Chapitre 11 : Réseaux.
🕐 Historique :
| Période | Événements Clés |
|---|---|
| Années 1960 |
|
| 1969 | ARPANET devient opérationnel, reliant les universités et centres de recherche. |
| Années 1970 |
|
| 1983 |
|
| Années 1990 | Le World Wide Web (WWW) est inventé par Tim Berners-Lee au CERN 🇪🇺. |
| 1993 |
|
1. Les adresses IP et les sous-réseaux
Un réseau est un ensemble de machines qui communiquent entre elles ; Internet relie tous ces réseaux entre eux. Un réseau d'une certaine taille (celui d'un lycée, d'une entreprise) est découpé en sous-réseaux : les machines d'un même sous-réseau communiquent directement, et il faut passer par un routeur pour atteindre un autre sous-réseau. C'est le masque qui délimite ce découpage.
Sur Internet, chaque machine est identifiée par une adresse IP (Internet Protocol).
La plus courante est l’IPv4, composée de 4 nombres séparés par des points (exemple :
192.168.2.4).
Une adresse IPv4 se divise en deux parties :
- la partie réseau, qui identifie le sous-réseau auquel appartient la machine,
- la partie hôte, qui identifie la machine à l'intérieur de ce sous-réseau.
Deux machines appartiennent au même sous-réseau si, et seulement si, elles ont la même partie réseau.
Le masque de sous-réseau indique combien de bits forment la partie réseau. On l’écrit de deux façons équivalentes :
- en décimal pointé, comme une adresse IP (ex. :
255.255.255.0), - en notation CIDR, avec une barre suivie du nombre de bits réseau (ex. :
/24).
Le nombre après la barre indique combien des 32 bits de l’adresse sont mis à 1 dans le masque.
Par exemple /24 correspond à 11111111.11111111.11111111.00000000, soit
255.255.255.0 : les 24 premiers bits (3 octets) forment la partie réseau, les 8 restants la partie
hôte.
Le masque ne s’arrête pas forcément à la limite d’un octet. On peut « couper » au milieu d’un octet, ce qui donne
des masques comme /20, /26, etc. Voici quelques masques courants :
| Notation CIDR | Masque décimal | Bits hôte | Machines adressables |
|---|---|---|---|
/8 |
255.0.0.0 |
24 | 16 777 214 |
/16 |
255.255.0.0 |
16 | 65 534 |
/20 |
255.255.240.0 |
12 | 4 094 |
/24 |
255.255.255.0 |
8 | 254 |
/26 |
255.255.255.192 |
6 | 62 |
Le nombre de machines adressables se calcule à partir du nombre de bits hôte \(h\) :
$$ \text{machines} = 2^{h} - 2 $$On retire 2 adresses : la première (tous les bits hôte à 0) est l’adresse
réseau, qui identifie le sous-réseau lui-même, et la dernière (tous les bits hôte à 1) sert
au broadcast. Plus le nombre après la barre est petit, plus le sous-réseau peut contenir de
machines.
Dans un sous-réseau en /24 :
- L’adresse réseau se termine par
.0(ex. :192.168.2.0/24). - L’adresse de diffusion (broadcast) se termine par
.255(ex. :192.168.2.255/24), utilisée pour envoyer un message à toutes les machines du sous-réseau. - Les adresses utilisables pour les machines vont de
.1à.254(ex. :192.168.2.1/24à192.168.2.254/24).
Avec un masque non aligné comme /20, le découpage tombe au milieu du troisième octet. Le sous-réseau
192.168.16.0/20 regroupe par exemple toutes les adresses de 192.168.16.0 à
192.168.31.255 :
- L’adresse réseau est
192.168.16.0. - L’adresse de broadcast est
192.168.31.255. - Les machines vont de
192.168.16.1à192.168.31.254, soit 4 094 hôtes possibles.
Résumé :
- ➡️ Une adresse IPv4 = partie réseau + partie hôte.
- ➡️ Le masque (décimal ou CIDR
/n) indique où couper, et la coupure peut tomber au milieu d’un octet (ex./20). - ➡️ Un sous-réseau est un groupe de machines partageant la même partie réseau.
- ➡️ Plus le
/nest petit, plus le sous-réseau est grand : il contient \(2^{h}-2\) machines, où \(h\) est le nombre de bits hôte. - ➡️ Dans chaque sous-réseau, la première adresse est l'adresse réseau (elle identifie le sous-réseau) et la dernière est l'adresse de broadcast : ni l'une ni l'autre n'est attribuable à une machine.
2. Exemple
Soit une adresse IP du type 192.168.1.10
- Si le masque de sous-réseau est 255.255.255.0 (soit /24), la machine appartient au sous-réseau 192.168.1.0/24 : sa partie réseau est 192.168.1 et sa partie hôte est 10.
- Si le masque de sous-réseau est 255.255.0.0 (soit /16), la machine appartient au sous-réseau 192.168.0.0/16 : sa partie réseau est 192.168 et sa partie hôte est 1.10.
La même adresse IP ne désigne donc pas le même sous-réseau selon le masque : l'adresse seule ne suffit pas, il faut toujours la donner avec son masque.
3. Exemple d'un réseau découpé en sous-réseaux
Dans cet exemple, l'ordinateur 192.168.0.10 veut communiquer avec 192.168.4.12.
En partant du principe que le masque de sous-réseau est 255.255.255.0, les deux machines n'ont pas la même partie réseau : 192.168.0.10 appartient au sous-réseau 192.168.0.0/24 et 192.168.4.12 au sous-réseau 192.168.4.0/24. 192.168.0.10 ne peut donc pas atteindre directement 192.168.4.12 : il doit passer par la passerelle 192.168.0.1 pour sortir de son sous-réseau.
4. Le protocole TCP
Le TCP (Transmission Control Protocol) est un protocole de transport utilisé sur Internet pour assurer une communication fiable entre deux machines. Il garantit que les données arrivent complètes, dans le bon ordre et sans erreurs.
- Fiabilité : chaque segment envoyé est accusé de réception ; s’il est perdu, il est renvoyé.
- Ordonnancement : TCP réassemble les segments dans l’ordre correct, même s’ils arrivent désordonnés.
- Contrôle de flux : il régule la quantité de données envoyées pour éviter de saturer le destinataire.
- Contrôle de congestion : il ajuste la vitesse d’envoi pour éviter de surcharger le réseau.
TCP est utilisé pour des applications nécessitant une transmission fiable, comme le web (HTTP/HTTPS), le courriel (SMTP, IMAP), ou le transfert de fichiers (FTP).
L'animation démarre dès qu'elle apparaît à l'écran.
5. Protocole RIP
Les leçons et les exercices suivants sont extraits du sujet 0 de terminale NSI.
Le protocole RIP permet de construire les tables de routage des différents routeurs, en indiquant pour chaque routeur la distance, en nombre de sauts, qui le sépare d’un autre routeur.
6. Exercice : table de routage avec le protocole RIP.
À faire dans le cahier.
On considère le réseau ci-dessous :
On considère maintenant les tables de routage suivantes :
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| B | B | 1 |
| C | C | 1 |
| D | D | 1 |
| E | C | 2 |
| F | C | 2 |
| G | C | 3 |
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| A | A | 1 |
| C | A | 2 |
| D | D | 1 |
| E | D | 2 |
| F | A | 3 |
| G | D | 3 |
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| A | A | 1 |
| B | A | 2 |
| D | E | 2 |
| E | E | 1 |
| F | F | 1 |
| G | F | 2 |
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| A | A | 1 |
| B | B | 1 |
| C | E | 2 |
| E | E | 1 |
| F | A | 3 |
| G | E | 2 |
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| A | C | 2 |
| B | D | 2 |
| C | C | 1 |
| D | D | 1 |
| F | G | 2 |
| G | G | 1 |
| Destination | Routeur suivant | Distance |
|---|---|---|
| A | C | 2 |
| B | C | 3 |
| C | C | 1 |
| D | C | 3 |
| E | G | 2 |
| G | G | 1 |
- Le routeur A doit transmettre un message au routeur G, en effectuant un nombre minimal de sauts. Déterminer le trajet parcouru.
- Déterminer une table de routage possible pour le routeur G obtenu à l’aide du protocole RIP.
- Le routeur C tombe en panne. Reconstruire la table de routage du routeur A en suivant le protocole RIP.
7. Protocole OSPF
Contrairement au protocole RIP, l’objectif n’est plus de minimiser le nombre de routeurs traversés par un paquet. La notion de distance utilisée dans le protocole OSPF est uniquement liée aux coûts des liaisons.
L’objectif est alors de minimiser la somme des coûts des liaisons traversées.
Le coût d'une liaison est donné par la formule suivante :
$$ cout=\frac{10^8}{d} $$\(d\) est la bande passante en \(bits/s\) entre les deux routeurs.
8. Exercice : coût des liaisons avec le protocole OSPF.
À faire dans le cahier.
On considère le schéma suivant comportant les vitesses de connexion :
- Vérifier que le coût de la liaison entre les routeurs A et B est 0,01.
- La liaison entre le routeur B et D a un coût de 5. Quel est le débit de cette liaison ?
- Le routeur A doit transmettre un message au routeur G, en empruntant le chemin dont la somme des coûts sera la plus petite possible. Déterminer le chemin parcouru. On indiquera le raisonnement utilisé.
9. Exercice, sujet de baccalauréat NSI session 2026
À faire dans le cahier.
Le réseau informatique d'un lycée est réparti sur plusieurs sites (campus, internat, services administratifs, etc.).
Chaque site possède :
- un sous-réseau dédié, avec un adressage IP propre ;
- un routeur permettant la communication entre sites et vers Internet.
On utilise la notation CIDR pour définir l'adressage d'un sous-réseau : la notation a.b.c.d/n signifie que
les n bits de poids fort (à gauche de l'adresse IP) désignent la partie réseau de l'adresse IP et
que les bits suivants de poids faible (à droite de l'adresse IP) désignent la partie machine. Dans un même
sous-réseau, toutes les machines utilisent des adresses IP ayant la même partie réseau.
L'administrateur réseau a établi la convention d'adressage suivante :
- la passerelle (gateway) de chaque site correspond à la dernière adresse IP disponible du sous-réseau ;
- elle est affectée à l'interface du routeur connecté au site.
Exemple — sous-réseau du site6 (172.16.80.0/20) :
- Adresse réseau :
172.16.80.0 - Adresse de passerelle :
172.16.95.254 - Adresse de l'interface du routeur R3 dans le site6 :
172.16.95.254
Partie A : Configuration IP du site3
Un hôte situé dans le site3 possède la configuration suivante dans son fichier
/etc/network/interfaces :
iface eth0 inet static
address 172.16.32.15
netmask 255.255.240.0
gateway 172.16.48.254- Convertir les adresses suivantes en binaire sur 32 bits :
- Adresse IP :
172.16.32.15 - Masque de sous-réseau :
255.255.240.0
Donner le résultat sous la forme :
Adresse IP : XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX Masque : XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX - Adresse IP :
- Indiquer le nombre d'hôtes que le sous-réseau du site3 peut accueillir, ainsi que la première et la dernière adresse IP utilisables par ces hôtes.
L'administrateur a remarqué que depuis cet hôte, il pouvait accéder aux serveurs ou imprimantes du site3 mais ne pouvait pas accéder à Internet.
Il effectue un test de connectivité vers l'adresse 172.16.47.254 : ce test réussit.
- Identifier dans la configuration de cet hôte le paramètre mal configuré et proposer une correction.
Le lien entre les routeurs R2 et R4 est configuré avec des adresses appartenant au sous-réseau
192.168.0.8/30.
- Proposer deux adresses IP à attribuer aux interfaces des routeurs R2 et R4 pour établir ce lien.
Partie B : routage dynamique
On s’intéresse ici au routage dynamique appliqué dans le réseau du lycée.
L'administrateur lance la commande suivante dans un terminal depuis un hôte du site3. Il observe le résultat :
$ traceroute education.gouv.fr
Détermination de l'itinéraire vers education.gouv.fr
1 4 ms 7 ms 9 ms R2 [172.16.47.254]
2 22 ms 6 ms 8 ms R3 [192.168.0.14]
3 22 ms 7 ms 9 ms R4 [192.168.0.6]
4 21 ms 6 ms 8 ms R5 [192.168.0.1]
5 19 ms 7 ms 9 ms internet-router [...]
6 ...Le protocole de routage dynamique activé sur les routeurs est RIP. On rappelle que dans le protocole RIP, le coût d'une route est donné par le nombre de liens réseaux empruntés sur cette route.
- D'après le résultat de la commande passée par l'administrateur, donner le chemin suivi par l'information et son coût pour aller de R2 à R5.
- Expliquer en quoi le réseau présente un dysfonctionnement et formuler une cause possible de ce problème.
Le protocole de routage dynamique activé sur les routeurs est maintenant OSPF.
On rappelle la relation suivante entre le débit et le coût d'une liaison entre deux routeurs :
$$ cout=\frac{10^8}{debit} $$- Sur un réseau informatique, pour chacun des deux termes « débit » et « coût » d'une liaison, préciser si l'on souhaite le minimiser ou le maximiser.
On donne les types de liaisons utilisées entre les routeurs :
- Liaison R1-R2 : Fast Ethernet
- Liaison R1-R3 : Fibre optique
- Liaison R1-R4 : Fast Ethernet
- Liaison R2-R3 : Ethernet
- Liaison R2-R4 : Ethernet
- Liaison R3-R4 : Fibre optique
- Liaison R4-R5 : Fibre optique
On donne également les débits des différentes liaisons :
- Ethernet : 10 Mbit/s
- Fast Ethernet : 100 Mbit/s
- Fibre optique : 4 Gbit/s
- Donner, en précisant son coût, le chemin emprunté par un paquet de données depuis le site4 jusqu'à Internet.