derrère cette adresse (001) 2 -> adresse du routeur ADSL (010) 2 -> PC (011) 2 -> PC (100) 2 -> PC (101) 2 -> PC (110) 2 -> PC (111) 2 -> adresse de broadcast, donc as de machne derrère cette adresse Fnalement, on aye un bloc de 8 IP, mas seules 5 sont utlsables (ar des are-feux ou des serveurs web)! Plutôt que de noter le masque , ce qu est long, on eut auss se contenter d ndquer le nombre de bts à 1 dans le masque. Dans notre cas, le masque comrend 29 bts consécutfs à 1. On eut noter le réseau ndfféremment le avec masque ou / Adresse IP Publques/IP rvées Le lycée comorte envrons 350 PC. Pourtant our accéder à Internet, l est nutle d acheter une adresse IP ar PC. En fat, ce ne serat même as souhatable d en avor autant, car cela exoserat chaque PC à des attaques venant d Internet. On réfère asser ar une asserelle qu ossède une IP ublque (qu va drectement sur Internet), et cacher tous nos PC derrère cette asserelle qu est équée d un are feu IP rvée Passerelle + are feu IP ublque Internet Routeur ADSL Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 6 / 21

7 Comme nos PC ont tout de même beson de communquer entre eux, ls ont une adresse IP rvée, c'est-à-dre qu est non routable sur Internet. Voc les adresses rvées que vous avez le drot d utlser : sot 1 réseau de classe A à sot 16 réseaux de classes B à sot 256 réseaux de classe C S jamas vous donnez à un ordnateur une IP rvée et que vous le branchez à Internet, l ne recevrat as de réonse à ses requêtes : Les IP rvées ne sont as routées sur Internet, et tout routeur détrurat les aquets IP à destnaton de ce PC mal confguré. Mantenant que vous dfférencez une adresse MAC d une adresse IP, l reste un derner élément à comrendre our ouvor sasr le routage d un aquet. 2.4 Ple TCP/IP Pour aborder ce qu est une le, nous allons rendre un exemle concret. Suosons 2 entrerse A et B, avec chacune un secrétarat et un servce de courrer. Voyons un smle envo de courrer avec les ntermédares ms en cause : La atron de l entrerse A veut envoyer un courrer au atron de l entrerse B. Il charge sa secrétare de s en occuer. La secrétare note que le courrer ne rentre as dans une enveloe standard. Elle le séare en deux enveloes qu elle numérote 1/2 et 2/2. Elle transmet les deux enveloes au servce courrer. Le servce courrer, en se servant de l agenda de l entrerse, comlète l adresse du destnatare en se servant de son nom, us charge 2 coursers de orter les 2 courrers avec accusé réceton. Malheureusement, le remer courser est vctme d un accdent et le courrer est détrut. Le servce courrer de l entrerse B reçot l enveloe 2/2 et le confe à la secrétare B qu sgne l accusé réceton. Ne voyant que l accusé réceton du courrer 2/2 revenr, la secrétare A renvoe la arte 1/2 du document. 1/2 2/2 Entrerse B Entrerse B 2/2 1/2 Entrerse B Entrerse B 1/2 2/2 1/2 Entrerse B Entrerse B 1 rue Tallefer Entrerse B 1 rue Tallefer 2/2 Entrerse B 1 rue Tallefer 1/2 Entrerse B 1 rue Tallefer 1/2 Entrerse B 1 rue Tallefer Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 7 / 21

8 Fnalement, la secrétare B reçot ar son servce de courrer la remère arte du document. Elle renvoe l accusé réceton, us remet les 2 documents dans l ordre. La secrétare B obtent un seul document qu elle transmet à son atron. La secrétare A, recevant l accusé réceton du document 1/2, sat que l ntégralté du document est arrvée. La secrétare A nforme son atron que le courrer est ben transms. Ce qu l faut retenr, c est que : Le but est de fare daloguer les 2 atrons ensemble, donc les nveaux les lus haut A chaque étage, quelque sot la nature du courrer, une tache smle est fate us l y a transmsson à l étage suvant (ascendant ou descendant selon l orgne du message) Chaque nterlocuteur dalogue avec son égal : le atron avec le atron, la secrétare avec la secrétare Plus clarement, le atron dalogue avec son égal, sans se soucer des détals de l envo de son courrer. Vola, hé ben s vous avez comrs cet exemle, vous avez comrs ce qu état une le TCP/IP. Le rnce ne change as, l s agt d une hérarche emlée, ermettant de transmettre un message, que l on aelle une le. Chaque nveau effectue son traval us asse la man au suvant. Entre les mêmes nveaux l y a un échange, le langage utlsé s aelant rotocole. Le but, c est que 2 alcatons daloguent entre-elles, sans avor beson de rogrammer à chaque fos l art et la manère de transmettre l nformaton dans chaque alcaton (rotocoles rorétares), ce qu serat lourd, nutle et coûteux. La transmsson se fat de manère standard en utlsant la le TCP/IP (Transort Control Protocol/Internet Protocol), nommée ans car ce sont les deux rotocoles rncaux. Vola à quo ressemble une le TCP/IP : Ple TCP/IP Modèle OSI Alcaton Données Alcaton Présentaton Sesson Couches hautes Transort (TCP) Internet (IP) Accès réseau Message Paquet/ Datagramme Trame Bt Transort réseau Lason de données Physque Couches basses A coté fgure le modèle de référence OSI (Oen System Interconnecton ou Interconnexon des Systèmes Ouverts) rôné ar l ISO (Internatonal Standard Organsaton) qu sert de référence. Il faut savor que ce modèle a été déveloé our standardser la le TCP/IP, mas que ce fut un échec, notamment arce qu l arrva tro Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 8 / 21

9 tard, et que les ndustrels avat nvest tro d argent dans TCP/IP basé sur les travaux de l unversté de Berkeley sous UNIX. Néanmons, l sert de référence, la vérté se stuant entre les 2 : les couches basses 1 à 4 exstent, les couche hautes sont lutôt consdérées comme une seule, la couche 7 ou alcaton (modèle hybrde). Voyons en bref le rnce de fonctonnement : Lors d une transmsson, chaque couche ajoute un entête destnée à son équvalent à la réceton, qu se chargera de l enlever. On arle d encasulaton. Alcaton Données Alcaton Transort Message 1 Message 2 Transort réseau Paquet IP Message 1 réseau Lason de données Trame MAC Paquet IP Message 1 Lason de données Physque Physque Le message TCP est encasulé dans un aquet IP, lu-même encasulé dans une trame Ethernet. Chaque couche ne garde que ce qu l ntéresse. Tout ce asse comme s chaque couche daloguat drectement avec son endant. De la même manère que le facteur ne s occue que de l enveloe, vous, vous ne vous occuez que de son contenu. Notez que la le TCP/IP se trouve dans tous les systèmes d exlotaton : Unx, Wndows, MacOS C est ce qu ermet à tous les ordnateurs du monde de ouvor communquer entre eux. La couche alcaton s occue de mettre en forme les données, de les affcher N oublez as que c est elle qu veut communquer. La couche transort s occue à l émsson de découer le message et de numéroter les fragments, de contrôler le flux (erreur, retransmsson), et à la réceton de remettre en ordre les fragments et de les réassembler. Elle travalle sur des messages. La couche réseau ermet de gérer le routage des données. Elle travalle avec les adresses IP sur des aquets. La couche lason de données défnt l'nterface avec la carte réseau. Elle travalle avec les adresses MAC sur des trames. Ma n 4 La couche hysque défnt la façon dont les données sont convertes en sgnaux numérques. Elle travalle avec des bts. Mantenant, vous en savez assez our ouvor comrendre le routage. 2.5 Le routage ar l exemle Premer exemle : je veux dre bonjour au PC ayant l adresse MAC , la menne étant Le réseau comorte 3 PC et un HUB Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 9 / 21

10 La trame Ethernet est de la forme : Préambule (synchro) destnaton source Tye de rotocole Données Bourrage éventuel FCS (CRC) 8 octets 6 octets 6 octets 2 octets Entre 46 et 1500 octets 0 à 46 octets 4 octets Entre 72 et 1526 octets Sot dans mon cas : (gnorons le réambule qu ne sert qu a synchronser les cartes réseaux) DST: SRC: Bonjour Vu qu l s agt d un HUB, tous les PC reçovent l nformaton, mas seul le PC ayant la bonne adresse MAC s en souc. Tens, me dt bonjour Bonjour C est as our mo Bonjour HUB Bonjour Idem avec un SWITCH. Contrarement au HUB qu ne travalle qu au nveau 1 (couche hysque), le SWITCH est lus maln et travalle au nveau 2 (Lason de données). Il est donc caable d analyser la trame Ethernet et d y lre les adresses MAC. Il se construt une table en observant les trames envoyées, et sat donc quel corresond à quelle rse (lug and lay, as beson de le confgurer). Tens, me dt bonjour Bonjour Bonjour SWITCH 2 3 D arès ma table, Je branche les rse 1&2 ensemble Prse Zzz Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 10 / 21

11 Donc, au sen d un même réseau, les adresses MAC suffsent. Mas ourtant, l y a également des adresses IP. Feraent-elles double emlo? Nous allons vor que non, mas regardons d abord comment le broadcast ermet d assocer une adresse IP et une adresse MAC. Je rerends le roblème récédent, avec en lus IP. Vola la confguraton chose : SWITCH Prse Remarquez que le SWITCH travallant au nveau 2, l se moque IP Mantenant, veut dre bonjour à mas l ne connaît as son. Il va donc commencer ar envoyer une requête en dffuson (broadcast) our demander l de Vola la trame corresondante (raelez vous qu un aquet IP est encasulé dans les donnée d une trame Ethernet) : DST: FFFFFFFF SRC: SRC:@IP DST:@IP C est Broadcast Paquet IP encasulé Trame Ethernet Comme l s agt d un broadcast, le swtch dffuse la queston à tout le monde : Qu c est ? Qu c est ? SWITCH C est du broadcast, j envoe à tous C est mo, je vas réondre à Prse Qu c est ? C est as mo, Je ne réonds as Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 11 / 21

12 Par contre, la réonse n étant adressée qu à , le swtch mettra seulement les rses 1&2 en contact. Il faut vore la queston récédente comme une queston : Qu a l adresse demande ? Alors seul réondra à : C est mo! Les autres PC se tasent. La trame de réonse sera de la forme : DST: SRC: SRC:@IP DST:@IP C est MAC de Mantenant , en analysant la trame de réonse, sat que ossède l , et l eut lu écrre drectement, comme dans le remer exemle. Ma n 5 On vent d utlser le rotocole ARP (Address Resoluton Protocol) qu ermet d assocer une et Pour ne as qu l n y at que ce genre de trame sur le réseau, le PC mémorse dans une table les corresondances. Pour vor une table ARP, ouvrez une nvte de commande. Taez ar a our avor la table ARP, ou ar * -d Pour surmer toutes les entrées. Voc un exemle de remlssage de table ARP : Je vde la table, je constate qu elle est ben vde. Je fas un ng vers et je vérfe que mantenant ma table ARP content ben la corresondance entre et son. En résumé, c est l qu sert our le routage au sen d un réseau unque, et lorsque l on ne connaît as l assocée à on fat un broadcast et on remlt la table ARP. Mantenant, je veux dre bonjour à une machne qu ne se trouve as sur mon réseau. Je vas donc devor fare transter l adresse d un réseau à un autre, et c est là que va jouer son rôle. Pensez qu IP sgnfe nternet rotocol, c'est-à-dre rotocole nter réseau (nternet avec un mnuscule, as Internet, le réseau mondal) Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 12 / 21

13 Vola mon réseau : l est consttué de 2 sous réseaux et Pour communquer de l un à l autre, on utlse un routeur ossédant 2 cartes réseaux : l une en , d et l autre en d Pour savor vers qu envoyer les nformatons, mon routeur dsose d une table de routage. Notez que lorsque ne fat arte d aucun sous réseau connu, l exste une route ar défaut qu condut à la asserelle (le moyen de sortr du réseau, our aller sur Internet ar ex). Comme vous avez comrs le fonctonnement du hub (nveau 1), du swtch (nveau 2), je ne les fas lus fgurer sur le réseau, mas ls exstent ben. Table de routage du routeur : Réseau Masque Interface Passerelle ethernet 1 ethernet ethernet 2 ethernet 2 défaut ethernet Eth1: Routeur Passerelle Eth2: Internet La machne veut dre bonjour à la machne dont elle ne connaît as MAC commence ar envoyer une requête ARP : Qu a demande ? Le broadcast est lmté au réseau DST: SRC: SRC:@IP DST:@IP C est qu? FFFFFFFF Le routeur qu est de nveau 3 est caable de lre IP (le swtch, nveau 2, s arrête aux ). Il en dédut qu l faut asser ar lu. Comme l a déjà l de dans son cache ARP, l réond drectement en se fasant asser our : Il renvoe donc sa rore. DST: SRC: SRC:@IP DST:@IP C est mo! Croyant connaître l de , envoe son bonjour en réalté vers la asserelle : DST: SRC: SRC:@IP DST:@IP bonjour La asserelle, en analysant l IP destnaton, renvoe sur le message en fasant crore qu elle en est à l orgne. DST: SRC: SRC:@IP DST:@IP bonjour Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 13 / 21

14 Ma n 6 Le routeur se fat asser our un autre à chaque fos de manère à ce que les 2 réseaux ussent communquer! Mantenant, j esère vous avor convancu : Les servent au routage local servent au routage entre réseaux Internet, ce n est que cela : tout un tas de routeurs relés entre eux qu font transter les nformatons entre les bons ordnateurs. Ces routeurs s échangent régulèrement des routes, de manère à ce que chaque routeur at en ermanence la ossblté d amélorer sa table de routage au meux. C est un eu comme bson futé, les tnérares bs sont ms à jour en ermanence, mas en lus vous êtes oblgés de les emrunter. Cela marche lutôt ben, non? 2.6 Les orts Il vous arrve sûrement d avor luseurs fenêtres de votre navgateur ouvertes en même tems. Pourtant, l n y a jamas de mélange entres ages web, alors que fnalement vous n avez qu une unque et unque. C est arce qu l faut rajouter un élément, le ort, qu ermet le multlexage. C est le rotocole de transort, ar exemle TCP, qu s occue de gérer les orts. En fat, l vous faut 2 numéros de orts : 1 en émsson, et 1 en réceton. Avec ses numéros, vous ouvez dstnguer les dfférentes alcatons qu communquent ar l ntermédare de la le TCP/IP. Les orts nféreurs à 1024 sont réservés. Seul un rocessus avec des drots d admnstrateur eut les utlser. Les lus connus sont : 21 FTP ou Fle Transfert Protocol, our télécharger des fchers 23 Telnet, our commander à dstance un machne avec un jol écran DOS 25 SMTP Smle Mal Transfert Protocol, our envoyer des mals 53 DNS Doman Name Server our assocer un IP et un nom 80 HTTP Hyer Text Transfert Protocol, our consulter le web 110 POP3 Post Offce Protocol, our relever ses mals Exemle : j envoe mon courrer (rotocole SMTP, ort 25) en regardant une age Web (ort 80). Mon système va chosr aléatorement 2 orts > 1024 our que l on usse me réondre : Serveur de courrer Réseau Serveur Web On eut récser un ort avec deux onts derrère l IP. Par exemle, s vous rentrez htt:// :2000, votre serveur web cherchera une age HTML sur le ort 2000 et non as sur le ort 80 qu est le ort ar défaut. Vous ouvez observer les orts ouverts dans une nvte de commande ar la commande netstat, netstat n vous donnant le ort de manère numérque lutôt que ar rotocole. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 14 / 21

15 Exemle : Ma n 7 Notez que je consulte deux serveurs web avec our orts sources 1998 et 1999 et our ort destnaton le ort 80 dans les 2 cas (2 dernères lgnes) 2.7 Le transort : TCP et UDP Vous avez vu que la couche transort rajoute une nformaton : le ort. Il vous faut également savor que vous avez deux moyens d assurer le transort d un message : TCP ou Transort Control Protocol qu est un mode connecté : l découe les données en messages, les numérotes, gère des accusés récetons, réordonne les messages s ls n arrvent as dans l ordre. Bref, c est sûr, mas l faut négocer une connexon donc c est le lus lent. UDP User Datagram Protocol qu travalle en mode non connecté : Il envoe les nformatons, et ne se souce as de savor s elles arrvent ou as. Il ne remet as non lus les messages dans l ordre s ls arrvent dans le désordre. Comme l ne dalogue as our établr une connexon, l est rade mas non fable. On s en sert surtout our communquer dans un réseau local, car l y a eu de ertes et les aquets arrvent dans l ordre. Vola un exemle de transmsson avec TCP et avec UDP : TCP UDP clent Serveur emetteur réceteur Synchro Synchro+acc accusé demande Trle ognée de man envo d nformatons réonse t accusé Réonse+Fn accusé Fn accusé t Échange d nformatons Fn communcaton t t Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 15 / 21

16 Ma n 8 L échange en TCP corresond à une demande et à une réceton de age Web. Observez qu l y a dscusson à l établssement d une connexon, ans qu à son arrêt. Il n y a as systématquement envoe d un accusé réceton à chaque envo du serveur, un accusé réceton ouvant couvrr luseurs envo, le nombre d envos couverts étant négocé entre le clent et le serveur en même tems que l envoe de données. S une donnée s égare, l y a redemande de transmsson. L UDP est lus rustque! S une donnée s égare, tant s! C est à l alcaton dans ce cas de gérer le roblème, et non lus à la couche transort. Pour que vous ussez comrendre comment avec une seule adresse ublque on eut fare communquer sur Internet nos 350 PC, je vous rajoute un ett extra. 2.8 La translaton d adresse Vous avez comrs que le routeur se fat asser our un autre lors d une transmsson entre réseau. Pour accéder à Internet, c est le même rnce. Un routeur artculer, aelé asserelle ou gateway ermet de sortr du réseau local. Suosons que mon PC en demande une age web sur le ort 80 de google, en demandant une réonse sur le ort La asserelle fat crore que la demande de age Web vent d elle : elle modfe rvée ar ublque C est la translaton d adresse ou NAT our Network Address Translaton Lorsque la asserelle reçot la réonse du serveur Web, elle regarde le ort utlsé et en dédut vers quelle machne nterne l faut renvoyer le aquet. Elle modfe en conséquence. Pour que la asserelle usse s y retrouver s 2 machnes nternes font une demande sur le même numéro de ort, la asserelle modfe également les orts au déart et à l arrvée. Elle stocke la corresondance dans une table. On arle de translaton de orts ou PAT our Port Address Translaton. Par exemle, mon ort de réonse 1234 sera transformé en 1000 ar la asserelle en sortant, et redevendra 1234 quand la réonse me revendra. SRC:@IP DST:@IP Port Src 1234 Port Dst 80 DMZ Serveur Web Internet SRC:@IP Pare feu DST:@IP Routeur ADSL Port Src 1000 Port Dst 80 Ma n 9 Bref, la asserelle se fat asser vs à vs du serveur Web our le c nterne, et se fat asser our le c aelant vs-à-vs du serveur Web. Au lycée, la asserelle ne se contente as de fare de la translaton d adresses et de orts. Elle joue le rôle de mandatare ou roxy. En clar, en travallant au nveau alcaton c'est-à-dre 7, le roxy est caable d nterréter les demandes fates vers Internet. Dans ce cas, l y a fltrage (certanes adresses sont mses sur lste nore), de lus le roxy dsose d un cache qu ermet de réondre drectement s la age Web a déjà été demandée ar un autre c. Le roxy ermet donc de rédure le trafc et de le fltrer. Pour évter les attaques rovenant d Internet, un are feu ou frewall ermet de fermer les orts nféreurs à 1024 dont on n a as l utlté. Comme les orts suéreurs à 1024 sont choss de manère aléatore our réondre aux demandes nternes, ls sont fermés au déart our l extéreur. En cas de demande nterne, le ort de réceton sera ouvert le tems de la connexon. Dans le cas ou un serveur Web dot être dsonble, comme l est très exosé en cas d attaque, l vaut meux ne as le mettre sur le réseau nterne. En effet, s l «tombe», un rate ourra accéder à tout le réseau ar son ntermédare. On le lace donc dans une zone ntermédare, dte DMZ our DeMltarzed Zone ou zone démltarsée. Ans, le réseau nterne restera rotégé en cas d attaque du serveur Web. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 16 / 21

17 3 Le DNS Jusqu à résent, je n a arle que d, et de ort, bref, unquement des nombres. S c est faclement comréhensble our les machnes, cela l est mons our les humans Nous référons tous taer htt:// que htt:// Pourtant, le résultat sera le même. Seulement, l ordnateur à beson as d un nom. Il exste donc un servce ermettant à artr d un nom humanement comréhensble d obtenr l adresse IP corresondante. Il est fournt ar un serveur DNS our Doman Name System, et l on arle de résoluton de nom. Le rnce utlsé est celu d une arborescence com : organsatons commercales ; bm.com edu : organsatons concernant l éducaton ; mt.edu gov : organsatons gouvernementales ; nsf.gov ml : organsatons mltares ; army.ml net : organsatons réseau Internet ; worldnet.net org : organsatons non commercales ; moodle.org nt : organsatons nternatonales ; nato.nt + ays : fr, can, us A venr: frm, store, web, arts, rec, nfo, nom Par exemle l adresse unque (on omet le ont fnal qu rerésente le nveau 0) fat référence à la machne www stuée dans le domane lgm qu fat arte du domane ac-grenoble, lu-même fasant arte du domane fr, fasant fnalement arte du domane racne. (ont). L adresse obtenue est unque, donc assocée à unque s aelle FQDN our Fully Qualfed Doman Name ou nom de domane lenement qualfé. Ma n 10 Dans un réseau local, vous avez également un FQDN. S ar exemle votre machne a our nom d hôte ctron et qu elle se trouve sur le domane LGM.local, sont FQDN sera ctron.lgm.local 4 Synthèse nformatque Un réseau, qu ermet la mse en commun de ressources et la communcaton, est consttué de matérel (c, mrmante ) ossédant une carte réseau. On rele chaque consttuant d un réseau ar du câble torsadé termné ar des rses RJ45 jusqu à un hub ou un swtch (lug and lay). Il est également ossble d utlser de la fbre otque. Un élément du réseau est dentfé de manère unque ar : Une non modfable, qu sert au routage local. Ex : 00 :40 :D0 :2E :FC :E5 assocée à un masque, modfable, qu sert au routage entre réseaux. Ex : / Un nom d hôte, modfable, qu est lus faclement lsble ar un human. Ex : ctron, F102-1 La se fat en utlsant le rotocole ARP basé sur la dffuson ou broadcast La corresondance nom d hôte/@ip se fat en utlsant le rotocole DNS qu recourt à un serveur DNS La communcaton est basée sur une le TCP/IP. On dstngue les dalogues entre alcatons grâce à un numéro de ort. Le transort eut-être assuré ar TCP, lent mas sûr, ou UDP, rade mas non fable. Pour fare communquer deux réseaux, on utlse un routeur dont l faut confgurer la table de routage. Pour sortr d un réseau, on utlse une asserelle ou gateway. Il faut alors effectuer une translaton d adresse (NAT) et de ort (PAT) our fare corresondre rvées qu veulent aller sur Internet et ublque. Un mandatare ou roxy ermet de mettre en cache les ages web les lus demandées et de fare du fltrage de contenus. Le frewall ou Pare feu rotège votre réseau des attaques rovenant d Internet. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 17 / 21

18 5 Glossare ARP : Address Resoluton Protocol. Donne la DNS : Doman Name System. Donne la relaton FQDN IP ( -> ) FQDN Fully Qualfed Doman Name. Nom unque ermettant d obtenr l IP corresondante ( ). FTP : Fle Transfert Protocol. Permet de transférer des fchers à travers un réseau. HTML : Hyer Text Marku Language. Texte comrenant des balses our le formatage (<b> Texte en gras </b>), ans que des lens vers d autres ages HTML (lens hyertextes). HTTP: Hyer Text Transfer Protocol. Permet de télécharger des ages HTML. HTTPS : S our Sécursé. Permet le transfert de ages HTML crytées our rester confdentelles. ICMP Internet Control Message Protocol. Protocole de contrôle sur Internet. La commande Png en fat arte. IP Internet Protocol. Permet le routage (trouver un chemn our un aquet) entre réseaux. Se stue au nveau 3 du modèle OSI (réseau). MAC : Medum Access Control. Identfant unque d une carte réseau, non modfable 00 :40 :D0 :2E :FC :E5 NAT : Network Address translaton. Permet d assocer à ublque de rvées. PAT : Port Address Translaton. Assocée à la NAT, ermet d assocer à ublque de rvées. PING : Permet de tester une lason réseau. Arès l envo d un ng, on reçot un «ong» ou echo rely s la lason est correcte. Png , ng ctron. POP3 : Post Offce Protocol V3. Permet de récuérer ses mals à artr d un serveur de messagere. SMTP Smle Mal Transfert Protocol. Permet d envoyer un mal vers un serveur de messagere. TCP Transort Control Protocol. Permet de transmettre sur un réseau des données de manère sure mas lente. Se stue au nveau 4 du modèle OSI (transort). UDP User Datagram Protocol. Permet de transmettre sur un réseau de manère non sûre, mas rade. Se stue au nveau 4 du modèle OSI (transort). VPN : Vrtual Prvate Network. Permet de rejondre deux réseau dstant comme étant un seul et unque réseau en utlsant un tunnel cryté donc sûr, à travers le réseau Internet non sûr. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 18 / 21

19 6 Ethernet : le ont de vue électronque 6.1 Ethernet 10Mb : codage Manchester Jusqu c nous nous sommes concentré sur l asect nformatque. Mantenant, nous allons vor d un eu lus rès comment cela se asse du ont de vue hysque. Le codage utlsé en 10BaseT est de tye Manchester avec transmsson en bande de base (as de modulaton): un 0 devent un front montant un 1 devent un front descendant Ans, l y aura davantage de transtons, et la récuératon d horloge, qu n est as transmse, en sera facltée. C est assez smle à réalser à l ade d un NON OU exclusf : Le sgnal est ensute codé en NRZ (Non Retour à Zéro), avec le nveau haut à 0,7V et le nveau bas à -0,7V. La valeur moyenne du sgnal est donc nulle lorsque le sgnal est aléatore. Notez que la transmsson est de tye lttle endan ou ett boutste, sot le LSB en remer et le MSB en derner. La trame Ethernet est de la forme : Horloge Données Horloge XOR Données 100 ns t t t Préambule (synchro) destnaton source Tye de rotocole Données Bourrage éventuel FCS (CRC) 8 octets 6 octets 6 octets 2 octets Entre 46 et 1500 octets 0 à 46 octets 4 octets Entre 72 et 1526 octets Ma n 11 Le réambule est consttué de 7 octets à $AA sot et 1 octet à $AB sot Cela consttue une horloge à 5Mhz qu sert à synchronser la transmsson, les 2 derners bts à 1 ndquent le début des nformatons utles. Attenton, ensez à basculer votre carte en 10Mbt/s! Un Png : Fn Un réambule (5 Mhz) Message Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 19 / 21

20 S on regarde de lus rès, l est facle de reconsttuer la transmsson : Le derner octet est à , mas comme le LSB est en remer, l s agt en réalté de ou $71. Ce n est as tant le câble lu-même qu détérore la transmsson, mas lutôt les transformateurs utlsés our l solaton galvanque. Observez le vol du code our ndquer la fn de transmsson. 6.2 Transmsson sur are torsadée Pour transmettre ce sgnal, on n utlse lus tro de câble coaxal, on lu réfère un câble à ares torsadées avec des rses RJ45 aux bouts. On dsose alors de sgnaux TX+ et TX- our la transmsson et des sgnaux RX+ et RXour la réceton. On utlse donc 4 fls sur les 8 dsonbles. 1 TX+ 2 TX- 3 RX+ 6 RX- 1 t TX+ 0,35 V -0,35 V TX- 0,35 V -0,35 V Perturbaton t Prnce : la transmsson est dfférentelle, on envoe smultanément les sgnaux en ooston de hase sur TX+ et TX-. Les deux fls étant hysquement roche, les erturbatons sont reçues de manères égales. On récuère le sgnal fnal ar soustracton sgnal=tx+ - TX-, et les erturbatons égales mas de sgnes oosées s annulent à condton que les deux sgnaux voent la même médance d entrée : Il ne faut surtout as reler TX- à la masse s on veut bénéfcer de l ntérêt de la lason dfférentelle. TX+ - TX- 0,7 V -0,7 V Perturbaton élmnée t Le crosement (torsade) des ares ensemble ermet de lmter la dahone. En effet, on obtent une successon de boucles alternatvement dans un sens us dans l autre, donc les chams magnétques catés s oosent et s annulent. TX+ TX- Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 20 / 21

21 Exemle de réalsaton d solaton galvanque our une carte réseau (extrat doc DP83847) 6.3 Câblages ossbles Vous avez 2 câblages ossbles : Drot (habtuel), our reler un PC à un Hub ou un Swtch. Alors TX+ <-> TX+, TX- <-> TX- C est l actf qu s occue des crosements en nterne. Crosé (excetonnel) our reler 2 PC ensemble. Alors TX+ <-> RX+, TX- <-> RX- 1 TX+ TX- RX+ TX+ TX- RX+ 1 TX+ TX- RX+ TX+ TX- RX+ RX- RX- RX- RX- 8 Câble drot 8 Câble crosé Pour reler 2 actfs (hub, swtch) ensemble, l faut normalement un câble crosé, mas un câble drot sufft, l faut alors l ndquer à l actf en ressant un bouton, snon une rse sécale est dsonble. Les lus récent trouve s le câble est crosé ou non automatquement et s adatent en conséquence. Plan d un câble crosé : (recoez le coté 1 des 2 cotés our un câble drot) Remarque : lorsque le câble est relé à un Hub, du fat de la détecton de collson nécessare, on trouve des sgnaux dentques sur TX et RX (vous devez vous écouter our savor s quelqu un erturbe la communcaton). La communcaton est half dulex (comme les talke walke) S vous utlsez un swtch, l n y a lus de collsons ossbles. Dans ce cas TX et RX devennent ndéendant. Vous assez alors en full dulex, la vtesse de transmsson est donc doublée. Les cartes réseaux modernes détectent automatquement la confguraton adéquate. Transmsson sur Ethernet - V. Mangn LGM 21 / 21