Réseau

Crédits⚓︎

Sources : Laurent BONNAUD, pixees.fr, lyceeduparc.fr et Dominique Filoé

I. Présentation et outils⚓︎

1. Regarder la vidéo de présentation :⚓︎

Vidéo Introduction

2. Regarder la vidéo réalisée par Charles Poulmaire :⚓︎

Vidéo Réseau

👉 Diaporama de la vidéo à télécharger : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

3. Un bref aperçu : Les différentes couches du modèle TCP/IP⚓︎

👉 Pour visualiser ce diaporama, cliquer si nécessaire sur le numéro de la diapositive, et se positionner sur la première

La couche application

Cette couche contient les différents protocoles de niveau applicatif (dit protocoles de haut niveau)

Ses protocoles comprennent le HTTP, le FTP, le Post Office Protocol 3 (POP3), le Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) et le Simple Network Management Protocol (SNMP).

Au niveau de la couche application, la charge utile est constituée par les données réelles de l’application.

La couche transport

La couche transport (protocole TCP ou UDP entre autres) segmente les données en ... segments (c'est leur nom sur cette couche) de manière à ne pas occuper le réseau trop longtemps. Elle associe aux segments un numéro de segments pour que le destinataire puisse reconstituer les données.

Cette couche gère également le numéro de port qui permet de savoir à quelle application est destinée le segment. Des ports par défaut existent : 80 -> html ; 21 -> ftp ; etc.

Le protocole TCP (Transmission Control Protocol)
TCP est un protocole fiable, orienté connexion, qui permet l’acheminement sans erreur de paquets issus d’une machine d’un internet à une autre machine du même internet. Son rôle est de fragmenter le message à transmettre de manière à pouvoir le faire passer sur la couche internet. A l’inverse, sur la machine destination, TCP replace dans l’ordre les fragments transmis sur la couche internet pour reconstruire le message initial. TCP s’occupe également du contrôle de flux de la connexion.
Le protocole UDP (User Datagram Protocol).
Le protocole UDP est un protocole de communication utilisé sur Internet pour les transmissions particulièrement sensibles au temps, telles que la lecture de vidéos ou les recherches DNS. Il accélère les communications en n'établissant pas formellement une connexion avant le transfert des données.
Contenu de la couche transport :
- Port DST (destinataire)
- Port SRC (source)
- Protocole utilisé

La couche réseau ou couche internet

La couche réseau également appelée couche internet, (protocole IP) encapsule les segments en ajoutant dans l'entête notamment les @IP des ordinateurs (ou serveur) source et destinataire.

On parle alors de paquets

La couche Liaison de données

La couche Liaison de données (protocole Ethernet) encapsule les paquets en ajoutant dans l'entête notamment les @MAC des ordinateurs (ou serveur) source et destinataire.

On parle alors de trames

La couche physique

La couche physique envoie les données binaires en les adaptant au support de transmission.

3. Les réseaux⚓︎

Il existe énormément de réseaux dans le monde (les ordinateurs du lycée sont, par exemple, connectés en « réseau »).

Certains réseaux sont reliés à d'autres réseaux ce qui forme des réseaux de réseaux.

Voici un exemple de réseau informatique :

Les équipements présents sur ce réseau sont :

ordinateur, imprimante réseau, serveur, ...

Ces équipements disposent d'une carte réseau (interface Ethernet ou interface Wifi) afin de se connecter matériellement au réseau :

Ces équipements possèdent un identifiant unique nommé adresse IP et peuvent héberger certains services réseaux :

stockage de pages web ;
serveur d'impression ;
stockage de fichiers ;
...

Switch ou commutateur

Le switch (ou commutateur) relie les équipements, d'un même réseau, entre eux via des câbles Ethernet et achemine les données sur ce réseau.

Il ne possède pas d'adresse IP mais il est capable de lire les adresses matérielles MAC des trames de données numériques circulant sur le réseau afin d'aiguiller correctement l'information entre les équipements présents sur ce réseau.
Il intervient donc sur la couche 2 du modèle OSI : liaison de données /DATALINK, c’est-à-dire sur la couche accès au réseau du modèle TCP/IP.

Routeur

Sur le schéma ci-dessus, le routeur possède plusieurs adresses IP : une adresse IP côté réseau local (LAN : Local Area Network) et une autre adresse IP côté réseau Internet (WAN : Wide Area Network).

Il dispose ici de deux cartes réseau afin de se connecter aux deux réseaux.

De façon générale, un routeur établit la communication entre au moins deux réseaux (il dispose donc d'au moins deux cartes réseau) et route les données entre ces réseaux en utilisant l'adressage IP (contenant le réseau de destination).

Type de connexion

La connexion entre ces différents équipements réseaux utilise donc un support de transmission filaire (ex : câble réseau) ou sans fil (ex : WIFI).

"Carte réseau et adresse MAC"

Toutes les cartes réseau possèdent une adresse matérielle MAC, affectée par le constructeur de la carte, afin d’être identifiée de façon unique sur le réseau auquel elle est connectée (parmi toutes les autres cartes réseau).

II. Adresses IP⚓︎

Adresse IP

👉 Chaque machine sur le réseau est identifiée par une adresse IP. La norme actuelle est IPv4, la migration est en cours vers IPv6.

Dans la norme IPv4 l'adresse est codée sur 32 bits (4 octets), soit 4 entiers de 0 à 255 (car 255 en base 10 s'écrit 1111 1111 en base 2)

Exemple d'adresse IP : 168.1.2.10

1. Masque de sous réseau⚓︎

Masque de sous réseau

L'adresse IP est en réalité composée de 2 parties : l'adresse du réseau, et l'adresse de la machine sur le réseau.

👉 Le masque permet de connaitre la partie réservée à l'adresse du réseau.

Masque de sous réseau : notations

Il existe deux façons de noter le masque.

Première notation possible avec l'adresse du masque

💡 Première notation possible : IP = 168.1.2.5 mask = 255.255.255.0

Dans cet exemple très simple, les valeurs 255 indiquent la partie réseau, les 0 indiquent la partie identifiant la machine sur le réseau.

Dans l'exemple ci-dessus 168.1.2.0 est l'adresse du réseau, seul le dernier nombre identifie une machine.

Dans ce cas-là, toute adresse 168.1.2.x identifiera une machine sur le réseau. x peut prendre 256 valeurs, ce sous réseau peut donc connecter 254 machines car il y a deux adresses réservées :

👉 adresses réservées 168.1.2.0 celle du réseau, obtenue avec uniquement des 0 sur la plage d'adressage machines
👉 168.1.2.255 celle du broadcast (adresse réservée pour une diffusion sur toutes les machines du réseau) obtenue avec uniquement des 1 sur la plage d'adressage machines.

Deuxième notation possible : notation CIDR

👉 On peut aussi noter le masque de la façon suivante : 168.1.2.0/24

/24 indique que 24 bits sont utilisés pour l'adresse réseau. Les 8 bits restant codent donc l'adresse machine.

😀 On peut avec cette notation plus simple, utiliser une très faible quantité d'information pour l'adresse machine. Cela est préconisé pour un routeur, qui ne gère généralement pas un très grand nombre de machines.

10.1.2.5/30 indiquera par exemple que l'adresse réseau est codée sur 30 bits, seulement 2 bits (4 valeurs possibles) sont utilisables pour des machines. C'est très peu !

2. Exemples :⚓︎

Un exemple détaillé

Considérons la machine dont la configuration réseau est : IP : 172.128.10.5 ; Masque : 255.255.192.0 .
On écrit de façon plus courante : 172.128.10.5/18
On obtient l'adresse du sous réseau avec l'opérateur AND.

Écrivons en binaire l'adresse IP et le masque :
\(172.128.10.5\) s'écrit en binaire : \(10101100.10000000.00001010.00000101\)
\(255.255.192.0\) s'écrit en binaire : \(11111111.11111111.11000000.00000000\)

Posons l'opération du ET logique entre l'adresse IP de la machine et le masque :

calcul de masque

On met en décimal le résultat : \(172.128.0.0\) est l'adresse du réseau.

La seconde partie nous permet de savoir combien de machines peut contenir ce réseau.
On peut aller de \(000000.00000000\) à \(111111.11111111\).
En décimal : de 0 à 16383. C'est à dire 16384 adresses possibles...

🌵 Enfin pas tout à fait :

Il faut retirer l'adresse du réseau lui-même : \(172.128.0.0\)
Il faut également retirer (la dernière ) l'adresse de broadcast : \(10101100.10000000.00111111.11111111\) c'est à dire l'adresse \(172.128.63.255\)

Donc en tout : on peut connecter 16382 machines dans ce réseau.

Exercice papier

On donne l'adresse IP d'un matériel suivante : Adresse IP : 192.168.1.100/20

Déterminer :

le masque de sous-réseau
l'adresse du réseau
le nombre de machines que l'on peut connecter à ce réseau
l'adresse broadcast
l'adresse IP de la première machine
l'adresse IP de la dernière machine

Solution

Adresse IP : 192.168.1.100/20
En binaire : 11000000.10101000.00000001.01100100

Le masque de sous-réseau est : 11111111.11111111.11110000.00000000
c'est à dire en décimal :
255.255.240.0
L'adresse du réseau :
11000000.10101000.00000001.01100100
AND
11111111.11111111.11110000.00000000
👉
L'adresse du réseau est donc :
11000000.10101000.00000000.00000000
c'est à dire en décimal :
192.168.0.0
Le nombre de machines que l'on peut connecter à ce réseau :
La dernière adresse possible pour la plage réservée aux adresses machines est 1111 11111111 On peut donc connecter \(2^{12} -2 = 4094\) machines
L'adresse broadcast est donc
11000000.10101000.00001111.11111111
C'est à dire en décimal : 192.168.15.255
L'adresse IP de la première machine est
11000000.10101000.00000000.00000001
C'est à dire en décimal : 192.168.0.1
L'adresse IP de la dernière machine est
11000000.10101000.00001111.11111110
C'est à dire en décimal : 192.168.15.254

3. Deux routeurs liés par un câble⚓︎

Attention

🌵 Même si entre deux routeurs, il n’y a rien d’autre qu’un câble, ce câble constitue un réseau.
En pratique ce réseau pourrait avoir pour masque 255.255.255.252 (en CIDR /30) .
Sur un tel réseau, il n’y a donc que quatre adresses possibles. Etant donné que deux sont prises pour le réseau et le broadcast, il n’en reste que deux pour connecter des matériels. Ce seront donc les deux adresses IP des routeurs, qui se termineront donc forcément par .1 et .2 (l’adresse se terminant par .0 étant celle du réseau, et celle se terminant par .3 celle du broadcast)

4. QCM⚓︎

🌵 Si vous n'avez pas d'identifiant Genumsi attribué, utiliser l'identifiant : 0

Bug

Si la fenêtre suivante ne s'affiche pas correctement :

👉 Copier le lien suivant dans Chrome, choisir paramètres avancés, puis accepter :

👉 https://genumsi.inria.fr/qcm.php?h=60ea090767b993fb72e115f86d439085

😊 Ce problème devrait être résolu mi-mars.

III. Le logiciel Filius⚓︎

Il est matériellement compliqué de mettre en place un réseau pour effectuer des tests. À la place nous allons utiliser un simulateur de réseau relativement simple à prendre en main, mais suffisamment performant : Filius

👉 Si le logiciel Filius n’est pas installé : le télécharger ici :

https://lernsoftware-filius.de/Herunterladen

👉 Installer.
⚠️ Sélectionner Français
😭 Après ce sera trop tard…
installation

Le logiciel dispose de deux modes ; on passe d’un mode à l’autre en cliquant sur l’icône correspondante :

le mode conception, activé par l’icône « marteau »
le mode simulation, activé par l’icône « flèche verte »

Astuces : vérifier en cas de problèmes avec le logiciel Filius

Etre en mode simulation pour ajouter lignes de commandes
Les lignes de commandes doivent êre installées des deux côtés pour un ping
Pour ping : les 2 doivent être configurés
DHCP ne doit pas être configuré par DHCP mais en statique. Vérifier que son IP a bien été configurée
Pour que DHCP fonctionne : appuyer sur la flèche verte simulation
Pour mettre les adresses passerelles : décocher DHCP
Pour reconnaître un fil, cliquer sur l’interface, cela apparaît en vert
Les serveurs doivent être démarrés (mode simulation)
Les cases "utiliser l'adresse IP comme nom" doivent être cochées pour que les IP visibles soient les bonnes.
Si un cable ne s'allume jamais en vert, vous pouvez essayer de le supprimer, et d'en remettre un nouveau.

IV. Réseau local - Protocoles ARP et ICMP⚓︎

ARP et ICMP

1. Comment communiquer entre deux ordinateurs ?⚓︎

😊 Nous utiliserons le logiciel Filius.

En mode conception, créer un ordinateur portable seul par « glisser-déposer ». Un double-clic sur cet ordinateur permet d’accéder à sa configuration réseau. Son adresse IP par défaut est 192.168.0.10. Changer cette adresse en 192.168.1.1 puis cocher Utiliser l’adresse IP comme nom (à faire sur chaque machine à l’avenir). Nous conservons comme masque 255.255.255.0
Créer un second ordinateur portable. Changer son adresse IP en lui attribuant l’adresse 192.168.1.2.
Relier les deux ordinateurs par un câble ethernet (prise RJ45).

Observer qu’un câble posé peut ensuite être supprimé : clic-droit puis « supprimer ».
Penser à sauvegarder votre travail régulièrement dans votre dossier Documents
Passer en mode simulation. Par un double-clic sur la première machine (192.168.1.1), ouvrir l’installateur de logiciels.
Installer la ligne de commande en la faisant passer à gauche avec

⚠️ Ne pas oublier de cliquer sur « appliquer la modification »

Ouvrir la ligne de commande (double-clic) et saisir l’instruction ipconfig.

Quelles informations nous apporte cette commande ipconfig ?

Solution

L’adresse IP, le masque de sous-réseau et l’adresse physique MAC.

Saisir la commande arp à l’invite de commande.

Que donne le tableau affiché ?

Solution

Les adresses IP et MAC des machines connues sur le réseau.

Adresse MAC

Une adresse MAC (Media Access Control), parfois nommée adresse physique ou adresse Ethernet, est un identifiant physique stocké dans une carte réseau ou une interface réseau similaire. À moins qu'elle n'ait été modifiée par l'utilisateur, elle est unique au monde.
Elle est constituée de 6 octets écrits sous forme hexadécimale, chacun séparé par " : " (par exemple : 00:13:A9:58:32:EB).
Les 3 premiers octets définissent le constructeur de la carte réseau (ici Sony Corporation), les 3 derniers le numéro de fabrication. On peut retrouver le constructeur à partir de l’adresse MAC.

Effectuer un ping vers la machine 192.168.1.2, la commande à saisir est : ping 192.168.1.2.
Si tout va bien, on observe que le câble se colore en vert le temps du transfert de données et qu’aucun paquet n’est perdu à ce stade.
Saisir à nouveau la commande arp à l’invite de commande Qu’est ce qui a changé depuis le ping ?

Solution

La machine 2 est maintenant connue.

Note

Lorsque l’ordinateur 192.168.1.1 fait un ping vers 192.168.1.2 (couche réseau) et qu’il passe la requête à la couche liaison de données, cette couche a besoin de l’adresse MAC pour réaliser cette requête. Or il ne la connait pas. Un échange avec le protocole ARP permet de l’obtenir.

Faire un clic-droit sur la machine 192.168.1.1 et afficher les échanges de données. Sélectionner la ligne du haut et lire les explications qui s’affichent dans la fenêtre du bas.

Source de l’image : https://cisco.goffinet.org/ccna/fondamentaux/modeles-tcp-ip-osi/
Légendes des icônes utilisées : (source : https://www.edrawsoft.com/fr/cisco-network-topology-icons.html)

Les protocoles ARP et ICMP

Les protocoles ARP et ICMP sont de la couche 3 du modèle OSI, c’est-à-dire de la couche internet du modèle TCP/IP
Le protocole ARP : Adresse Resolution Protocol permet de lier à une adresse logique IP une adresse physique MAC.
Le protocole ICMP : Internet Control Message Protocol permet de véhiculer des messages de contrôle et d'erreur.

👉 Nous allons étudier plus précisément les lignes de l’échange de données.

En observant le contenu des commandes ARP

Expliquer comment 192.168.1.1 obtient l’adresse MAC de 192.168.1.2. En particulier à qui envoie-t-il la demande ?

Solution

La machine 1 envoie sur le réseau (à toutes les machines : adresse de diffusion) une demande de l'adresse MAC de la machine 2. (ligne 1 de l'image, avec l'explication en bas.)
La machine concernée lui renvoie son adresse MAC (ligne 2 de l'image).

Quelle est l’adresse IP de diffusion ?

Solution

C'est la dernière adresse du réseau qui devrait être 192.168.1.255 mais sous Filius c'est 255.255.255.255

ping

Quel est le protocole utilisé par le ping ? Dans quelle couche du modèle TCP/IP se situe-t-il ?

Solution

Protocole ICMP couche internet.

ping ?

A l’issue du ping, comment l’ordinateur 192.168.1.1 sait-il que l’ordinateur 192.168.1.2 est bien connecté ?

Solution

Il reçoit un « pong »

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_deux_ordis.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

2. Comment créer un réseau avec davantage d’ordinateurs ?⚓︎

Revenir en mode conception et créer un troisième puis un quatrième ordinateur portable.

👉 Sur Filius les « portables » servent à simuler des ordinateurs, et les « ordinateurs » servent à simuler des serveurs.

Vérifier alors qu’il est impossible de les relier aux autres par un câble (« il n’y a plus de connecteur disponible »). Pour créer un réseau avec plus de 2 ordinateurs il faut utiliser des switchs (ou commutateur).
Câbler 4 ordinateurs autour d’un switch puis donner à ces nouveaux ordinateurs des adresses IP pertinentes.
Tester les connexions de votre réseau local en faisant des « ping » entre les ordinateurs.
Sauvegarder votre projet sous un nom pertinent (ex : ReseauLocalAvecSwitch.fls)

Fichiers de corrections Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_plus_grand_q2_filius_1.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

3. Ajout d’un serveur DHCP⚓︎

Si vous voulez ajouter des matériels dans votre réseau, sans avoir à paramétrer manuellement chacune des adresses IP de votre réseau, vous devez ajouter un serveur DHCP.

Revenir en mode conception.
Ajoutez un nouveau périphérique Ordinateur, le nommer Serveur DHCP, le relier au switch, le configurer avec l’adresse IP 192.168.1.253 .
Double-cliquez sur le serveur DHCP que vous venez d’installer.
Cliquez sur « configuration du service DHCP » : Une fenêtre s’ouvre et permet de définir les IP locales maximales et minimales parmi celles autorisées par le masque. Renseignez les IP comme indiqué ci-dessous :
- Pour le début de plage, tapez : 192.168.1.10
- Pour la fin de plage, tapez : 192.168.1.50
- Cocher la case « activer le service DHCP »
- Tapez OK
Double-cliquez sur chaque ordinateur du réseau, cocher « adressage automatique par serveur DHCP » sauf sur le serveur DHCP qui doit être configuré en statique.
Lancez à nouveau une simulation. Si vous avez bien gardé les adresses IP comme noms de vos matériels, vous voyez immédiatement l’adresse IP assignée par le serveur DHCP.
Ajouter un portable dans ce réseau, le configurer automatiquement grâce au DHCP, et vérifier les connexions avec les autres matériels avec des ping.

Résultat obtenu :

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_avec_DHCP_filius_1.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

V. Deux réseaux⚓︎

connecter deux réseaux

De nombreuses raisons peuvent amener à connecter plusieurs réseaux entre eux. Pour notre activité, nous prendrons l’exemple de deux réseaux locaux internes à notre lycée (réseau pédagogique et réseau administratif).
Pour des questions matérielles et de sécurité, il est préférable de séparer ces deux réseaux, tout en créant une liaison entre eux pour les relier (car on peut parfois avoir besoin d’échanges de données entre ces réseaux). Le lien entre ces réseaux se fait matériellement à l’aide d’un routeur.

1. Deux réseaux séparés⚓︎

Reprendre le projet du TD précédent, puis l’enregistrer sous un nouveau nom (ex : ReseauxAvecRouteur.fls)

En mode conception, ajouter un routeur (sélectionner 2 interfaces, c’est à dire deux prises RJ45) puis ajouter un switch, une machine de type portable et une autre de type ordinateur « tour ». Paramétrer leurs interfaces réseaux avec les adresses IP 192.168.2.1 pour le portable et 192.168.2.2 pour l’ordinateur « tour », et avec les masques 255.255.255.0
En mode simulation, sur la machine 192.168.1.10, tester les connexions vers les autres machines avec la commande ping.

Question

Quelles sont les machines qui ne peuvent pas être atteintes ?

Solution

Les machines d'IP 192.168.2.1 et 192.168.2.2

Routeur

Chaque ordinateur d’un réseau doit connaitre l’adresse IP du routeur pour pouvoir lui transmettre les paquets n’appartenant pas à son réseau. Cette adresse est renseignée dans le champ Gateway (ou passerelle) de chaque ordinateur.

En mode conception, Faire un clic droit sur le routeur puis configurer ses deux interfaces (c’est-à-dire les fils) en leur assignant la dernière adresse disponible de chaque réseau concerné. Quand vous cliquez sur une interface, elle apparaît en vert, ce qui permet de ne pas se tromper d’adresse.
En mode simulation, sur la machine 192.168.1.10, tester à nouveau les connexions vers les machines injoignables avant la configuration du routeur. Le problème est-il résolu ?
Il faut donc finaliser la configuration de ces réseaux. En mode conception, renseigner la passerelle (ou gateway en anglais) de chaque ordinateur. Pour cela, il faut commencer par décocher l’adressage automatique par serveur DHCP. Vous pourrez tous les recocher à la fin lorsque vous aurez terminé.

⚠️ Attention, chaque réseau possède sa propre passerelle !

👉 L’adresse IP de la passerelle pour un matériel donné est la première qui est rencontrée sur le routeur utilisé pour « sortir » du réseau. Par exemple la passerelle pour le portable 192.168.1.10 est 192.168.1.254

En mode simulation, vérifier que toutes les machines peuvent désormais être atteintes depuis 192.168.1.10 avec la commande ping.
Effectuer un traceroute (ligne de commande) de la machine 192.168.1.10 vers le portable 192.168.2.1. Noter le chemin parcouru par les paquets de données entre ces deux machines.
Effectuer de même d’autres essais de traceroute de la machine 192.168.2.1 vers des machines du réseau 192.168.1.0
Effectuer un traceroute (ligne de commande) de la machine 192.168.2.1 vers la machine 192.168.2.2. Que constatez-vous ?

👉 Sauvegarder le fichier ReseauxAvecRouteur.fls.

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_DHCP_routeur_filius_2.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

2. On relie un réseau à un serveur⚓︎

Sauvegarder le fichier précédent sous un autre nom, par exemple ReseauxAvecRouteurServeur.fl. Le modifier pour obtenir la configuration suivante :

serveur

👉 Compléter les configurations sachant que :

Réseau du serveur : 200.200.200.0
Serveur : 200.200.200.200
Masque 255.255.255.0
Passerelle : 200.200.200.254

👉 Tester des ping d’une machine du réseau 192.168.1.0 vers le serveur, et inversement.

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_DHCP_routeur_serveur_filius_2.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

VI. Le WEB et les échanges.⚓︎

1. Comment ajouter un serveur DNS ?⚓︎

Dans cette section, nous allons ajouter un serveur DNS qui va traduire des noms de domaines en adresse IP.

👉 Vous pouvez reprendre un fichier du TD précédent, et l’enregistrer sous ReseauAvecServeur.fls

DNS

Nous voulons créer la configuration ci-dessus. En mode conception, ajouter l’ordinateur « tour » et essayer de le relier au routeur. Le message « Il n’y a plus de port disponible » apparaît.

Double-cliquer sur le routeur puis Configurer > Gérer les connections. En cliquant sur +, ajouter une troisième interface locale. Cliquer sur le bouton situé en bas Fermer (et pas sur la croix) et se rendre dans l’onglet correspondant pour lui attribuer l’adresse IP 192.168.0.254.

DNS

Relier l’ordinateur ajouté au routeur. Attribuer l’adresse IP 192.168.0.1 à cet ordinateur et n’oubliez pas de renseigner l’adresse de la passerelle.
En mode simulation, vérifier avec quelque ping la bonne connexion entre les différentes machines.
En mode simulation, ajouter un serveur DNS à ce nouvel ordinateur.

DNS

Configurer ce serveur DNS en cliquant sur « DNS Serveur DNS ».

DNS

Dans le champ "Nom de domaine" ajouter le nom de domaine www.nsi.fr et dans le champ Adresse IP ajouter 192.168.2.2 (l’autre ordinateur « tour » de notre réseau qui sera notre serveur web). Cliquer sur « Ajouter ».

Démarrer le serveur DNS.
Configurer le champ DNS des différents ordinateurs portables en précisant l’adresse IP du serveur DNS créé.
En mode simulation, effectuer un ping www.nsi.fr à partir de différentes machines du réseau (sur lesquelles on aura installé la ligne de commande). Vers quel ordinateur vont-ils se connecter ?
Si tout va bien, l’aventure se termine avec 0 paquet perdu !

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_serveur_filius_3.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

2. Comment ajouter un serveur web sur notre réseau ?⚓︎

On veut maintenant héberger nos pages web sur un serveur de notre réseau. Ce serveur devra être accessible par toutes nos machines, via l’URL www.nsi.fr. Nous choisissons la machine 192.168.2.2 comme serveur.

👉 Sur le serveur 192.168.2.2 :

Enregistrer le précédent réseau, comprenant le serveur DNS, sous un autre nom (ex : ServeurWeb.fls)
Passer en mode simulation et installer un serveur Web et un éditeur de texte sur la machine 192.168.2.2.

web

Démarrer le serveur web.
A l’aide de l’éditeur de texte (Menu Fichier / Ouvrir), modifier le code HTML du fichier index.html dans le dossier webserver qui est la page retournée par défaut aux clients et ENREGISTRER la modification (avec Fichier puis enregistrer)

👉 Sur le client 192.168.1.10 :

Installer un client Web (navigateur web) sur la machine 192.168.1.10.
Démarrer le navigateur et saisir l’URL www.nsi.fr dans la barre d’adresse, pour envoyer une requête HTTP au serveur Web. La page d’accueil modifiée du serveur devrait s’afficher.

page web

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier reseau_serveur_web_filius_3.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

3. Observation des échanges⚓︎

Activer l’affichage des données sur la machine 192.168.1.10 avec un clic droit
Au besoin, relancer la requête HTTP précédente (www.nsi.fr) à l’aide du navigateur puis analyser l’échange de données.

Vous devriez obtenir un échange équivalent à celui-ci-dessous.

Pour la suite des questions, on se servira des numéros de ligne de cette capture d’écran. Notre machine 192.168.1.10 a dans la simulation ci-dessous l’adresse IP 192.168.1.1

échanges données

A quoi servent les échanges lignes 1 et 2 (protocole ARP) ?

Cocher la ou les affirmations correctesSolution

Récupérer l'@ MAC du routeur
Récupérer l'@ MAC du serveur DNS
Interroger le serveur DNS pour récupérer l'@ IP de nsi.fr
Afficher la page web NSI

Récupérer l'@ MAC du routeur
~~Récupérer l'@ MAC du serveur DNS~~
~~Interroger le serveur DNS pour récupérer l'@ IP de nsi.fr~~
~~Afficher la page web NSI~~

A quoi servent les échanges lignes 3 et 4 ?

Cocher la ou les affirmations correctesSolution

Interroger le serveur web nsi
Interroger le serveur DNS pour récupérer l'@ IP de nsi.fr
Afficher la page web NSI
Récupérer l'@ MAC du serveur DNS

Interroger le serveur DNS pour récupérer l'@ IP de nsi.fr

Encapsulation des données

On s'intéresse à la ligne 3 et plus particulièrement aux 4 couches du modèle TCP/IP qui forme la trame Ethernet suivante.

encapsulations

En partant de la machine 192.168.1.1

dans quel sens s'encapsulent les données pour former la trame Ethernet ?

Cocher la ou les affirmations correctesSolution

Internet Réseau Transport Application
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Les différentes couches

Inscrire dans les cases le nom de la couche TCP/IP

trame sujet

Solution

trame correction

Connexion TCP

On peut représenter l’ouverture d’une connexion TCP par le schéma ci-dessous.

connexion

Connexion TCP

Retrouver les lignes correspondant à cette ouverture de connexion TCP

Solution

Les lignes 5, 6 et 7 correspondent à l'ouverture de connexion TCP. On voit

ligne 5 : SYN
ligne 6 : SYN + ACK
ligne 7 : ACK

Couche application

Quelles lignes envoient le fichier index.html que l'on a modifié sur le serveur NSI ?

Solution

La ligne 10 envoie de 192.168.2.2 vers 192.168.1.1 le fichier index.html.
La ligne 12 demande l'image splashscreen-mini.png
Les lignes 14, 16, 18, 20, 22, et 24 correspondent aux trames qui transfèrent cette image. Cela correspond à une image d'un peu moins de 9 Ko : six trames de 1,5 ko.

VII. Protocole du bit alterné⚓︎

Ce paragraphe a été réalisé par Gilles LASSUS

Ce protocole est un exemple simple de fiabilisation du transfert de données.

1. Contexte⚓︎

Alice veut envoyer à Bob un message M, qu'elle a prédécoupé en sous-messages M0, M1, M2,...
Alice envoie ses sous-messages à une cadence Δt fixée (en pratique, les sous-messages partent quand leur acquittement a été reçu ou qu'on a attendu celui-ci trop longtemps : on parle alors de timeout)

2. Situation idéale⚓︎

Dans cette situation, les sous-messages arrivent tous à destination dans le bon ordre. La transmission est correcte.

3. Situation réelle⚓︎

Mais parfois, les choses ne se passent pas toujours aussi bien. Car si on maîtrise parfaitement le timing de l'envoi des sous-messages d'Alice, on ne sait pas combien de temps vont mettre ces sous-messages pour arriver, ni même (attention je vais passer dans un tunnel) s'ils ne vont pas être détruits en route.

Le sous-message M0 est arrivé après le M1, le message M2 n'est jamais arrivé...

Que faire ?

Écartons l'idée de numéroter les sous-messages, afin que Bob puisse remettre dans l'ordre les messages arrivés, ou même redemander spécifiquement des sous-messages perdus. C'est ce que réalise le protocole TCP (couche 4 — transport), c'est très efficace, mais cher en ressources. Essayons de trouver une solution plus basique.

3. Solution naïve...⚓︎

Pourquoi ne pas demander à Bob d'envoyer un signal pour dire à Alice qu'il vient bien de recevoir son sous-message ? Nous appelerons ce signal ACK (comme acknowledgement, traduisible par «accusé de réception»). Ce signal ACK permettra à Alice de renvoyer un message qu'elle considérera comme perdu :

N'ayant pas reçu le ACK consécutif à son message M1, Alice suppose (avec raison) que ce message n'est pas parvenu jusqu'à Bob, et donc renvoie le message M1.

4. Mais peu efficace...⚓︎

Le deuxième ACK de Bob a mis trop de temps pour arriver (ou s'est perdu en route) et donc Alice a supposé que son sous-message M1 n'était pas arrivé. Elle l'a donc renvoyé, et Bob se retrouve avec deux fois le sous-message M1. La transmission est incorrecte. En faisant transiter un message entre Bob et Alice, nous multiplions par 2 la probabilité que des problèmes techniques de transmission interviennent. Et pour l'instant rien ne nous permet de les détecter.

5. Bob prend le contrôle⚓︎

Bob va maintenant intégrer une méthode de validation du sous-message reçu. Il pourra décider de le garder ou de l'écarter. Le but est d'éviter les doublons.

Pour réaliser ceci, Alice va rajouter à chacun de ses sous-messages un bit de contrôle, que nous appelerons FLAG (drapeau). Au départ, ce FLAG vaut 0. Quand Bob reçoit un FLAG, il renvoie un ACK égal au FLAG reçu.

Alice va attendre ce ACK contenant le même bit que son dernier FLAG envoyé :

tant qu'elle ne l'aura pas reçu, elle continuera à envoyer le même sous-message, avec le même FLAG.
dès qu'elle l'a reçu, elle peut envoyer un nouveau sous-message en inversant («alternant») le bit de son dernier FLAG (d'où le nom de ce protocole).

Bob, de son côté, va contrôler la validité de ce qu'il reçoit : il ne gardera que les sous-messages dont le FLAG est égal à l'inverse de son dernier ACK. C'est cette méthode qui lui permettra d'écarter les doublons.

Observons ce protocole dans plusieurs cas :

5.1 Cas où le sous-message est perdu⚓︎

5.2 Cas où le ACK est perdu⚓︎

Le protocole a bien détecté le doublon du sous-message M1.

5.3 Cas où un sous-message est en retard⚓︎

Le protocole a bien détecté le doublon du sous-message M1... mais que se passerait-il si notre premier sous-message M1 était encore plus en retard ?

6. Conclusion⚓︎

Le protocole du bit alterné a longtemps été utilisé au sein de la couche 2 du modèle OSI (distribution des trames Ethernet). Simple et léger, il peut toutefois être mis en défaut, ce qui explique qu'il ait été remplacé par des protocoles plus performants.

Bibliographie - Numérique et Sciences Informatiques, 1re, T. BALABONSKI, S. CONCHON, J.-C. FILLIATRE, K. NGUYEN, éditions ELLIPSES. - Prépabac NSI 1ère, C.ADOBET, G.CONNAN, G. ROZSAVOLGYI, L.SIGNAC, éditions Hatier.

VIII. Interconnexion de deux réseaux⚓︎

Rappel

Les « routeurs » sont aussi nommés « passerelles » ou « gateway ».

1. Interconnexion de deux réseaux.⚓︎

On donne le réseau ci-dessous :

Attention

⚠️ Ne pas lancer de simulation avec le logiciel Filius avant d’avoir complété les questions a), b) et c)

2 routeurs

Pour chaque réseau, on choisit :

Pour les adresses IP des routeurs : les dernières possibles.
Pour l’adresse IP du serveur DHCP : la dernière possible, une fois celle des routeurs attribuées.

Compléter les adresses IP ci-dessous

a) Pour le réseau 192.168.1.0

Passerelle :
Serveur DHCP :

Solution

Passerelle : 192.168.1.254
Serveur DHCP : 192.168.1.253

b) Pour le réseau 10.0.0.0

Passerelle « Routeur 0 » :
Passerelle « Routeur 1 » :

Solution

Passerelle « Routeur 0 » : 10.255.255.254
Passerelle « Routeur 1 » : 10.255.255.253

c) Pour le réseau 192.168.2.0

Passerelle :
Serveur DHCP :

Solution

Passerelle : 192.168.2.254
Serveur DHCP : 192.168.2.253

💻 Construire le réseau ci-dessus, et configurer tous les équipements. (Utiliser le DHCP) Pour les routeurs, dans l’onglet général, il ne faut pas cocher « routage automatique »

👉 Vérifier avec des ping, la connexion entre :

deux postes du réseau 192.168.1.0
deux postes du réseau 192.168.2.0
un poste du réseau 192.168.1.0, et un poste du réseau 192.168.2.0 . Que constatez-vous ?

Solution

Cela échoue.

Table de routage⚓︎

Table de routage

A chaque routeur, il faut indiquer l’adresse des réseaux distants (réseaux non reliés au routeur), et celle de la passerelle : la première adresse IP du routeur (entrée) qu’il faudra choisir. L'interface est l'adresse IP par laquelle on sort du routeur pour aller vers le réseau distant.

Compléter ci-dessous pour le routeur 0 :

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.2.0	255.255.255.0

Solution

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.2.0	255.255.255.0	10.255.255.253	10.255.255.254

Compléter ci-dessous pour le routeur 1 :

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0

Solution

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0	10.255.255.254	10.255.255.253

👉 En mode conception, compléter les tables de routage de chaque routeur. Dans l’onglet Général, la case « routage automatique » doit être décochée. Dans l’onglet « table de routage », observez les lignes déjà remplies. Il n’est pas possible de les modifier. Vous pourrez par la suite décocher « Afficher toutes les lignes ».

Remarque

Pour la première fois nous avons utilisé l’adresse des réseaux.

👉 Vérifier avec des pings la connexion entre un poste du réseau 192.168.1.0, et un poste du réseau 192.168.2.0. La mise à jour de la table de routage est parfois lente.

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier deux_reseaux.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

2. Interconnexion de quatre réseaux.⚓︎

Enregistrer sous un autre nom le fichier du I. , puis le modifier pour obtenir le réseau suivant. Procéder de manière analogue à celle utilisée au I. Configurer tous les matériels, puis vérifier avec des pings.

Commencer par compléter ci-dessous avant de créer le projet.

3 routeurs

Compléter ci-dessous pour le réseau 192.168.1.0

Passerelle « Routeur 0 » :
Serveur DHCP :

Solution

Passerelle « Routeur 0 » : 192.168.1.254
Serveur DHCP : 192.168.1.253

Compléter ci-dessous pour le réseau 10.0.0.0

Passerelle « Routeur 0 » :
Passerelle « Routeur 2 » :

Solution

Passerelle « Routeur 0 » : 10.255.255.254
Passerelle « Routeur 2 » : 10.255.255.253

Compléter ci-dessous pour le réseau 172.16.0.0

Passerelle « Routeur 2 » :
Passerelle « Routeur 1 » :

Solution

Passerelle « Routeur 2 » : 172.16.255.254
Passerelle « Routeur 1 » : 172.16.255.253

Compléter ci-dessous pour le réseau 192.168.2.0

Passerelle « Routeur 1 » :
Serveur DHCP :

Solution

Passerelle « Routeur 1 » : 192.168.2.254
Serveur DHCP : 192.168.2.253

Tables de routage :⚓︎

Compléter ci-dessous pour le routeur 0 :

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.2.0	255.255.255.0
172.16.0.0	255.255.0.0

Solution

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.2.0	255.255.255.0	10.255.255.253	10.255.255.254
172.16.0.0	255.255.0.0	10.255.255.253	10.255.255.254

Compléter ci-dessous pour le routeur 1 :

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0
10.0.0.0	255.0.0.0

Solution

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0	172.16.255.254	172.16.255.253
10.0.0.0	255.0.0.0	172.16.255.254	172.16.255.253

Compléter ci-dessous pour le routeur 2 :

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0
192.168.2.0	255.255.255.0

Solution

Réseau de destination	Masque	Passerelle	Via l’interface
192.168.1.0	255.255.255.0	10.255.255.254	10.255.255.253
192.168.2.0	255.255.255.0	172.16.255.253	172.16.255.254

Fichier de correction Filius à télécharger

🌐 Fichier quatre_reseaux.fls : "Clic droit", puis "Enregistrer la cible du lien sous"

IX. Complément : animation ping pong⚓︎

👉 Si nécessaire, revenir en arrière avec la molette de la souris

ping pong