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Bases réseaux

Adresses IP

Une adresse IP (version 4) est composée de 4 octets séparés par des points. Chaque octet est un entier entre 0 et 255.

192 . 168 .  1  . 10
 ↑      ↑     ↑    ↑
oct.1  oct.2 oct.3 oct.4

En binaire, chaque octet occupe 8 bits. Une adresse IPv4 fait donc 32 bits, ce qui donne 2³² ≈ 4 milliards d'adresses possibles.

192.168.1.10  →  11000000 . 10101000 . 00000001 . 00001010

Réseau et hôte

Une adresse IP est divisée en deux parties :

  • la partie réseau — identifie le réseau auquel appartient la machine
  • la partie hôte — identifie la machine au sein de ce réseau

Le masque de sous-réseau indique la frontière entre les deux. En notation CIDR, on écrit /N où N est le nombre de bits consacrés à la partie réseau.

Adresse Masque Partie réseau Partie hôte
192.168.1.10 /24 (255.255.255.0) 192.168.1 10
10.0.0.42 /8 (255.0.0.0) 10 0.0.42

Deux machines peuvent communiquer directement (sans routeur) si et seulement si elles appartiennent au même réseau.

Adresses réservées

Plage Usage
10.0.0.0/8 réseau privé (LAN)
172.16.0.0/12 réseau privé (LAN)
192.168.0.0/16 réseau privé (LAN)
127.0.0.0/8 loopback — la machine elle-même
255.255.255.255 broadcast — tous les hôtes du réseau local

Les adresses privées ne sont pas routées sur Internet. Elles sont utilisées librement dans les réseaux locaux. La traduction vers une adresse publique se fait via le NAT (Network Address Translation), assuré par le routeur/box.

127.0.0.1 — l'adresse qu'on utilise tous les jours en informatique

127.0.0.1 (ou son alias localhost) désigne la machine elle-même. Un paquet envoyé à cette adresse ne sort jamais sur le réseau : il fait demi-tour dans la pile réseau du système d'exploitation, sans même atteindre la carte réseau.

C'est l'adresse qu'on utilise en permanence en développement :

  • un serveur web lancé localement écoute sur http://localhost:8000 ou http://127.0.0.1:8000
  • une base de données tourne sur localhost:5432
  • deux programmes sur la même machine communiquent via 127.0.0.1 sans jamais toucher au réseau physique

L'interface loopback (lo sous Linux/macOS) est une carte réseau virtuelle, toujours présente, toujours active, même sans connexion réseau. Elle est indispensable au développement logiciel.

IPv6

Face à l'épuisement des adresses IPv4, le protocole IPv6 utilise des adresses sur 128 bits, notées en hexadécimal : 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334. Il coexiste aujourd'hui avec IPv4 (dual-stack).

Adresses MAC

Une adresse MAC (Media Access Control) est l'identifiant physique d'une carte réseau. Elle est gravée en usine dans la ROM de la carte et est censée être unique à l'échelle mondiale.

Elle est composée de 6 octets notés en hexadécimal, séparés par : ou - :

AA:BB:CC:11:22:33
└────────┘ └────────┘
 OUI          numéro de série
(fabricant)    (carte)

Les 3 premiers octets forment l'OUI (Organizationally Unique Identifier) : ils identifient le fabricant de la carte réseau (attribué par l'IEEE). Les 3 derniers sont un numéro de série attribué par le fabricant.

Adresse MAC Fabricant (OUI)
00:1A:2B:… Cisco
3C:22:FB:… Apple
B8:27:EB:… Raspberry Pi Foundation

MAC vs IP

L'adresse MAC est une adresse physique, locale : elle n'a de sens que sur le segment réseau direct (entre deux équipements directement connectés). Elle change à chaque routeur traversé.

L'adresse IP est une adresse logique, globale : elle reste la même de bout en bout sur Internet.

Ports

Un port est un entier sur 16 bits (de 0 à 65 535). Il permet d'identifier une application ou un service sur une machine. Là où l'adresse IP identifie la machine, le port identifie le processus qui écoute.

La combinaison IP + port forme un socket, l'extrémité d'une connexion réseau :

192.168.1.10 : 443   ←→   192.168.1.20 : 54231
  (serveur HTTPS)              (client, port éphémère)

Plages de ports

Plage Nom Usage
0 – 1023 Ports bien connus services système (root requis)
1024 – 49151 Ports enregistrés applications courantes
49152 – 65535 Ports dynamiques ports clients (éphémères)

Ports bien connus courants

Port Protocole Service
20 / 21 TCP FTP (transfert de fichiers)
22 TCP SSH (accès distant sécurisé)
25 TCP SMTP (envoi de mail)
53 UDP/TCP DNS (résolution de noms)
80 TCP HTTP
443 TCP HTTPS
3306 TCP MySQL
5432 TCP Postgresql

Ethernet

Ethernet est le protocole standard des réseaux locaux filaires (LAN). Il opère aux couches 1 et 2 du modèle OSI et définit comment les données sont transmises sur le câble.

Il est standardisé par l'IEEE 802.3 et a évolué en plusieurs générations :

Standard Débit Câble typique
Ethernet 10 Mbps coaxial, paire torsadée
Fast Ethernet 100 Mbps Cat5
Gigabit Ethernet 1 Gbps Cat5e / Cat6
10 Gigabit Ethernet 10 Gbps Cat6a / fibre

Le connecteur standard est le RJ45 (8 broches). Le câble transporte les données sous forme de signaux électriques différentiels sur des paires de fils torsadés.

Topologie

Dans un réseau Ethernet moderne, les machines sont reliées à un switch (commutateur) en topologie étoile. Le switch lit les adresses MAC des trames pour les acheminer uniquement vers le bon port de destination — contrairement à l'ancien hub qui diffusait à tout le monde.

  PC1 ──┐
  PC2 ──┤── Switch ── Routeur ── Internet
  PC3 ──┘

Carte réseau

La carte réseau (NIC — Network Interface Card) est le composant matériel qui relie une machine au réseau. Elle assure la conversion entre les données numériques internes et les signaux transmis sur le support physique.

Ce qu'elle contient

  • une adresse MAC gravée en usine (identifiant physique permanent)
  • un contrôleur qui gère l'encodage/décodage des signaux
  • un connecteur RJ45 (Ethernet filaire) ou une antenne (Wi-Fi)

Ce qu'elle reçoit

  • une adresse IP assignée dynamiquement par DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ou configurée statiquement par l'administrateur
  • un masque de sous-réseau
  • l'adresse IP de la passerelle par défaut (le routeur)