Chapitre 4: Couche Réseau

Objectifs du chapitre Identifier le rôle de la couche réseau; Présenter le protocole de couche réseau le plus courant, IP (Internet Protocol), et ses caractéristiques pour fournir un service d’acheminement « au mieux », sans connexion ; Comprendre les principes utilisés pour guider la division, ou le groupement, des périphériques dans les réseaux ; Comprendre l'adressage hiérarchique des périphériques et comment ceci permet la communication entre réseaux ; Comprendre les notions de base relatives aux routes, et au transfert de paquets vers un réseau de destination. IF4 cours RIP

La couche réseau La couche réseau assure toutes les fonctionnalités de relai et d'amélioration de services entre entité de réseau, à savoir : La commutation l'adressage, le routage, le contrôle de trafic IF4 cours RIP

La couche réseau Le routage: L’adressage: La couche réseau doit fournir un mécanisme pour l’adressage des périphériques finaux Un périphérique final doit posséder une adresse unique qui permet de l’identifier sur le réseau. Le routage: La couche réseau doit ensuite fournir des services pour diriger ces paquets vers leur hôte de destination, Les périphériques intermédiaires connectant les réseaux sont appelés routeurs. Leur rôle consiste à sélectionner les chemins afin de diriger les paquets vers leur destination => Ce processus est appelé routage. Durant le routage via un inter-réseau, le paquet peut traverser de nombreux périphériques intermédiaires. Chaque route empruntée par un paquet pour atteindre le périphérique suivant est appelée saut. IF4 cours RIP

Protocoles de la couche réseau Le protocole IP (IPv4 et IPv6) constitue le protocole de transport de données de couche 3 le plus répandu et fait l’objet de ce cours IF4 cours RIP

Protocole IPv4: Exemple de protocole de la couche réseau IF4 cours RIP

Le protocole IPv4 Le protocole IP a été conçu pour ne pas surcharger les réseaux. Il fournit uniquement les fonctions requises pour transférer un paquet d’une source à une destination en passant par un système interconnecté de réseaux. Ce protocole n’est pas destiné au suivi et à la gestion du flux de paquets. => Ces fonctions sont effectuées par d’autres protocoles d’autres couches. Caractéristiques de base du protocole IPv4 : Sans connexion : aucune connexion n’est établie avant l’envoi de paquets de données. Au mieux (peu fiable) : aucune surcharge n’est utilisée pour garantir la transmission des paquets. Indépendant des médias : fonctionne indépendamment du média transportant les données. IF4 cours RIP

Protocole IPv4: sans connexion Routes postales: communication sans connexion L’envoi d’une lettre sans en avertir le destinataire à l’avance constitue un exemple de communication sans connexion. Comme l’illustre la figure, le service postal prend néanmoins la lettre et la délivre au destinataire. Les communications de données sans connexion fonctionnent sur le même principe. Les paquets IP sont envoyés sans avertir l’hôte final de leur arrivée. => Les communications de données sans connexion fonctionnent sur le même principe. Les paquets IP sont envoyés sans avertir l’hôte final de leur arrivée. IF4 cours RIP

Protocole IPv4: sans connexion Le protocole IP étant sans connexion : il ne nécessite aucun échange initial d’informations de contrôle pour établir une connexion de bout en bout avant le transfert des paquets, ni de champs supplémentaires dans l’en-tête d’unité de données de protocole pour maintenir cette connexion. Ce processus réduit considérablement la surcharge d’IP. Cependant, la transmission de paquets sans connexion peut entraîner leur arrivée à destination hors séquence. Si des paquets dans le désordre ou manquants génèrent des problèmes pour l’application utilisant les données, des services de couche supérieure devront résoudre ces incidents. IF4 cours RIP

Protocole IPv4: au mieux (peu fiable) Peu fiable signifie simplement que le protocole IP n’a pas la capacité de gérer ni de récupérer des paquets non délivrés ou corrompus. IF4 cours RIP

Protocole IPv4: indépendant des médias IPv4 et IPv6 fonctionnent indépendamment des médias acheminant les données dans les couches inférieures de la pile de protocoles. Tout paquet IP peut être communiqué électriquement par câble, sous forme de signaux optiques par fibre, ou sans fil sous la forme de signaux radio. IF4 cours RIP

Génération de paquet IP La couche transport ajoute un en-tête pour que les segments puissent être pris en compte et réordonnés à destination Paquet IP IF4 cours RIP

Le paquet IP 5.1.7.1 5.1.7.2 5.1.7.3 IF4 cours RIP

La Fragmentation La couche réseau tient compte d’une caractéristique majeure : la taille maximale d’unité de données de protocole que chaque média peut transporter appelée unité de transmission maximale (MTU). Dans certains cas, un périphérique intermédiaire (généralement, un routeur) devra scinder un paquet lors de sa transmission d’un média à un autre avec une MTU inférieure => Ce processus est appelé fragmentation IF4 cours RIP

La Fragmentation IF4 cours RIP MTU= Maximum Transfer Unit

Les Types de Trafic L’unicast = Un datagramme IP vers une adresse IP individuelle La diffusion = Un datagramme IP vers tous les nœuds d ’un réseau particulier Le multicast (multidiffusion) = Un datagramme IP vers un groupe de systèmes identifiés par une adresse de classe D IF4 cours RIP

Qui attribue les différentes adresses ? L'ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) est chargé au niveau mondial de la gestion de l'espace d'adressage IP. Il définit les procédures d'attribution et de résolution de conflits dans l'attribution des adresses. Il délègue le détail de la gestion de ces ressources à des instances régionales puis locales, dans chaque pays, appelées `` Regional Internet Registeries '' ou RIR. Il y a actuellement 3 `` Regional Internet Registries '' opérationnels : l'APNIC (Asie-Pacifique), l'ARIN (Amérique) RIPE NCC (Réseaux IP européen Network Coordination Centre en Europe), AfriNIC (Afrique), ACNIC (Amérique Latine) sont en cours de création). IF4 cours RIP

L ’adressage Adresse IP : 32 bits = 4 octets distribuée par le NIC (Network Information Center) et l ’IANA (Internet Address Network Authority) notation décimale pointée : D1.D2.D3.D4 de 0.0.0.0 à 255.255.255.255 classe A de 1.x.y.z à 126.x.y.z classe B de 128.0.y.z à 191.255.y.z classe C de 192.0.0.z à 223.255.255.z classe D de 224.0.0.0 à 239.255.255.255 classe E de 240.0.0.0 à 247.255.255.255 IF4 cours RIP

L ’adressage (suite) IF4 cours RIP

Adresse publique et privée Adresse privée: réservée à un usage particulier (réseau privé). Un adresse privée est utilisable localement mais ne peut pas être utilisée dans le réseau internet. Plages d’adresses privées: De 10.0.0.0 à 10.255.255.255 De 172.16.0.0 à 172.31.255.255 De 192.168.0.0 à 192.168.255.255 Les services NAT, permettent aux hôtes de réseau privé de communiquer avec des réseaux externes et accéder à internet. Adresse publique: accessible via internet Exercice : 6.2.5.2 IF4 cours RIP

Adresses IPv4 spéciales Adresses réseau et de diffusion Route par défaut Bouclage Adresses locales-liens IF4 cours RIP

Allocation d’adresses Un réseau : un nombre limité d ’adresses Adressage statique: configuration IP manuelle adresses d’imprimante, serveur, passerelle de réseau local, point d’accès.. Adressage dynamique attribution automatique et temporaire d’adresse IP = > réemploi des adresses => Via un serveur DHCP Grand nombre d’ordinateurs ou de périphériques finaux IF4 cours RIP

Adressage statique IF4 cours RIP

Adressage dynamique IF4 cours RIP

La résolution d ’adresses 1 host : 1 adresse IP L ’acheminement : adresse sur le réseau local ex. adresse Ethernet sur 48 bits ==> interprétation de l ’adresse IP au niveau de la couche liaison : ARP Address Resolution Protocol Ex: arp –a  IP à partir de Mac Cache ARP: rafraîchi régulièrement Station inactive pendant 10 à 20mn: retirée du cache Connaître sa propre adresse IP (si on est diskless) ? ==> RARP Reverse Address Resolution Protocol IF4 cours RIP

ARP En-tête Requête/réponse ARP IF4 cours RIP

Mode de traitement des paquets de données Routage : Mode de traitement des paquets de données

Routage : principe Le rôle de la couche réseau: transférer des données de leur hôte d’origine vers l’hôte destination. Si l’hôte de destination se trouve dans le même réseau que l’hôte source, le paquet est acheminé entre les deux hôtes sur le média local sans nécessiter de routeur. Cependant, si l’hôte de destination et l’hôte source ne se trouvent pas dans le même réseau, le paquet sera acheminé entre de nombreux réseaux et via des routeurs. Remarque: les informations contenues ne sont pas modifiées par les routeurs lors des décisions d’acheminement. IF4 cours RIP

Les passerelles permettent les communications entre réseaux Si la communication a lieu entre des hôtes de réseaux différents, le réseau local achemine le paquet de la source vers son routeur de passerelle. Au sein d’un réseau ou d’un sous-réseau, les hôtes communiquent entre eux sans nécessiter de périphérique intermédiaire de couche réseau. Quand un hôte doit communiquer avec un autre réseau, un périphérique intermédiaire, ou routeur, sert de passerelle avec l’autre réseau. Pour communiquer avec un périphérique sur un autre réseau, un hôte utilise l’adresse de cette passerelle, ou passerelle par défaut, pour acheminer un paquet en dehors du réseau local. IF4 cours RIP

Si la communication a lieu entre des hôtes de réseaux différents, le réseau local achemine le paquet de la source vers son routeur de passerelle. Le routeur examine la partie réseau de l’adresse de destination du paquet et achemine le paquet à l’interface appropriée. Si le réseau de destination est connecté directement à ce routeur, le paquet est acheminé directement vers cet hôte. Si le réseau de destination n’est pas connecté directement, le paquet est acheminé vers un second routeur qui constitue le routeur de tronçon suivant. De nombreux routeurs ou sauts tout au long du chemin peuvent traiter le paquet avant d’atteindre la destination. IF4 cours RIP

Passerelle: sortie du réseau La passerelle est requise pour envoyer un paquet en dehors du réseau local IF4 cours RIP

La commande ipconfig affiche l’adresse IP de la passerelle par défaut d’un hôte IF4 cours RIP

Routage Pour transférer un paquet vers un réseau de destination, le routeur a besoin d’une route vers ce réseau. Un routeur prend une décision de transfert pour chaque paquet qui arrive à l’interface de passerelle => Ce processus de transfert est appelé routage. Le réseau de destination peut être éloigné de la passerelle par un certain nombre de routeurs ou de sauts. La route vers ce réseau n’indique que le routeur de tronçon suivant vers lequel le paquet doit être transféré, et non le routeur final. IF4 cours RIP

Table de routage IF4 cours RIP

Exemple de table de routage IF4 cours RIP

Transfert de paquet entrée de route existante IF4 cours RIP

Aucune entrée de route, mais il existe une route par défaut IF4 cours RIP

Aucune entrée de route, ni route par défaut IF4 cours RIP