Introduction aux réseaux

Qu'est-ce qu'un réseau internet

Définitions Fondamentales

• Réseau local : Ensemble de machines reliées entre elles qui échangent des informations en ne passant que par le routeur ou un switch.
• Réseau internet : Ensemble de réseaux locaux qui communiquent entre eux en passant par Internet.

Composants d'un réseau

• Appareils Clients : Ordinateurs, smartphones, tablettes, consoles... Tous les appareils qui consomment ou produisent des données sur le réseau.
• Objets Connectés (IoT) : Ensemble des objets connectés comme la domotique, capteurs intelligents, appareils électroménagers connectés.
• Switch : Élément d'un réseau qui permet de relier les machines entre elles pour s'échanger des données dans un réseau local.
• Routeur : Élément qui permet de relier plusieurs réseaux entre eux et d'acheminer les données vers leur destination.

Types de Connexions

Les machines sont reliées par différents moyens de communication :

• Câbles RJ45 : Connexion filaire standard pour les réseaux Ethernet, offrant une connexion stable et rapide.
• Ondes Radio : WiFi (Wireless Fidelity), 5G, Bluetooth... Connexions sans fil pour la mobilité et la flexibilité.
• Fibre Optique : Transmission par signaux lumineux, offrant les débits les plus élevés pour les longues distances.

Protocoles de Communication

La communication est définie et régie par des protocoles. Un protocole est un ensemble de règles et d'actions prédéfinies à réaliser dans un ordre précis.

Distinction Web et Internet

• Internet : Correspond à l'ensemble des réseaux organisés communiquant ensemble. C'est l'infrastructure physique et logique mondiale.
• Web : Correspond à une application d'Internet qui rend accessible des ressources grâce aux liens hypertextes (hyperliens).

Topologies de Réseaux

Une topologie dans les réseaux correspond à la disposition des machines dans un réseau.

• Anneau : Chaque machine est connectée à deux autres, formant un cercle fermé. Les données circulent dans une direction.
• Étoile : Toutes les machines sont connectées à un point central (switch/hub). Topologie la plus utilisée domestiquement.
• Bus : Toutes les machines partagent un même câble de communication principal.
• Hiérarchique : Structure arborescente avec plusieurs niveaux de connexions, du plus général au plus spécifique.
• P2P (Pair-à-Pair) : Chaque machine peut communiquer directement avec toutes les autres sans point central.

Adresses MAC et IP

Pour identifier et localiser les machines sur un réseau, deux types d'adresses sont utilisés : les adresses MAC (physiques) et les adresses IP (logiques).

Adresse MAC

Media Access Control - Adresse physique d'une interface de carte réseau, unique et propre à la carte.

• Format : 6 groupes de 16 bits en hexadécimal
• Exemple : a8:9f:d9:4c:5c:d9

Le switch utilise l'adresse MAC pour retransmettre les données à la bonne machine.

Adresse IP

Adresse logique d'une machine sur un réseau, attribuée à la première connexion.

• Format : 4 octets en décimal
• Exemple humain : 123.32.41.74
• Exemple machine : 01111011.00100000.00101001.01001010

Permet 2³² = 4 294 967 296 adresses différentes.

Composition d'une Adresse IP

Une adresse IP est composée de deux parties :

1. L'adresse du réseau : Partie commune à toutes les machines du réseau
2. L'adresse de la machine : Partie spécifique à chaque machine du réseau

Ces deux parties sont distinguées par le nombre de bits qui leurs sont associés.

Masque de Sous-réseau

On définit un masque comme étant le nombre de bits nécessaires pour représenter l'adresse du réseau. Pour retrouver l'adresse du réseau, on réalise une opération logique ET sur chacun des bits. Ce masque est représenté à la fin de l'adresse IP précédée d'un / (slash), appelé notation CIDR.

11111111.11111111.00000000.00000000
01111011.00100000.00101001.01001010
────────────────────────────────────
01111011.00100000.00000000.00000000

Classes d'Adresses IP

Historiquement, les adresses IP étaient regroupées en classes pour leur attribution à divers organismes.

• Classe A : 1.0.0.0 - 126.0.0.0. Réseaux très grands (128 réseaux, ~16M hôtes/réseau).
• Classe B : 128.0.0.0 - 191.255.0.0. Réseaux moyens (16k réseaux, ~65k hôtes/réseau).
• Classe C : 192.0.0.0 - 223.255.255.0. Petits réseaux (~2M réseaux, 254 hôtes/réseau).
• Classe D : 224.0.0.0 - 239.255.255.255. Multicast.
• Classe E : 240.0.0.0 - 255.255.255.255. Réservé (expérimental).

IPv6 - Évolution du Protocole

Le protocole IPv4 permet de définir 2³² adresses (≈ 4 milliards). Avec l'explosion du nombre d'appareils connectés, ce nombre devient insuffisant.

• IPv4 : 32 bits → 2³² ≈ 4 milliards d'adresses
• IPv6 : 128 bits → 2¹²⁸ ≈ 3,4 × 10³⁸ adresses
• Format IPv6 : 8 groupes de 4 chiffres hexadécimaux
• Exemple : 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Adresses Privées

Certaines plages d'adresses IP sont réservées pour un usage privé (réseaux locaux) et ne sont pas routées sur Internet.

• Classe A Privée : 10.0.0.0 à 10.255.255.255 (/8). Grands réseaux privés.
• Classe B Privée : 172.16.0.0 à 172.31.255.255 (/12). Réseaux privés moyens.
• Classe C Privée : 192.168.0.0 à 192.168.255.255 (/16). Petits réseaux domestiques/entreprise.

Modèle TCP/IP

Le modèle TCP/IP est un modèle en couche qui permet d'illustrer l'encapsulation des données pour permettre leur envoi, leur réception et leur traitement.

Processus d'Encapsulation

L'encapsulation est un concept clé du modèle TCP/IP :

1. Les données sont générées au niveau de la couche Application
2. Chaque couche inférieure ajoute ses propres informations (en-têtes)
3. À la réception, chaque couche retire ses informations
4. Les données sont reconstituées dans leur état original

Structure des Couches

1. Couche Accès Réseau

   • Gère la transmission physique des données sur le réseau local. Combine les fonctions des couches physique et liaison de données du modèle OSI.
   • Fonctions : Transmission des bits, détection d'erreurs, adressage physique (MAC).
   • Protocoles : Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth.

2. Couche Internet

   • Responsable du routage des paquets à travers différents réseaux pour atteindre leur destination.
   • Fonctions : Adressage logique (IP), routage, fragmentation.
   • Protocoles : IP (IPv4/IPv6), ICMP, ARP.

3. Couche Transport

   • Assure la transmission fiable des données entre les applications.
   • Fonctions : Segmentation, contrôle de flux, multiplexage.
   • Protocoles :
     • TCP : Fiable, avec contrôle d'erreurs
     • UDP : Rapide, sans garantie de livraison

4. Couche Application

   • Fournit les services réseau directement aux applications utilisateur.
   • Fonctions : Interface avec les applications, formatage des données.
   • Protocoles : HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH.