Chap. 5 : Les protocoles Réseaux I- Quelques Notions Elémentaires II- Présentation du modèle OSI III- Le Protocole TCP/IP

I-Quelques Notions Elémentaires 1- Le bit : (Binary Digit) : c’est la plus petite unité d’information qui soit reconnue et manipuler par un ordinateur. Elle peut prendre les valeurs de 0 ou 1. 2- L’octet(Byte) : L’octet est l’unité de mesure de l’information 1O=8 bit ; c’est la taille d’un caractère. Exemple : « c »  1000011 ; Il existe des multiples de l’octet = KO, MO, GO, TO. 3- Le binaire : Tous les nombres en langage humain sont écrits en une représentation décimale ( combinaison de chiffres de 0 à 9). Mais l’ordinateur est une machine qui ne comprend que des 0 et des 1. D’où tous ces nombres auront une présentation sous forme d’une suite de 0 et de 1. C’est la représentation binaire (base 2). Le nombre de bit utilisés dans la représentation des nombres binaires limite le nombre de valeurs qu’on peut coder avec les chiffres 0 et 1. De façon générale avec N bits on peut coder 2N valeurs.

4- Conversion de la base décimale (base 10) à la base binaire (base 2): Soit X un entier positif représenter en base 10 ; pour passer à sa représentation en base 2 ; on suit les étapes suivantes : Diviser l’entier X par 2 jusqu’à ce que le quotient devient nul Concaténer les restes , en commençant de droite à gauche. 5- Conversion de la base Binaire (base 2) à la base décimale (base 10): Pour convertir un nombre binaire à un nombre décimal , on peut appliquer le principe suivant : Multiplier chaque chiffre binaire par 2 à la puissance de son poids puis d’additionner les résultats. Le poids est : - le premier chiffre à droite est de poids 0 - le deuxième chiffre est de poids 1 - ….. - le N nième chiffre est de poids N-1

II- Présentation du Modèle OSI 1- Introduction : Vue l’évolution Informatique et la grande expansion des réseaux informatiques qui sont formés par des plate-forme matérielles et logicielles considérablement différents ; d’où la ardeur d’établir des connexions. Pour cela L’ISO (Organisation Internationale de Normalisation) (International Standardization Organisation) A mis en place un modèle réseau c’est le modèle OSI( Open System Interconnexion) . C’est un modèle fondé sur un principe « Diviser c’est régner » ; le principe de base est la description des réseaux sous forme d’un ensemble de couches (au nombre de 7 couches) superposés les unes aux autres.

2-Les différentes couches du modèle OSI A- couche physique : Elle décrit les caractéristiques physiques du réseau (type câble, connecteurs,..) B- couche Liaison : Elle décrit la taille des paquets de données, la détection d’erreurs, le partage du support (token ring, ethernet,..) C- couche réseau : Elle concerne l’interconnexion des réseaux l’adressage des machines, …. (protocole IP) D- couche transport : Elle assure le contrôle de flux de données à savoir la fragmentation des grands paquets (protocole TCP) E- couche session : Elle établit les sessions (communication) avec le serveur F- couche Présentation : Elle assure le codage et le décodage des informations G- couche Application : Elle regroupe les programmes d’application utiliser pour la communication sur le réseau

3- Avantages de découpage en couche : Le découpage du réseau en plusieurs couches permet de : Diviser les éléments sur le réseau en éléments plus petit et plus simples. Il permet aux différents types de matériel et logiciels de communiquer entre eux. Il divise les communications sur les réseaux en éléments plus petit ce qui permet de mieux les comprendre. Il empêche les changement apportés à une couche d’affecter les autres couches du réseau.

III- Le modèle TCP/IP 1- Présentation: TCP/IP est une suite de protocoles. Le sigle TCP/IP signifie «Transmission Control Protocol/Internet Protocol» et se prononce «T-C-P-I-P». Il provient des noms des deux protocoles majeurs de la suite de protocoles, c'est-à-dire les protocoles TCP et IP). TCP/IP représente d'une certaine façon l'ensemble des règles de communication sur internet et se base sur la notion adressage IP, c'est-à-dire le fait de fournir une adresse IP à chaque machine du réseau afin de pouvoir acheminer des paquets de données. Etant donné que la suite de protocoles TCP/IP a été créée à l'origine dans un but militaire, elle est conçue pour répondre à un certain nombre de critères parmi lesquels : Le fractionnement des messages en paquets ; L'utilisation d'un système d'adresses ; L'acheminement des données sur le réseau (routage) ; Le contrôle des erreurs de transmission de données.

2- Vue en couches de TCP/IP : Le modèle TCP/IP, inspiré du modèle OSI, reprend l'approche modulaire (utilisation de modules ou couches) mais en contient uniquement quatre : Modèle TCP/IP Modèle OSI Couche Application Couche Application Couche Présentation Couche Session Couche Transport (TCP) Couche Transport Couche Internet (IP) Couche Réseau Couche Accès réseau Couche Liaison données Couche Physique Comme on peut le remarquer, les couches du modèle TCP/IP ont des tâches beaucoup plus diverses que les couches du modèle OSI, étant donné que certaines couches du modèle TCP/IP correspondent à plusieurs couches du modèle OSI. Les rôles des différentes couches sont les suivants : Couche Accès réseau : elle spécifie la forme sous laquelle les données doivent être acheminées quel que soit le type de réseau utilisé Couche Internet : elle est chargée de fournir le paquet de données (datagramme) Couche Transport : elle assure l'acheminement des données, ainsi que les mécanismes permettant de connaître l'état de la transmission Couche Application : elle englobe les applications standard du réseau (Telnet, SMTP, FTP, ...)

3- Identification des machines: Voici les principaux protocoles faisant partie de la suite TCP/IP : Modèle TCP/IP Couche Application Applications réseau Couche Transport TCP ou UDP Couche Internet IP, ARP, RARP Couche Accès réseau FTS, FDDI, PPP, Ethernet, Anneau à jeton (Token ring) Couche Physique 3- Identification des machines: Sur un réseau, les ordinateurs communiquent entre eux grâce au protocole TCP/IP qui utilise des numéros de 32 bits, que l'on écrit sous forme de 4 numéros allant de 0 à 255 (4 fois 8 bits), on les note donc sous la forme w.x.y.z où (w, x, y, z) représente un entier de 0 à 255. Ces numéros servent aux ordinateurs du réseau pour se reconnaître, ainsi il ne doit pas exister deux ordinateurs sur le réseau ayant la même adresse IP Par exemple, 194.153.205.26 .Ce sont ces adresses que connaissent les ordinateurs qui communiquent entre eux. On distingue en fait deux parties dans l'adresse IP: une partie des nombres à gauche désigne le réseau (on l'appelle netID) Les nombres de droite désignent les ordinateurs de ce réseau (on l'appelle host-ID)

Valeur du Premier Octet (W) 4- Classes des adresses IP : Pour pouvoir identifier la partie de l’adresse IP consacrée au réseau et celle pour la machine on a diviser les @IP sur plusieurs classes : Classe Valeur du Premier Octet (W) Largeur de l’@réseau Nbre de réseaux Nbre max de machines A 0-127 1 octet 127 16777216 B 128-191 2 octets 16384 65536 C 192-223 3 octets 2097152 256 D 224-239 E 240-255

Plage d’adresses non routable Remarque : Pour chaque réseau on trouve des adresses non routables réservés pour les réseaux locaux ( ne peuvent pas être utilisées en dehors des réseau locaux): Classe Plage d’adresses non routable A 10.0.0.1 à 10.255.255.254 B 172.16.0.1 à 172.31.255.254 C 192.168.0.1 à 192.168.255.254

5- Masque du réseau : Afin de clairement identifier la partie de l’@ IP représentant la machine et l’autre représentant le réseau on utilise un masque de réseau composé de 32 bits. En généralisant, on obtient les masques suivants pour chaque classe: Pour une adresse de Classe A, seul le premier octet nous intéresse, on a donc un masque de la forme 11111111.00000000.00000000.00000000, c'est-à-dire en notation décimale: 255.0.0.0 Pour une adresse de Classe B, les deux premiers octets nous intéresse, on a donc un masque de la forme 11111111.11111111.00000000.00000000, c'est-à-dire en notation décimale: 255.255.0.0 Pour une adresse de Classe C on s'intéresse aux trois premiers octets, on a donc un masque de la forme 11111111.11111111.11111111.00000000, c'est-à-dire en notation décimale: 255.255.255.0

En effet, comme nous l'avons vu précédemment, le réseau est déterminé par un certain nombre d'octets de l'adresse IP (1 octet pour les adresses de classe A, 2 pour les adresses de classe B, et 3 octets pour la classe C). De plus, nous avons vu que l'on note un réseau en prenant le nombre d'octets qui le caractérise, puis en complétant avec des 0. Ainsi, le réseau associé à l'adresse 34.56.123.12 est 34.0.0.0 (puisqu'il s'agit d'une adresse de classe A). Il suffit donc pour connaître l'adresse du réseau associé à l'adresse IP 34.56.123.12 d'appliquer un masque dont le premier octet ne comporte que des 1 (ce qui donne 255), puis des 0 sur les octets suivants (ce qui donne 0..). Le masque est: 11111111.00000000.00000000.00000000 Le masque associé à l'adresse IP 34.208.123.12 est donc 255.0.0.0. La valeur binaire de 34.208.123.12 est: 00100010.11010000.01111011.00001100

4- Passage des @IP aux @ physiques : @ MAC : Définition   Adresse physique d'une interface réseau fixée par le constructeur qui permet d'identifier de façon unique une machine sur un réseau local.  Description   L'adresse MAC est un identifiant physique unique pour toutes les cartes réseaux dans le monde. Elle est inscrite en usine de manière définitive dans la ROM. Elle est constituée de 6 octets variant de 0 à 255. L'adresse est souvent donnée sous forme hexadécimale (par exemple 5E.FF.56.A2.AF.15). En fait cette adresse est divisée en deux parties égales : - Les trois premiers octets désignent le constructeur. C'est le l'organisation OUI (Organizationally Unique Identifier) gérer par l'IEEE, qui référence ces correspondances. - Les trois derniers octets désignent le numéro d'identifiant de la carte, dont la valeur est laissée à l'initiative du constructeur qui possède le préfixe

Le protocole ARP a un rôle important, il permet de connaître l'adresse physique d'une carte réseau correspondant à une adresse IP, c'est pour cela qu'il s'appelle Protocole de résolution d'adresse (en anglais ARP signifie Address Resolution Protocol. La conversion dynamique (ARP) Cette méthode de résolution d'adresses physiques est basée sur le principe suivant : chaque machine connaît son adresse IP et son adresse physique. Il faut donc trouver le moyen de demander à une machine dont on ne connaît que l'adresse IP de bien vouloir nous donner son adresse physique pour que l'on puisse lui envoyer les informations. Pour obtenir l'information, la machine qui veut émettre une information sur une machine distante va regarder si elle connaît l'adresse physique du destinataire. Si oui elle va directement lui envoyer cette information. Sinon, elle va émettre en diffusion sur le réseau une demande de résolution d'adresse. Toutes les stations du réseau vont donc recevoir cette information. Dans cette demande, on trouve l'adresse IP dont on veut connaître l'adresse physique. La machine qui a l'adresse IP correspondante pourra envoyer une réponse contenant son adresse physique. La correspondance Adresse physique / adresse IP sera gardée par la machine émettrice pendant un certain temps, de façon à ne pas reposer la question trop souvent. Ce mécanisme est connu sous le nom d'ARP (Adresse Resolution Protocol)

La résolution inverse (RARP) Il y a cependant des cas où la machine ne connaît que sa propre adresse physique et souhaite obtenir son adresse IP. Prenons le cas d'une machine qui démarre. Si cette machine démarre sur un disque, elle peut aller lire des fichiers de configurations et donc trouver son adresse IP. Dans ce cas, cette machine n'a pas de problème. Si cette machine va chercher son OS sur le réseau, au démarrage elle ne connaît que son adresse physique. Pour obtenir un fichier image de son boot, elle doit utiliser des protocoles de transfert de fichiers qui sont souvent basés sur TCP/IP. Cette machine doit donc travailler avec TCP/IP et par conséquent connaître son adresse IP. Pour connaître son adresse IP en ne connaissant que son adresse physique, la machine peut utiliser RARP(Reverse Addresse Resolution Protocol). Le principe est le suivant: Sur le réseau, on doit avoir une ou plusieurs machines (serveur RARP) contenant des tables (mises à jour à la main) associant des adresses physiques à des adresses IP. La machine qui veut connaître son adresse IP envoie en diffusion sur le réseau une demande RARP. Les machines serveurs RARP vont donc recevoir cette demande et pouvoir donner l'adresse à la machine.

Acheminement des données Les ordinateurs et les éléments du réseaux ont tous une passerelle par défaut. C’est là où on va lorsqu’on ne sait pas où aller... Vous envoyez quelque chose sur le réseau. On commence par demander à ces voisins si c’est à eux qu’on écrit. Si ce n’est pas le cas, on va vers la passerelle par défaut qui est généralement le routeur le plus proche. Le routeur regarde l’adresse IP, et la compare avec les adresses qu’il connait. S’il ne connait pas, il  les envoie vers sa passerelle par défaut à lui qui est un autre routeur plus important. Il faut noter que les routeurs stockent des informations sur les adresses et là où elles sont. De plus, le routeur est capable d’analyser une partie de l’adresse, et si l’adresse est, par exemple, 193.152.0.36 et qu’il ne connait exactement cette adresse, peut-être a t’il malgré tout une information sur 193.152.x.x ou 193.x.x.x et sait donc où envoyer la trame... Ainsi, de routeurs en routeurs, de switchs en switchs puis de hubs en hubs, les trames se baladent jusqu’à atterrir dans les bras de celui qui l’attendait avec impatience ! Il est également à noter que une fois que le destinataire a été trouvé une première fois, tout le monde note dans ces fichiers l’endroit où il est pour que les autres trames de la communications soient rapidement envoyées.