[Cours] Introduction à L’adressage IP

Le terme IP est l’acronyme d’Internet Protocol. Il s’agit d’un numéro permettant d’identifier chaque machine sur les réseaux. Par machine, je dois préciser qu’on ne parle pas que des ordinateurs, mais aussi des serveurs, des routeurs ou encore des imprimantes… En bref tout ce qui est capable de se connecter à un réseau nécessite une adresse IP.

On pourrait faire l’analogie entre l’IP et le numéro de téléphone. Il existe des millions de numéros de téléphone mais le votre est unique et ne peut que vous identifiez.

Dans ce tutoriel nous n’aborderons que l’IPv4, terme que j’expliquerais sous peu.

 

     2. Rapide historique

Vers la fin des années 60, on s’aperçoit que les ressources informatiques sont en règle générale mal exploitées. Le département de la défense américaine, le DOD, finance le développement de protocoles et de matériels possédant une forte tolérance de panne, notamment en cas de frappes nucléaires soviétiques. C’est alors qu’en 1970, le réseau Advanced Research Projet Agency NETwork , plus connut sous le doux nom d’ARPANET voit le jour. Sa principale force est qu’il prend appuie sur les lignes téléphoniques, ce qui offrait à l’époque un débit d’environ 50 kb/s, aujourd’hui cela semble ridicule, mais à l’époque c’était extraordinaire.

ARPANET va connaître une croissance tout aussi extraordinaire puisqu’en 1972, on compte une quarantaine d’institutions reliées entre-elles. Celles-ci disposent entre-autres d’un service de courrier électronique. Ce réseau, adoptera le protocole Transmission Control Protocol / Internet Protocol alias TCP/IP. Ce protocole ne sera plus considéré comme secret militaire en 1980, et sera donc autorisé à l’utilisation dans les milieux civils. Un réseau mondial est alors constitué, il prendra l’appellation Internet et connaîtra un succès inimaginable et fulgurant.

 

     3. Qu’est-ce qu’un réseau ?

Un réseau est un moyen qui permet à des individus ou à des groupes de partager des informations et des services. Par extension, un réseau informatique est un ensemble d’outils permettant à des machines de partager des informations, des services ou encore des ressources. Dans nos réseaux informatiques modernes, ces outils sont constitués en partie d’un panel de protocoles nécessaires au fonctionnement des réseaux.

On peut comparer un réseau informatique à un réseau routier : tous les utilisateurs sont connectés entre eux grâce au réseau Internet de la même manière que les villes sont reliées entrent elles par le réseau routier.

Sur l'image ci-dessus, on peut distinguer 2 types de réseaux différents : le premier permet à des machines d'être reliées entrent elles alors que le deuxième permet à des villes de l'être. Cependant tous les deux sont des réseaux. 

 

II. L’adressage IP

Pour assurer cette liaison entre les machines, on a recours au protocole dénommé Internet Protocol, alias : IP. Ce protocole assure la livraison de l'information sous forme de paquets. Cela signifie que toute l'information à envoyer sera fractionnée en petits bouts, appelés paquets. Ces paquets seront envoyés de manière indépendante sur le réseau et ça sera au destinataire de remettre les paquets dans le bon ordre et des les assembler pour récupérer l'information.

Afin de pouvoir communiquer avec le bon destinataire, sans se tromper, il faudra nécessairement pouvoir identifier la machine que l'on recherche, et donc par extension toutes les machines du réseau.  Pour identifier chaque machine, on utilise un système d'adressage spécifique : l'adressage IP.

 

     1. Généralités sur les adresses

Il existe deux versions majeures d' IP : les versions 4 (IPv4) et 6 (IPv6). La version 4 est aujourd'hui la plus utilisée dans le monde, même si elle est amenée à disparaître sous peu. Les adresses des machines utilisant IPv4 sont composées de 4 octets, chacun d'entre eux étant séparé du suivant par un point. Cette notation s'appelle la notation décimale pointée.

Quelques exemples : 192.168.0.1 ; 10.25.172.37 ; 42.42.42.42 ( ;) ).

Chaque octet peut varier de 0 à 255 et chaque adresse ne peut identifier qu’un et un seul hôte sur le réseau auquel il est connecté :

123.256.2.1	PAS BON
192.168.2.1	BON
300.5.89.7	PAS BON

Une adresse IP sert à la fois à identifier une machine sur un réseau, mais aussi le réseau sur lequel se trouve la machine. Pour ce faire, on peut distinguer 2 parties dans une adresse IP : la partie hôte, ou host id, qui identifie la machine et la partie réseau, ou net id , qui identifie le réseau ou se trouve la machine.

Rentrons un peu plus dans le détail sur ce que sont ces deux parties :

- Le net id  permet de déterminer à quel réseau appartient l'adresse, c'est à dire avec quelles autres machines elle peut directement communiquer . On dit que le net id identifie le réseau auquel appartient la machine et est identique pour chaque machine du même réseau. On détermine le net id d'une adresse à l'aide d'une opération appelée ET logique. Ce calcul sera détaillé dans un autre cours.

- Le host id permet d'identifier la machine dans un réseau:  c'est à dire qu'il différencie entre elles toutes les machines possédant le même net id. Un host id ne correspond qu'à une et une seule machine du réseau. Le host id se calcule également grâce au ET logique qui permet d'obtenir le net id.

L'identification de ces parties, est régie en grande partie par l'appartenance d'une adresse IP à une classe. Les classes sont des divisions d'adresses IP.

 

     2. Les classes

Pour faciliter l'administration des réseaux et la bonne répartition des adresses IP, l'organisme ayant la charge d'attribuer les adresses (l'IANA) a séparer les adresses IP en différentes catégories appelée classes. Il en existe 3 principales et 2 qui ne peuvent pas être attribuée à des machines. Ces 5 classes sont représentées par une lettre allant de A à E.

 

          a) La classe A

• La classe A est la première classe d'adresses IP. Le premier octet d'une adresse de classe A convertit en binaire commencera toujours par 0. Le premier octet représente le net id tandis que les 3 autres constituent le host id.
• Le premier octet peut avoir des valeurs allant de 0 à 127.
• Avec la classe A, on peut réaliser 127 réseaux et avoir 16 277 214 machines par réseau.
• Les adresses commençant par 127 sont particulières. Elles sont réservées à des usages de test et diagnostic. Aucune machine ne peut posséder une adresse commençant par 127. L'adresse 127.0.0.1 est attribuée à toutes les machines et ne peux servir que pour faire des tests, c'est à dire qu'elle ne peut en aucun cas vous permettre de communiquer avec d'autres machines. L'adresse 127.0.0.1 est appelée boucle locale (ou loopback).

 

          b) La Classe B

• La classe B est la seconde classe d'adresses IP. Le premier octet d'une adresse de classe B convertit en binaire commencera toujours par 10. Les deux premiers octets constituent le net id et les 2 derniers le host id.
• Le premier octet peut varier de 128 à 191.
• Avec la classe B, on peut réaliser 16 384 réseaux et avoir 63 534 machines par réseau.

 

          c) La classe C

• La classe C est la troisième et dernière classe utilisable d'adresses IP. Le premier octet d'une adresse de classe C convertit en binaire commencera toujours par 110. Les trois premiers octets représentent le net id et le dernier le host id.
• Le premier octet peut varier de 192 à 223.
• Avec la classe C, on peut réaliser 2 097 152 réseaux et avoir 254 machines par réseau.

 

          d) Les classes D et E

Ces deux classes sont réservées à un usage particulier, c'est à dire qu'elles ne sont pas disponibles pour le grand public.

La classe D

• Les adresses de classe D ayant étés convertis en binaire débuteront toujours par 1110. Le net id n'est pas fixé.
• Le premier octet variera de 224 à 239.
• Ces classe est réservée au multicast. Le multicast c'est lorsqu'une machine émet à destination de plusieurs autres. Le terme français est multidiffusion.

La classe E

• Les adresses de classes E ayant été convertis en binaire débuteront toujours par 1111. Le net id n'est pas fixé.
• Le premier octet variera de 240 à 255.
• Cette classe est réservée à un usage encore indéterminé.

 

          e) Récapitulatif sur les classes

Voilà, on a déjà abordé une des parties les plus importantes.Voici un schéma avec un exemple d'adresse IP de chaque classe, et la division host/net id.

 

          f) Remarque sur les classes et leur utilisation

Comme vous l'avez peut être remarqué, plus on monte dans les classes ( A –> B –> C), plus le nombre de réseaux disponibles augmentent mais celui des machines baisse.  Cela signifie en fait que les systèmes informatiques utilisant un grand nombre de machines auront tendant à utiliser une classe A alors que les petits réseaux, comme par exemple chez vous, auront tendance à utiliser une classe C. Les classes permettent, en fonction du nombre de machine en possession de gérer plus ou moins finement le nombre de réseaux et surtout le nombre de machines disponibles par réseaux.

 

     3. Les adresses IP privées/public

 Au début de l'Internet, toutes les machines pouvaient se connecter directement au réseau via un modem. Or au moment de l'explosion du réseau, le nombre d'adresse IP est devenu clairement insuffisant (et l'est toujours par ailleurs). Il a donc été décidé de séparer les réseaux publics, c'est à dire Internet et les réseaux locaux : chez soi ou dans l'entreprise. Pour ce faire, une machine fait la différence entre le réseau local et le réseau Internet.

Mais … Ou est le gain d'adresses IP ?!  Avec cette méthode, on a un équipement qui communique sur les deux réseaux (Internet et le réseau local). Donc, toutes les machines du réseau local devront impérativement passer par lui pour aller sur Internet. Vu de l'extérieur, la seule machine sortante du réseau local est l'équipement faisant le lien. Vous connaissez cet équipement : il s'agit de votre Box Internet.

Conséquences : il y a maintenant deux réseaux distincts et hermétique. Un réseau local ne pourra pas communiquer directement avec un autre réseau local. Donc si les deux réseaux locaux utilisent, en interne, exactement les même adresses IP ça ne pose aucun problème. L'économie d'adresse se trouve ici : les réseaux locaux utiliseront les même adresses puisqu'elles ne pourront pas rentrer en conflit. L'IANA a donc décidée d'attribuer à chacune des trois premières classe d'adresses IP, une bande d'adresses qui ne pourront pas sortir sur Internet et qui seront destinées à un usage local uniquement : les adresses IP privées.  De cette façon, toutes les autres adresses IP sont destinées à un usage sur Internet : les adresses publics.

Les plages d'adresses privées sont définies comme tel :

• Classe A : toutes les adresses comprises entre 10.0.0.0 et 10.255.255.255, soit 16 777 216 machines.
• Classe B : toutes les adresses comprises entre 172.16.0.0 et 192.168.255.255 soit 1 048 576 machines.
• Classe C : toutes les adresses comprises entre 192.168.0.0 et 192.168.255.255 soit 5 536 machines.

Remarque : les plages d'adresses sont relatives à leurs classes, c'est à dire que le nombre de machines disponibles sur un réseau privé de classe A est supérieur au nombre de machines disponibles sur un réseau privé de classe A. De cette manière, on reste proportionnel aux réseaux de départs.

 

     4. Les adresses particulières

Dans l'adressage IP, il existe un certain nombre d'adresses qui ne peuvent pas être appliquées à des machines. Ces adresses sont dites particulières et connues :

• Aucune adresse de machine ne peut commencer par 127. De plus l'adresse 127.0.0.1 est normalement atteignable par toutes les machines, même si la machine n'est pas connectée au réseau car c'est une adresse local existant pour permettre des tests de connectivités. Elle est appelée boucle local ou adresse de loopback.

• Aucune adresse de machine ne peut se terminer par 0. Les adresses se terminant par 0 sont des adresses dites de réseaux, c'est à dire qu'elles permettent d'identifier un réseau. Ces adresses sont appelées adresses this.

• Aucune adresse de machine ne peut se terminer par 255. Les adresses se terminant par 255 sont des adresses de diffusion. Ces adresses permettent de communiquer avec toutes les machines d'un même réseau en même temps. Ces adresses sont appelées adresses de broadcast.

• Par extension, l’adresse 255.255.255.255 permet de contacter toutes les machines du domaine de diffusion. Le domaine de diffusion correspond à tous les réseaux connus par la machine qui diffuse.

 

     5. Le masque de sous-réseau

Nous avons, tout à l'heure, définit les classes d'adresses IP en expliquant que cela permettait de sectionner les réseaux. Pour éviter que les machines parlent à celles qui ne sont pas dans leur réseau on fait appel au masque de sous-réseau, plus communément appelé masque.

Lors de l'envoi/réception d'informations, on fait un ET logique entre l'adresse IP de l'adresse source/destination et le masque pour vérifier que la machine est bien sur notre réseau. Si ce n'est pas le cas, l'information est tout bonnement ignorée.

Chaque classe d'adresse possède un masque attribué par défaut :

• Classe A : 255.0.0.0
• Classe B : 255.255.0.0
• Classe C : 255.255.255.0

De plus, nous avons aussi parlez de net/host id tout à l'heure, et du fait qu'il faille faire un ET logique pour les trouver. Ce ET logique se réalise entre l'adresse IP de la machine et son masque.

 

Toute fois, pour  que ce calcul soit correct, il ne doit pas s'effectuer sur l'IP décimale pointée, mais l'IP binaire pointée.

Au niveau de ce cours les masque revêtent une importance moindre, mais ils font cependant partit des notions élémentaires de l'adresse IP.

 

6. Récapitulatif