La couche réseaux dans Internet

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1 La couche réseaux dans Internet 1. Introduction au protocole IP V4 Internet est vu comme un ensemble de sous-réseaux autonomes interconnectés pour constituer une infrastructure large au niveau mondial. On distingue : a) Les épines dorsales (réseaux fédérateurs ou backbones), constituées d artères de communication à haut débit et de routeurs rapides. b) Les réseaux régionaux (exemple : les réseaux d opérateurs nationaux de télécommunication : Transpac, Numéris, RTC de France télécom c) Les réseaux locaux d entreprises souvent hétérogènes (Ethernet, token ring ) Le ciment de la coopération de ces réseaux hétérogènes est le protocole IP (intervenant au niveau de la couche réseau du modèle réseau) 2. Format du datagramme IPV4 Les données sont fragmentées en segments au niveau transport. Ces segments sont ensuite encapsulés dans des paquets ou datagrammes IP au niveau de la couche Réseaux (voir figure du datagramme IP). Le format du datagramme IP se compose globalement de 2 champs : champs entête champs données 1

2 L entête a une taille fixe de 20 octets (5*4mots) et une partie d options variable. La taille des données étant variable. Composition de l entête : Les octets de l entête sont émis en premier avant les données de gauche à droite. Le champ version sur 4 bits. Le champ longueur de l entête variable en fonction des options et du bourrage. Ce champ est sur 4 bits donc une valeur max de 15 mots de 32 bits (4 octets) Le champ TOS (Type Of Service) sur 8 bits est composé comme suit : PRE PRE PRE D T R XXXX XXXX Priorité sur 3 bits Delay Throughput Reliability Non utilisés Délai /débit /fiabilité D acheminement Exemple : un routeur peut choisir une liaison satellite à haut débit mais à grand délai d acheminement ou une ligne louée à faible débit et à faible délai. La priorité varie de 0 (normale) à 7 (système). Le champ longueur totale (entête + données) sur 16 bits. En théorie, la taille maximale d un datagramme IP est de octets=64ko. En réalité, cette taille ne dépasse pas 1500 octets (Ethernet) 4500octets (FDDI). Le champ identifiant : indique numéro du datagramme auquel appartient le fragment courant. Le champ FO (Fragment Offset) : 3 bits dont un inutilisé. Le bit MF : More flag : indique si le fragment est le dernier (0) ou pas (1) Le bit DF : Don t fragment : à 1 il désactive le mécanisme de fragmentation (au niveau du routeur). Le champ Fragment : indique le numéro du fragment dans le datagramme fragmenté. 2

3 TTL : Time To Live ou durée de vie : est un compteur qui décompte le nombre de secondes à vivre pour un datagramme dont la valeur maximale est de 255 s. Ce compteur est décrémenté à chaque passage de routeur. (ou de plusieurs unités s il est en file d attente dans le retour) Le passage du compteur à 0 déclenche la destruction du message. Lorsque la couche réseau a assemblé le datagramme complet elle a besoin de savoir à quel protocole de transport (TCP ou UDP) elle doit l adresser. Champs protocole : UDP : 17 TCP : 6 ICMP : 3 Le champ contrôle d entête : vérifie la validité de l entête au niveau de chaque routeur intermédiaire. L algorithme utilisé : addition de demi-mots de 16 bits en complément restreint et prendre le complément restreint du résultat. Le but est de trouver un contrôle égal à zéro. Les champs adresse source et adresse destination font référence aux adresses IP source et destination. Le champ Options a été conçu pour une extension du protocole IP. En pratique 5 options ont été définies : Sécurité : indique le niveau de secret du datagramme. Routage strict défini par la source : utilisé pour router un datagramme sur un chemin spécifique. Routage lâche défini par la source : donne une liste de routeurs obligatoires Enregistrement de route : utilisé pour enregistrer un itinéraire, chaque routeur fournissant son adresse IP au datagramme. Horodatage : chaque routeur joint son adresse et une horodate au datagramme. 3

4 L'adressage IP RFC 791 Questions : Pourquoi un adressage logique IP? pourquoi pas l adressage physique MAC? Identifier l appartenance d un poste à un réseau dans un réseau très étendu (Internet) en effet, l'adresse MAC ne permet pas d'identifier le réseau d'appartenance d'une machine. Possibilité d attribution de noms aux machines et le service de résolution de noms permet de retrouver l'adresse IP. 1. Anatomie d une adresse IPV4 Une adresse IP est un nombre codé sur 32 bits, représentée sous forme de 4 entiers de 8 bits (1 octet) chacun, séparés par des points. Une adresse IP est codée sur 4 octets et est notée : X.Y.Z.W X,Y,Z,W sont des nombres sur 8 bits variant de 0 à 255. Une adresse IP se compose d un numéro de réseau et d un numéro de poste. 5 formats ont été définis ou Classes : A, B, C, D et E. 2. Présentation des classes Classe A : 0 numéro réseau Numéro de noeud 8 bits (1 octet) 24 bits (3 octets) Plage d'adresses IP : à (en théorie à ) Cette classe correspond à quelque réseaux de grande taille. Un exemple d'adresse IP de classe A est :

5 Classe B : 1 0 Numéro réseau Numéro de noeud 16 bits (2 octets) 16 bits (2 octets) Plage d'adresses IP : à Correspond aux réseaux intermédiaires. Un exemple d'adresse IP de classe B est : Classe C : 110 Numéro réseau Numéro de noeud 24 bits (3 octets) 8 bits (1 octet) Plage d'adresses IP : à Correspond à un grand nombre de petits réseaux. Un exemple d'adresse IP de classe C est : Classe D : 1110 Numéro de groupe Plage : 224 à 230 pour le premier octet Correspond à des adresses multidestinataires (multicast) (attention : le multicast est différent du broadcast qui représente la diffusion) Classe E : réservé pour un usage futur ou pour les tests Plage : le premier octet est supérieur ou égal à

6 Remarques importantes a) les valeurs d adresses «tout à 0» et «tout à 1» ont des significations particulières La valeur indique l adresse réseau autres destinations. La valeur est utilisée comme adresse de diffusion sur tous les ordinateurs du réseau (ne traverse pas un routeur sauf les diffusion DHCP) b) Cas particuliers : Tout à 0 Cet ordinateur «autorisé uniquement au démarrage du système et ne constitue jamais une adresse valide» en attendant l obtention d une adresse. Elle représente aussi l adresse pour autres destinations (route par défaut dans une table de routage) Tout à 0 Ordinateur Un ordinateur sur ce réseau «autorisé uniquement au démarrage du système et ne constitue jamais une adresse valide» en attendant l attribution d une adresse. Tout à 1 Diffusion limitée au réseau d attachement (ne traverse pas les routeurs), n est jamais une adresse valide pour un poste. Id_res Tout à 1 Diffusion dirigée vers ce réseau, n est jamais une adresse valide pour un poste. Peut traverser un routeur. 127 Nombre quelconque (souvent 1) Adresse test ou de boucle en local (loopback) ne doit jamais apparaître sur un réseau. Elle permet de tester le bon fonctionnement de sa carte réseau par la commande : ping

7 3. Notion de masques de réseaux Pour chacune des classes il existe un masque de réseau de réseau qui permet de déterminer l'adresse réseau auquel appartient un poste. Il a la même taille qu'une adresse IP. Dans un masque la partie poste contient zéro. Pour calculer cette partie adresse réseau, l'opération ET logique (multiplication binaire) est effectuée entre l'adresse d'une machine et le masque correspondant. Pour la classe A le masque natif est : Pour la classe B le masque natif est : Pour la classe C le masque natif est : Exemple : soit une machine d'adresse IP Quel est son réseau d'appartenance? L'adresse étant de classe C donc on applique le masque : and = Ce poste appartient au réseau Les sous-réseaux RFC 950 Quel est le problème? pour quels objectifs? et comment? Il s agit d un problème d extension d un réseau local, d organisation et de sécurité.. En effet, Tous les PC appartenant à un même réseau doivent avoir le même identifiant réseau. 7

8 Exemple : Une entreprise a mis en place un réseau LAN de classe C raccordé à internet. Le temps passa et l entreprise a souhaité réorganiser ses services et donc sa plateforme réseaux (Exemple : garantir une autonomie entre les services, assurer des diffusions d information locales quand cela est nécessaire ) Elle peut demander une autre adresse au NIC mais se pose la difficulté de gestion et d administration du réseau car il faudra un pont (équipement d interconnexion) entre les différentes parties de réseaux. La meilleure solution consiste à partitionner (ou segmenter) le réseau en plusieurs sous réseaux de façon locale à interconnecter par un routeur par exemple. La méthode consiste à «grignoter»,en partant de la gauche, quelques bits sur la partie adresse poste en fonction du nombre de sous réseaux souhaité et ainsi avoir un masque de sous réseaux qui étendrait les valeurs à 1 aux bits grignotés. Concrètement si ce réseau admet une adresse de classe B 10 classe B : adresse réseau Adresse poste De masque de réseaux (natif) : Adresse poste On souhaite mettre en place au moins 3 sous réseaux. Combien de bits sont à grignoter? On utilise la formule suivante : 2 n -2>=N, n étant le nombre de bits nécessaires et N étant le nombre de sous-réseaux souhaité. Ainsi pour 3 sous réseaux 2 bits ne suffiront pas car les 4 combinaisons seront :

9 Or les combinaisons tout à 0 et tout à 1 ne sont pas valides autant qu adresses de sous-réseaux En effet, La combinaison 0 par tout coïncide avec l adresse du réseau global. La combinaison 1 par tout correspond à l adresse de diffusion. Conclusion : 3 bits sont à grignoter. Les combinaisons sont en nombre de 8=2 3 : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 Dont les deux combinaisons : 000 et 111 sont interdites (pour les mêmes raison que plus haut) 10 classe B : adresse réseau Sous réseau adresse poste xxxxx xxxxxxxx(13bits) (3 bits grignotés) Le nouveau masque de sous-réseaux est sur 2 octets+3 bits=19 bits c est un masque étendu de 16 à 19 bits : Il reste (5+8) bits=13 bits pour adresser les postes donc postes par sous-réseau. A faire : exercice de calcul du nombre d adresses valides routables. 9