Architecture d'un réseau

Les postes du lycées, votre/vos ordinateur(s) et votre smartphone ainsi que ceux de vos proches à la maison, tout est en réseau.

Internet est ainsi constitué d'une multitude de réseaux locaux (une salle informatique du lycée, votre domicile, une entreprise...) tous reliés les uns avec les autres par le réseau global.

I. Eléments constitutifs d'un réseau :

Un réseau est constitué de plusieurs éléments distincts. En voici plusieurs :

• Poste :

  Cela peut être un ordinateur fixe, un portable,un smartphone, un montre connectée... Tout ce qui est connecté au réseau

• Serveur :

  Terme désignant tout à la fois un poste spécifique qu'un logiciel (sur un serveur-machine fonctionne un serveur-logiciel "Apache" !). Poste dont la fonction est de mettre à disposition 24h/24h des ressources sur internet (sites web, fichiers, puissance de calcul). On peut tout à fait avoir un serveur chez soit, à condition d'avoir un ordinateur en fonction en continu.

  Les serveurs sont souvent regroupés dans des data center. Ces centres ont une consommation électrique extrêmement importante (en particulier à cause de la climatisation).

• Carte réseau :

  Afin d'être connectés au réseau, tous les postes ont besoins d'un interface ou carte réseau. Elle peut être fliaire (carte ethernet) ou radio (wifi)...

• Liaison :

  Les données transmises sur le réseau transitent sur un support et sous forme d'un signal. Sur un câcle RJ45 (ethernet), les données sont transmises sous forme de signaux électriques.

• Switch :

  Bien souvent, plusieurs postes sont branchés en filaire sur une seule prise réseau. On utilise dans ce cas un switch (commutateur en français) qui permet de distribuer correctement les messages entre les différents postes.

Le switch sait quel poste est branché sur quelle prise. Lorsqu'il reçoit un message, il le renvoie uniquement au bon destinataire (à l'invers du concentrateur qui renvoie tout à tout le monde)

• Routeur :

  Tous les éléments précédents permettent de construire un réseau local. Celui-ci a besoin d'être administré. Le plus souvent, c'est la box du fournisseur d'accès (Orange, Free...) qui se charge de cela. Elle joue ainsi le rôle de :

  • routeur : elle décide de quel chemin doivent prendre les messages afin d'atteindre leur destinataire
  • passerelle : elle constitue le point d'accès vers le réseau global ("internet")
  • switch : souvent elle est capable de distribuer des connexions entre les postes
  • proxy : elle filtre les messages entrants et sortants

Un réseau local peut ainsi ressembler à cela :

II. Identification des éléments sur un réseau :

Chaque élément ne servant pas exlusivement au transfert (postes, serveur, routeur...) a un nom et une adresse sur le réseau.

On distingue :

• l'adresse IP : adresse de l'élément sur le réseau. Elle peut changer et être portée par deux postes différents s'ils ne sont pas sur le même réseau. Dans sa version IPv4, elle est codée sous 4 octets (ex. 192.168.0.15). Le routeur a deux IP : une privée tournée vers le réseau local, une publiqe tournée vers internet

• l'adresse MAC : nom unique d'une carte réseau. Chaque interface de connexion (carte réseau) a une adresse MAC unique. Codée sur 6 octets (ex. 00:BE:9A:F3:E9:C8)

Comment trouver ces informations ?

• Sous Windows, ouvrir une invite de commande (ou Anaconda prompt) et saisir ipconfig /all

• Sous Linux ou mac OS, ouvrir un terminal et saisir ifconfig ou ip a

Sur ce résultat de Windows, on trouve :

1. l'adresse MAC de la carte Wifi

2. l'adresse IPv4 du poste

3. le masque de sous-réseau

4. la passerelle par défaut

Vous avez donc votre adresse IP sur le réseau local. Si vous êtes en classe et que avez celle d'un camarade, vous pouvez essayer de faire un ping 172.16.0.1 (remplacer l'IP par celle souhaitée) :

• votre ordinateur va envoyer un message rudimentaire au poste cible
• ce dernier va répondre (avec un pong !)

Cette commande permet de tester que deux postes se voient l'un l'autre. On peut aussi "pinger" des sites internet : ping www.duckduckgo.com.

La passerelle par défaut est l'adresse du routeur. Elle se finit souvent par 1 mais c'est un usage et non une norme obligatoire.

Et le masque de sous réseau ? Il faut détailler les choses.

Une IPv4 est codée sur 4 octets, c'est à dire avec 32 bits. Par exemple :

172 . 16 . 0 . 4

qui correspond à

10101100 . 00010000 . 00000000 . 00000100

A cette adresse IP est associée un masque de sous-réseau. Ici :

255 . 255 . 255 . 0

qui correspond à

11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000

Lorsqu'un poste essaie de communiquer avec un autre, le message est tout d'abord envoyé à la passerelle par défaut.

Celle-ci teste alors si l'IP cible est sur le même sous-réseau. Pour ce faire elle fait un ET binaire entre l'adresse cible et le masque de sous-réseau. Très concrètement, cette opération ne retiendra que les 1 apparaissant dans les deux IP, toutes les autres valeurs seront à 0.

Ainsi :

172.16.0.4  &  255.255.255.0  =  172.16.0.0

Le routeur reconnaît ainsi son adresse réseau : les deux postes sont sur le même réseau et le message peut-être transmis directement.

Imaginons la situation suivante.

• Le poste A a pour adresse :

192 . 168 . 12 . 5

et comme masque de sous réseau :

255 . 255 . 0 . 0

son adresse réseau est donc :

192 . 168 . 0 . 0

• Le poste B a pour adresse :

192 . 169 . 26 . 105

Sont-ils sur le même réseau ? On applique le masque de sous réseau à l'adresse de B. Cela renvoie :

192 . 169 . 0 . 0

Ce n'est pas la même adresse réseau que pour A : les deux postes ne sont pas dans le même réseau.

Dans ce cas, le routeur doit transmettre le message hors du réseau. Il va sur internet en utilisant son IP publique (voir premier schéma ci-dessous). L'acheminement du message sur le réseau global sera vu en Terminale. Les curieux pourront toutefois faire un traceroute www.duckduckgo.com sous Windows.

Remarque : sans passer par le ET binaire, on se rend compte que le masque de sous réseau, quand il est constitué de 255, peut s'interpréter facilement. Pour :

255 . 255 . 0 . 0

on se contente de comparer les deux premiers octets des adresses.

Voici pour finir, deux exemples de réseaux avec les IP correspondantes. Dans le second, le routeur gère deux sous-réseaux d'adresses différentes.

Quels sont les masques de sous-réseau possibles à chaque fois ?