cours

1. La couche réseau
IPv4

2. Le protocole IP V4
• Le protocole IP fournit les fonctions requises
pour transférer un paquet d’une source à une
destination en passant par un système
interconnecté de réseaux.
• Il a été conçu pour ne pas surcharger les
réseaux.
• Il 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.

3. Objectifs du protocole IP
⮚ L’adressage
⮚
L’encapsulation/décapsulation
⮚ Le routage
Chaque hôte du réseau dispose d’une adresse logique indépendante du média
Les paquets reçu son décapsulés à l’entrée et encapsulés à la sortie
En fonction de son adresse de destination le protocole peut
déterminer la route à suivre pour arriver correctement

4. Objectifs du protocole IP
❑L’adressag
e ⮚Chaque nœud terminal ou intermédiaire dispose d’une adresse logique
cohérente indépendante du média
✔Un ordinateur dispose d’une interface Ethernet (eth0 par exemple)
✔Cette interface dispose d’une adresse MAC. Mais cette adresse n’est valide
que pour les réseaux Ethernets.
✔Pour que cette machine puisse communiquer sur Internet, cette interface
doit avoir une autre adresse logique avec un format commun à tous les
nœuds
✔Cette adresse est dite adresse IP
❑Format d’une adresse IP
⮚Adresse IP
V4 ✔32 bits, 4 milliards de nœuds en théorie
✔Notation sous forme décimale à 4 chiffres (123.254.128.120 par
exemple)
⮚Adresse IP
V6 ✔128 bits, 3.4×1038 de nœuds en théorie (667 millions de milliards
d’appareils par centimètre carré sur terre)
✔Notation sous forme hexadécimale à 8 chiffres, chaque chiffre sur 2 octets
(2001:0db8:0000:85a3:0000:0000:ac1f:8001 par exemple)

5. Rôle des routeurs
❑Routage

6. Objectifs du protocole IP
❑Encapsulation/décapsulation
IP
Trame
Ethernet
IP
Trame
PPP
IP
Trame
Satellite
IP
Trame
Satellite
IP
Trame
PPP
IP
Trame
Wifi
Alger
USA
Liaison
Ethernet
Liaison
PPP
Liaison
Satellite
Liaison
Satellite
Liaison
PPP
Liaison
Wifi

7. Service sans connexion
• Le protocole IP ne nécessite aucun échange initial pour établir
une connexion
• Ne nécessite pas de champs supplémentaires dans l’en-tête
d’unité de données de protocole pour maintenir une connexion
• Les paquets IP sont envoyés sans avertir l’hôte final de leur
arrivée.
Caractéristiques de IP V4

8. Service au mieux (peu fiable)
Caractéristiques de IP V4
• Le protocole IP n’a pas la capacité de gérer ni de récupérer des
paquets non délivrés ou corrompus.
• La livraison des paquets ne fait l’objet d’aucun reçu. Il n’y a aucun
contrôle d’erreur de données

9. Indépendant du média
Caractéristiques de IP V4
• IP fonctionne indépendamment des médias acheminant les données dans les couches
inférieures de la pile de protocoles.
• Tout paquet IP peut être transporté par câble, par fibre, ou sans fil sous la forme de
signaux radio.
• La couche réseau tient compte d’une caractéristique majeure : la taille maximale d’unité
de données de protocole que chaque média peut transporter (MTU) et un paquet peut être
scindé en plusieurs MTUs

10. Entête de paquets IPV4

11. Champs de l’entête IP V4
• Version : numéro de version IP
4 🡪 Version 4
• Longueur d’en-tête (IHL) : taille de l’en-tête de paquet (en multiple de 32
bits).
• Longueur du paquet : taille en octets du paquet entier (en-tête + donnée).
Minimum 20 octets et maximum 65535 car 16 bits.
• Identification : identifie de manière unique un paquet IP (fragments d’un
paquet initial en cas de fragmentation)
• Somme de contrôle d’en-tête : pour vérifier l’absence d’erreurs dans l’en-
tête de paquet.
• Adresse source IP :
valeur binaire de 32 bits représentant l’adresse de de couche réseau de
l’hôte source du paquet.
• Adresse de destination IP :
valeur binaire de 32 bits représentant l’adresse de couche réseau de
l’hôte destinataire du paquet.
• Options : des champs supplémentaires sont prévus dans l’en-tête IPv4
afin de fournir d’autres services, mais ils sont rarement utilisés.

12. • Durée de vie :
⁻ Lorsque le paquet est initialement généré, une valeur de durée de vie est ajoutée dans
le champ durée de vie.
⁻ C’est une valeur binaire de 8 bits indiquant la durée de vie restante du paquet.
⁻ La valeur TTL est décrémentée de 1 au moins chaque fois que le paquet est traité par
un routeur (un saut)
⁻ Lorsque la valeur devient nulle, le routeur supprime le paquet et il est retiré du flux de
données du réseau. Ce qui évite les boucles sans fin.
⁻ Durée de vie des systèmes courants:
UNIX: 255
Linux: 64 ou 255
Microsoft Windows 95: 32
Autres Systèmes d’exploitation Microsoft Windows : 128

13. • Protocole
• C’est une valeur binaire de 8 bits indiquant le type de données utiles que le
paquet transporte.
• Le champ de protocole permet à la couche réseau de transmettre les données au
protocole de couche supérieure approprié.
• Exemples de valeurs :
– 01 ICMP
– 06 TCP
– 17 UDP

14. • Type de service (ToS)
• C’est une valeur binaire de 8 bits utilisée pour définir la priorité de chaque
paquet.
• Il permet d’appliquer un mécanisme de qualité de service (QoS) aux
paquets de priorité élevée, tels que ceux transportant des données
vocales de téléphonie.
• Pour être utilisé:
– Les hôtes doivent définir ce champ
– Les routeurs doivent être configurés pour consulter ce champ

15. • Décalage du fragment
● Quelques fois, un routeur doit fragmenter un paquet lors de sa transmission
d’un média à un autre dont le MTU (Maximum Transfert Unit) est d’une
valeur inférieure.
● Lorsqu’une fragmentation se produit, le paquet IPv4 utilise le champ de
décalage du fragment de l’en-tête IP pour reconstruire le paquet à son
arrivée sur l’hôte de destination.
● Le champ de décalage du fragment identifie l’ordre dans lequel placer le
fragment de paquet dans la reconstruction.

16. Donnée = 1480 octets
Donnée = 480
Donnée = 480
Fragments de
paquets IP
Paquet IP
Original
IP Header = 20 bytes
Donnée = 480
Donnée = 500
C2 C2
Fragmentation d’un paquet IP V4
000
60
120
décalage
Donnée = 40
180
1
1
1
0
MF

17. Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Media de plus
grande MTU
Media de plus
faible MTU
Media de plus
grande MTU
Paquet IP
Paquet IP
Paquet IP
Fragmentation d’un paquet IP V4
● L’indicateur Ne pas fragmenter (DF) est un seul bit du champ Indicateur stipulant que la
fragmentation du paquet n’est pas autorisée.
● Si le bit de l’indicateur Ne pas fragmenter est activé, la fragmentation de ce paquet n’est PAS
autorisée.
● Si un routeur doit fragmenter un paquet mais que le bit DF est défini à 1, le routeur supprime
ce paquet.
Exception de fragmentation (le bit DF ne pas fragmenter)

18. . . . . . . . . . . . . . .
Exemple d’un paquet IP V4
Version =4
Taille de l’entête = 5 x 4 = 20 Octets
Longueur totale = 472 Octets
Nombre de routeurs à traverser avant abandon = 123
Type de données transportées = 6 🡪 TCP
Le paquet est-il fragment d’un paquet initial ? Non

19. Gestion des sous-réseaux
Historiquement, les réseaux IP constituent à l’origine un grand réseau. À
mesure que ce réseau unique s’est étendu, les soucis liés à sa croissance ont également
augmenté.
Les problèmes courants rencontrés par les grands réseaux sont les suivants :
• Dégradation des performances
• Problèmes de sécurité
• Gestion des adresses

20. Inconvénients d’un grand réseau
• Internet est un grand réseau composé de millions d’hôtes, identifiés chacun par
une adresse de couche réseau unique.
• SI chaque hôte doit connaitre l’adresse de tous les autres, cela entraîne une
charge
de traitement impliquant une grave dégradation de leurs performances.
• Une diffusion est un message envoyé à partir d’un hôte à tous les autres hôtes du
réseau.
• Le trafic de diffusion sur un segment de réseau utilise beaucoup la bande passante
et provoque la surcharge du réseau. IL peut même affecter le fonctionnement des
autres hôtes du sous réseau.
• La présence d’un grand nombre d’hôtes dans un réseau engendre des risques liés
à la sécurité et des difficultés de choix des politiques de sécurité.

21. Gestion de sous-réseaux
• Pour réduire ces problèmes, Un réseau peut être divisé en réseaux plus petits,
interconnectés. Ces réseaux sont souvent appelés sous-réseaux.
•La division en sous-réseaux permet de réduire le nombre d’hôtes devant connaître les
adresses de leurs interlocuteurs.
• Un hôte de sous réseau doit connaître l’adresse physique d’un autre hôte sur son sous
réseau. Pour les autres adresses de destinations, il a uniquement besoin de connaître
l’adresse de sa passerelle.
• La passerelle par défaut est configurée sur un hôte. Cette passerelle est une interface
de routeur connectée au réseau local. L’interface de passerelle a une adresse de couche
réseau correspondant à l’adresse réseau des hôtes.
• Sans cette passerelle par défaut, un hôte peut seulement communiquer dans son
réseau local (sous-réseau).
•Les diffusions sont contenues dans un sous-réseau. Dans ce contexte, un sous-réseau
est également appelé domaine de diffusion.

22. Exemple d’un réseau à un domaine de diffusion

23. Division du réseau précédent en deux sous réseaux
● Le remplacement du commutateur par un routeur sépare ce grand domaine de
diffusion en deux (crée deux sous réseaux). Tous les périphériques sont connectés
mais les diffusions locales sont contenues

24. Gestion de sous-réseaux
La planification de la division du réseau implique de regrouper dans le
même sous-réseau les hôtes ayant des facteurs communs.
Les sous-réseaux peuvent être groupés en fonction de plusieurs facteurs
incluant :
• L’emplacement géographique :
Les équipements se trouvant dans un même site sont groupés dans un même sous
réseau
• L’objectif fonctionnel :
les équipement du service vente , par exemple, sont groupés dans un sous réseau
• Les propriétés réseau:
Grouper les équipements à sécuriser dans un même sous réseau et les protéger par
un pare-feu.

25. Exemple Gestion de la sécurité
La division en sous réseaux permet de mieux gérer la sécurité en définissant les règles
d’accès aux groupes ayant les même propriétés. L’accès à l’extérieur de chaque sous
réseau peut être interdit, autorisé ou surveillé.
Accès autorisé
Accès refusé

26. Passerelle inter-réseau
• La passerelle est une interface de routeur connectée au réseau local.
• L’interface de passerelle a une adresse de couche réseau correspondant à l’adresse réseau
des hôtes.
• Les hôtes sont configurés pour reconnaître cette adresse comme la passerelle.

27. Passerelle inter-réseau

28. Routage dans in inter-réseau
• Aucun paquet ne peut être acheminé sans route. Le périphérique (hôte ou
périphérique intermédiaire) a besoin d’une route pour savoir où acheminer les
paquets.
• Un hôte doit transférer un paquet soit à l’hôte du réseau local, soit à la passerelle.
Cet hôte doit disposer de routes représentant ces destinations.
• Un routeur prend une décision de transfert pour chaque paquet qui arrive à
l’interface de passerelle. Ce processus de transfert est appelé routage.
• Si le réseau de destination est connecté directement à ce routeur, le paquet est
acheminé directement vers l’hôte de destination.
• Si le réseau de destination est éloigné d’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.
• Les routes vers les différents réseaux de destination sont représentées dans une
table spéciale dite table de routage

29. Routage dans in inter-réseau

30. La table de routage
• La table de routage est une table qui stocke des informations nécessaires à l’acheminement
des paquet sur les réseaux directement connectés et les réseaux distants.
• Les routes vers les réseaux directement connectés sont ajoutées automatiquement aux
tables de routage.
• Les routes vers les réseaux distants peuvent être ajoutées manuellement sur le routeur ou
apprises automatiquement à l’aide de protocoles de routage dynamiques tels que RIP,
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) , OSPF (Open Shortest Path First), BGP
(Border Gateway Protocol).
• Les routes d’une table de routage possèdent trois champs principaux :
– Le réseau de destination
– Le tronçon suivant
– La mesure ou métrique
• Le routeur peut utiliser une route par défaut (0.0.0.0) pour transférer un paquet vers un
réseau de destination qui n’est représenté par aucune autre route dans la table de routage.

31. Structure d’une table de routage
Type d’etrée
C: directement connecté
R: Route apprise automatiquement à l’aide du protocole RIP
Réseaux de destination
Adresse de tronçon suivant
Mesure du chemin

32. Routage statique
• Des routes vers des réseaux distants avec les tronçons suivants associés
peuvent être configurées manuellement sur le routeur
• Une route par défaut peut également être configurée de manière
statique.
• Si la structure d’interréseau change ou que de nouveaux réseaux deviennent
disponibles, des mises à jour doivent être effectuées manuellement sur
chaque routeur
• Si une mise à jour n’est pas effectuée de manière opportune, les
informations de routage peuvent être incomplètes ou inexactes,
entraînant des retards, voire la perte éventuelle de paquets.

33. Routage dynamique
• La mise à jour de la table de routage par configuration statique manuelle n’est pas
toujours faisable
• Des protocoles de routage dynamique sont utilisés pour configurer
automatiquement les routes
• Un protocole de routage est l’ensemble de règles permettant aux routeurs de partager
leurs informations de routage de manière dynamique
• Quand un routeur prend conscience de changements sur les réseaux connectés, ces
informations sont transmises aux autres routeurs
• Quand un routeur reçoit des informations sur des routes nouvelles ou modifiées, il
met à jour sa propre table de routage et transmet , à son tour, ces informations aux
autres routeurs
Exemples de protocoles de routage :
• RIP (Routing Information Protocol)
• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
• OSPF (Open Shortest Path First)
• L’échange d’informations de route ajoute une surcharge qui occupe une partie de la
bande passante du réseau.

34. Mesure d’un chemin
• Une mesure d’un chemin est une valeur quantitative utilisée pour mesurer la distance
pour une route donnée.
• La détermination du meilleur chemin implique d’évaluer plusieurs chemins menant
au même réseau de destination et de choisir le chemin optimal ou « le plus court »
pour atteindre ce réseau.
• Le meilleur chemin pour rejoindre un réseau est celui dont la mesure est la plus faible
• Les protocoles de routage dynamique utilisent généralement leurs propres règles et
mesures pour constituer et mettre à jour leur table de routage.
• Le principal objectif du protocole de routage est de déterminer les meilleurs chemins
pour chaque route, pour les intégrer à la table de routage
• Certains protocoles de routage, tels que le protocole RIP, se basent sur le nombre de
sauts, qui représente le nombre de routeurs entre un routeur et le réseau de destination
• D’autres protocoles de routage, tels que le protocole OSPF, se basent sur la bande
passante des liaisons et en utilisant celles dont la bande passante est la meilleure.