Ethernet TCP/IP

Modèle OSI Application Internet (IP) Accès réseau 7 Application 6 Le modèle OSI définit sept couches. TCP/IP est basé sur ce modèle mais il ne comporte que quatre couches. Ethernet se situe au niveau de la couche Accès réseau 7 Application Application 6 Présentation 4 5 Session Transport Transport (TCP) 4 3 réseau Internet (IP) 3 2 2 Liaison Accès réseau 1 1 Physique

Modèle OSI : organisation Couche 4 TELNET HTTP FTP Application SMTP POP MODBUS TCP On trouve ici les protocoles applicatifs (protocoles de haut niveau) qui permettent le dialogue entre applications serveurs et clientes.  HTTP, FTP, POP et SMTP sont loin d'être les seuls. Ce sont cependant ceux que les internautes utilisent le plus souvent.

Modèle OSI : organisation Couche 4 HTTP Hyper Text Transfert Protocol Ce protocole est utilisé pour la navigation web entre un serveur HTTP et un navigateur (IE, FF,…). FTP File Transfert Protocol Ce protocole permet d'assurer le transfert de fichiers de façon indépendante des spécificités des OS. Ainsi, un client FTP sous Windows peut télécharger un fichier depuis un serveur UNIX SMTP Simple Mail Transfert Protocol Ce protocole permet d'acheminer le courrier depuis le serveur SMTP de l'émetteur, jusqu'au serveur SMTP du destinataire, qui le classe dans les Boîtes aux lettres de ses clients

Modèle OSI : organisation Couche 4 POP3 Post Office Protocol version 3 Le protocole qui permet au client de relever à distance le courrier classé dans sa boîte aux lettres TELNET File Transfert Protocol C'est le "couteau suisse" du travail à distance. TELNET permet de prendre à distance le contrôle d'un hôte. C'est un outil qui permet l'administration distante d'une machine, du moment que l'on est capable d'ouvrir une session et d'acquérir les droits de "super utilisateur".

Modèle OSI : organisation Couche 3 UDP Transport TCP Ici, ce sont les protocoles orientés transport de données. UDP est dit "sans connexion" et TCP "est dit "avec connexion". Ces protocoles permettent à ceux de la couche 4 de transporter leurs données de façon fiable.

Modèle OSI : organisation Couche 2 IP Internet ICMP Ce sont ici des protocoles de haut niveau de la couche réseau. IP permet le routage des informations entre réseaux, c'est ici que l'adresse IP est utilisée. ICMP est un protocole de "contrôle" il met à disposition des outils de dépistage d'erreur et de signalisation.

Modèle OSI : organisation Couche 1 Accès réseau Ethernet CSMA/CD C’est le protocole de plus bas niveau sur le réseau, il assure la bonne gestion du médium (détection de collisions) et permet l'acheminement des informations entre émetteur et destinataire au niveau des adresses MAC. IP s'appuie dessus bien évidement.

Modèle OSI : organisation ETHERNET Ethernet fait référence au support de propagation utilisé. AUJOURD’HUI  Paire torsadée. la norme qui décrit les réseaux de type Ethernet qui sont utilisés sur la majorité des réseaux locaux est la norme IEEE 802.3 Cette norme décrit dans le détail le fonctionnement du réseau sur les supports cités précédemment. Elle définit entre autre, le protocole d'émission de données utilisé: le CSMA/CD

Ethernet CSMA/CD attendre la disponibilité du réseau d’où le nom de CSMA (Carrier Sense Multiple Access) détection de la porteuse du réseau quand la trame est émise, il faut vérifier qu'il n'y a pas de collision avec une trame d'une autre station qui aurait émis en même temps CSMA/CD (Collision Detecttion) à la libération du réseau, un temps d'attente aléatoire précéde chaque nouvelle tentative d'émission

Niveau 1 : couche liaison Scénario 1 : plusieurs machines forment un réseau. Illustration : ethernet local en paire torsadées Communiquer avec les autres cartes du réseau Carte réseau rôle Application de l'utilisateur (navigateur, mail, …) SE (Système d’Exploitation) de la machine Driver logiciel de la carte réseau

Niveau 1 : couche liaison Les cartes du réseau doivent être identifiées :: ADRESSE Chaque carte possède une adresse physique Adresse MAC (Medium Access Control) Codée sur 6 octets Remarque: c'est le constructeur qui implante l'adresse MAC 6 octets 6x8=48 bits 2^48 = 280 000 milliards @MAC Généralement, les 3 premier octets spécifient le nom du constructeur reste, pour chaque constructeur, 3 octets pour identifier ses cartes Soit 2^24=16.7 millions d'adresses/constructeur coffer.com/mac_find/ pour connaître le nom du constructeur

Niveau 1 : couche liaison Comment connaître l'adresse MAC ? Commande DOS (sur PC) :: IPCONFIG /ALL

Niveau 2 : couche réseau Scénario 2 : relier plusieurs réseaux.

Niveau 2 : couche réseau On considère le réseau sur le même modèle que celui d'une ville le réseau est une RUE la carte réseau une MAISON de la rue

Niveau 2 : couche réseau Scénario 2 : relier plusieurs réseaux. 1 2 3 4 5 Rue des lilas Rue des camélias Rue des acacias Rue des chênes rue des capucines

NIVEAU 2 : couche réseau Exemple : pour aller de la maison 2 (rue des lilas) à la maison 4 rue des chênes, il faut : changer de rue >>> rue des camélias changer de rue >>> rue des chênes rechercher le logement numéro 4 de cette rue

NIVEAU 2 : couche réseau Scénario 2 : relier plusieurs réseaux. 1 2 3 4 5 Rue des lilas Rue des camélias Rue des acacias Rue des chênes rue des capucines

NIVEAU 2 : couche réseau On introduit la notion d'adresse LOGIQUE ou @IP Numéro sur 4 octets 7 8 15 16 23 24 31 Notation pointée xxx.xxx.xxx.xxx N° réseau N° de station

Propriété du poste de travail NIVEAU 2 : couche réseau Il faut attribuer un identifiant réseau logique à chaque élément du réseau Illustration : sous windows Propriété du poste de travail Le masque de sous-réseau indique les bits utilisés pour attribuer le numéro du réseau. Pour connaitre le N° du réseau=> @IP ET MASQUE Pour connaitre le N° de la carte sur ce réseau =>

NIVEAU 2 : couche réseau il existe principalement trois classes d'adresses IP: Comment savoir à quelle classe appartient une adresse ? Voici la règle: La classe est définie par les bits les plus lourds (les plus à gauche) La classe A est signalée par un bit, le bit de poids fort à 0 La classe B par deux bits, donc 1 0 La classe C par trois bits, donc 1 1 0

NIVEAU 2 : couche réseau BILAN : Adressage IPv4 (32 bits) Classe Plage adressage Nbre réseaux Nbre stations A 0.xxx.xxx.xxx à 127.xxx.xxx.xxx 127 16 777 214 B 128.0.xxx.xxx à ,191.255.xxx xxx 16383 65534 C 192.0.0.xxx à 223.255.255.xxx 2 097 151 254 Adressage IPv4 (32 bits) Permet de définir 2.1 Millions de réseaux pour un total de 3.72 Milliards de stations Adressage IPv6 (128 bits) Permet de définir 2.1 Millions de réseaux pour un total de 2.96*1029 de stations

NIVEAU 2 : couche réseau Scénario 2 : relier plusieurs réseaux. RL1 PhyC PhyA PhyB PhyE PhyD RL1 RL3 PhyA PhyC PhyB PhyC PhyA RL2 PhyA PhyB PhyC PhyA PhyB PhyD PhyB RL4 RL5 PhyC PhyD PhyE

NIVEAU 2 : couche réseau Une carte qui souhaite envoyer une trame au delà de son réseau devra utiliser un élément capable d'assurer la liaison inter-réseau PASSERELLE ou routeur local hôte @MAC @logique Passerelle A PhyA RL1,1 RL1,6 B PhyB RL1,2 C PhyC RL1,3 D PhyD RL1,4 E PhyE RL1,5 00.00.01.E4.10.00 192.168.0.4

NIVEAU 2 : couche réseau Comment circule un datagramme ? Quels sont les mécanismes mis en œuvre pour transmettre une trame entre 2 machines de 2 réseaux différents Scénario 2 : la carte X (PhyB de RL1) cherche à joindre la carte Y (PhyC de RL5). La carte X connaît : Son @physique MAC PhyX Son @logique IPX=(RLx,n°X) L' @logique de la carte destinataire IPY=(RLy,n°Y)

NIVEAU 2 : couche réseau 1er cas SIMPLE 1 Les cartes sont sur le même réseau 1 La carte X peut savoir que Y est sur le même réseau en observant dans son @IP, le n° de réseau IPX=(RLx,n°X) IPY=(RLy,n°Y) 192.168.0.4 192.168.0.10 2 La carte X a besoin de connaître l'@physique de Y La carte X envoie une courte trame pour demander : " qui détient l'@IP Y?"

NIVEAU 2 : couche réseau trame Protocole ARP (Adress Resolution Protocol) trame @MAC X émetteur @MAC Y récepteur question Cette @MAC est remplacée par une @ spéciale FF.FF.FF.FF.FF qui signifie « tout le monde  » que l ’on appellera « MAC ARP »

NIVEAU 2 : couche réseau La carte Y va répondre en envoyant son @PhyY vers la carte d'@PhyX 3 réponse @MAC Y @MAC X 4 Finalement, X est en mesure d'envoyer son message message @MAC X @MAC Y

NIVEAU 2 : couche réseau 2cd cas PLUS COMPLIQUE Les cartes sont sur des réseaux différents La carte X va utiliser la passerelle qui s'occupera du transfert de la trame 1 X envoie une requête ARP pour obtenir l'@Physique de la passerelle 2 Puis le message est envoyé à destination du routeur data @MAC X @MAC routeur @IPX @IPY

NIVEAU 2 : couche réseau 3 Le routeur va consulter les info qui sont organisées dans sa table de routage 2 cas de figure : Cas 1 :: le routeur possède une interface directe avec le réseau logique Y Cas 2 :: Y n'est pas accessible directement le routeur va rechercher l'@Physique du prochain routeur adjacent qui transmettra à son tour la trame

NIVEAU 2 : couche réseau Cas n°1 RL1 RL3 RL2 RL4 RL5 PhyC PhyA PhyB PhyE PhyD RL1 RL3 PhyA PhyC PhyB PhyC PhyA RL2 PhyA PhyB PhyC PhyA PhyB PhyD PhyB RL4 RL5 PhyC PhyD PhyE

NIVEAU 2 : couche réseau Cas n°2 RL1 RL3 RL2 RL4 RL5 PhyC PhyA PhyB PhyE PhyD RL1 RL3 PhyA PhyC PhyB PhyC PhyA RL2 PhyA PhyB PhyC PhyA PhyB PhyD PhyB RL4 RL5 PhyC PhyD PhyE

NIVEAU 2 : couche réseau Cas 1 :: Le routeur fait une requête ARP pour connaître l'@Physique de la carte dont l'adresse IP est IPY data @MAC routeur @MAC ARP @IPX @IPY Y répond et envoie son @MAC data @MACY @MAC routeur @IPX @IPY Finalement, le routeur construit une dernière trame data @MAC routeur @MAC Y @IPX @IPY

NIVEAU 2 : couche réseau Cas 2 :: Le routeur fait une requête ARP pour connaître l'@Physique du prochain routeur dont il connaît l'@IP Le routeur envoie la trame vers le prochain routeur data @MAC routeur 1 @MAC routeur 2 @IPX @IPY Celui-ci renvoie une trame contenant @MACY data @MAC Y @MAC routeur 2 @IPX @IPY Finalement, le routeur construit une dernière trame data @MAC routeur 2 @MAC Y @IPX @IPY

Synthèse :trame ETHERNET préambule data CRC start Dest. source type 55-64 2 48 48 8 1400 32 Chaque trame Ethernet débute par un Préambule qui a pour but de synchroniser les récepteurs des appareils connectés et d'effectuer le test de collision La fin du préambule est identifiée par deux bits à "1" appelé Start

Synthèse :trame ETHERNET préambule data CRC start Dest. source type 55-64 2 48 48 8 1400 32 Suivent les adresses MAC de Destination et de Source codées sur 48 bits

Synthèse :trame ETHERNET préambule data CRC start Dest. source type 55-64 2 48 48 8 1400 32 le Type qui donne sur 8 bits le protocole utilisé dans les données (802.3)

Synthèse :trame ETHERNET préambule data CRC start Dest. source type 55-64 2 48 48 8 1400 32 Le CRC Circle Redundant Check, calculé sur les bits précédents, est exprimé sur 32 bits. Le même CRC est calculé sur la carte du récepteur pour valider le paquet

Encapsulation 4 3 2 1 data data data encapsulation L’empilement des protocoles selon les couches de données permet d’installer l’ensemble des services à l’utilisateur du réseau Pile de protocoles TCP IP ou stack IP 4 data 3 En tête TCP data 2 En tête IP En tête TCP data 1 Datagramme ETHERNET Chaque couche fournit les données encapsulées par la couche inférieure pour former une trame réseau encapsulation

NIVEAU 3 : couche transport Scénario 4 : on veut faire communiquer 2 machines de façon fiable à travers le réseau On parle alors de machine CLIENT machine SERVEUR Le serveur est la machine qui distribue l'information ; elle est en permanence en attente qu'un client la contacte Le client établi, ponctuellement, une demande d'info à destination du serveur REQUETE

NIVEAU 3 : couche transport 2 techniques pour mettre en œuvre une application CLIENT/SERVEUR Mode STREAM ou FLUX C'est un protocole ou les deux machines travaillent en mode connecté avec TCP (Transmission Control Protocol) Mode datagramme C'est un protocole non connecté avec UDP (User Datagram Protocol)

NIVEAU 3 : couche transport TCP :: mode connecté AVANT que les données soient transmises Mécanisme d'établissement de connexion 3 WAY Handshake ou poignée de main à 3 phases En gros : chaque fois que tu envoies un message à un destinataire assure toi qu'il l'a bien reçu et compris Identique à une lettre avec un accusé de réception

NIVEAU 3 : couche transport Pourquoi TCP ?? Contraintes sur les réseaux maillés Les paquets circulent sur des réseaux différents On peut perdre des paquets Les paquets peuvent être corrompus

NIVEAU 3 : couche transport TCP met en place 2 pointeurs 32 bits Sequence number SYN Acknowledgment number ACK Les pointeurs permettent : L'accusé de réception La remise en ordre des paquets Il y a aussi un checksum pour vérifier la fiabilité des données

NIVEAU 3 : couche transport client serveur Le client envoie une séquence de synchronisation avec un drapeau SYN activé 1 SYN:X Le serveur répond. Il renvoie : un n°d'acquittement égal au numéro de séquence recu +1 un n° de séquence Y les drapeaux SYN et ACK sont activés 2 ACK:X+1,SYN:Y 3 ACK:Y+1 Le client acquitte. Il renvoie un n° d'acquittement égal au n° de seq. du serveur +1 un n° de seq egal au n° d'acquittement du serveur +1 Les échanges de données peuvent commencer !!!

NIVEAU 3 : couche transport UDP :: mode non connecté Mode rapide car moins de données échangées Au détriment de la fiabilité Pas de connexion initiale En gros : on envoie des données et on espère qu'elles arriveront Identique à d'une simple lettre

NIVEAU 4 : couche appli. COUCHE APPLICATION Rôle :: utiliser les communications mises en place pour permettre à des processus de 2 machines différentes de communiquer 4 application 3 transport 2 réseau 1 physique

NIVEAU 4 : couche appli. SOCKET serveur client1 client2 ethernet client1 client2 IP 62.32.120.45 - serveur web HTTP - serveur fichier FTP - serveur mail POP3 contexte 1 2 http://IP/default.html Consultation courrier POP 62.32.120.45 Trame :: IP client IP serveur demande http default.html Trame :: IP client IP serveur demande POP

NIVEAU 4 : couche appli. SOCKET serveur client1 client2 ethernet client1 client2 IP 62.32.120.45 - serveur web HTTP - serveur fichier FTP - serveur mail POP3 contexte http://IP/default.html Trame :: IP client IP serveur demande http default.html 1 Consultation courrier POP 62.32.120.45 2 3 http://IP/sommaire.html Trame :: IP client IP serveur demande http sommaire.html

NIVEAU 4 : couche appli. Les services sont identifiés par des n°de PORT N°port 2 octets 16 bits [0-62536] La combinaison :: @IP+n°port SOCKET (connecteur) Il y a des conventions pour attribuer les n°port (entre 1 et 1024) sur des services connus : Les n° entre 1 et 1024 sont réservés HTTP (serveur web) : 80 POP3 (mail) : 110 FTP (serveur fichier) : 21

NIVEAU 4 : couche appli. Par défaut, le serveur est à l'écoute sur ses PORTS 110,80,21 CLIENT1 veut consulter une page default.html http://IP/default.html:80 Le n° port est sous entendu Trame :: IP client IP serveur n°port serveur 80 n°port client 1038 Valeur arbitraire choisie par le client Le client se met à l'écoute de la réponse du serveur sur le port n°1038 CLIENT1 veut consulter une page sommaire.html http://IP/sommaire.html Trame :: IP client IP serveur n°port serveur 80 n°port client 1039