Réseaux : protocoles, routage et sécurité
Cours · NSI (terminale), chapitre 14 · terminale, spécialité numérique et sciences informatiques · le début du chapitre, la suite sur Adloun
Les réseaux informatiques permettent à des machines distantes de communiquer en s'échangeant des données. Du courrier électronique à la navigation web, en passant par les services bancaires en ligne, toutes ces applications reposent sur un ensemble de protocoles, c'est-à-dire de règles communes qui définissent comment les informations sont formatées, transmises et acheminées.
Comprendre un réseau, c'est d'abord comprendre comment il est organisé en couches, comment les machines sont adressées, comment les données circulent par commutation de paquets et sont routées de proche en proche, et enfin comment les communications peuvent être sécurisées par le chiffrement. Ce chapitre présente ces notions, conformément au programme de NSI de terminale.
14.1 Le modèle en couches TCP/IP
L'idée fondatrice des réseaux modernes est la décomposition en couches. Plutôt que de concevoir un système monolithique, on empile des couches indépendantes, chacune rendant un service à la couche supérieure et utilisant les services de la couche inférieure.
Un modèle en couches organise les fonctions d'un réseau en niveaux superposés. Chaque couche ne communique qu'avec les couches immédiatement adjacentes. Cette séparation permet de modifier l'implémentation d'une couche sans toucher aux autres.
Le modèle de référence pour Internet est le modèle TCP/IP, composé de quatre couches.
De la plus haute à la plus basse :
- Couche application : protocoles utilisés par les logiciels (HTTP, DNS, SMTP, FTP).
- Couche transport : transmission de bout en bout entre deux programmes (TCP, UDP).
- Couche réseau (Internet) : acheminement des paquets entre machines distantes grâce à l'adressage IP et au routage (protocole IP).
- Couche liaison (accès réseau) : transmission physique sur un même lien local (Ethernet, Wi-Fi).
Lorsqu'un navigateur envoie une requête web, le message est progressivement encapsulé. La couche application produit une requête HTTP. La couche transport l'enveloppe dans un segment TCP (en ajoutant les numéros de port). La couche réseau place ce segment dans un paquet IP (en ajoutant les adresses IP source et destination). La couche liaison forme enfin une trame Ethernet. À la réception, chaque couche retire « son » enveloppe : c'est la décapsulation.
14.2 Adressage IP et commutation de paquets
14.2.1 L'adresse IP
Une adresse IP (version 4) identifie de manière unique une interface réseau. Elle est codée sur 32 bits, soit quatre octets, et notée en décimal pointé : quatre nombres entre 0 et 255 séparés par des points, par exemple 192.168.1.10.
L'adresse 192.168.1.10 s'écrit en binaire en convertissant chaque octet :
soit 11000000.10101000.00000001.00001010.
14.2.2 Masque de sous-réseau
Une adresse IP se décompose en deux parties : une partie identifiant le réseau et une partie identifiant la machine (l'hôte) au sein de ce réseau. C'est le masque de sous-réseau qui indique où se situe la frontière.
Le masque de sous-réseau est une suite de 32 bits commençant par une série de 1 (partie réseau) suivie d'une série de 0 (partie hôte). On le note soit en décimal pointé (255.255.255.0), soit en notation CIDR : un /n où est le nombre de bits à 1. Ainsi 255.255.255.0 équivaut à /24.
Méthode : Trouver l'adresse de réseau
Pour obtenir l'adresse du réseau d'une machine, on effectue un ET logique (bit à bit) entre l'adresse IP et le masque. Concrètement, les octets couverts par les 1 du masque sont conservés, les octets couverts par les 0 deviennent 0.
- Écrire l'adresse IP et le masque en binaire.
- Appliquer le ET bit à bit (, sinon ).
- Reconvertir le résultat en décimal pointé.
Exercices du chapitre
- Deux machines sur le même réseau ? corrigé
- Choix de route avec OSPF corrigé
- Conversion de masque en CIDR corrigé
- Problème — Plus court chemin et coût de routage corrigé
- Calcul de l'adresse de réseau corrigé
- Nombre de machines adressables corrigé