Lecture : Concepts d’adressage IPv4 des réseaux


I. Qu’est ce que l’adressage IP ?

Le concept d’adressage IP est né de la nécessité d’identifier d’une façon unique toutes machines communicantes et interconnectées dans un réseau informatique.

Rappelons qu’initialement chaque machine du réseau possède une ou plusieurs cartes réseaux identifiées chacune par une adresse physique unique – hardware – dite adresse MAC – Media Access Control – prédéfinie par le constructeur de la carte réseau. Le format choisi pour cette adresse MAC est de la forme : X:X:X:X:X:X où X désigne un Octet exprimé en hexadécimal sur deux digits séparé par deux points.

L’identification de chaque machine à son réseau et le routage des données entre réseaux informatiques devient problématique au fur et à mesure que le nombre des machines devient de plus en plus conséquent. L’idée d’une adresse IP Logique – Software- attribuée d’une façon permanente ou provisoire à une interface de chaque machines interconnectées au réseau informatique a été alors introduite. C’est ce qui est aussi appelé communément l’adressage IP v4 pour version 4.

L’adresse IP logique ou de l’adresse IP tout court attribuée à une interface d’une machine, est un identifiant unique composé de X.X.X.X où X désigne un nombre entier compris entre 0 et 255 séparé par un point.

II. Les différentes classes de réseaux

Nous avons appris précédemment qu’une adresse IP affectée à une interface est composée de quatre chiffres entiers écrits en décimal sous forme : X.X.X.X .

L’écriture binaire en 0 ou 1 de l’entier X utilise une représentation composée de 8 bits. Exemple : l’écriture de 64 en binaire est 0100 0000.

Le format d’adressage ainsi défini par cette représentation permet de choisir au maximum environ 4,28 milliards d’adresses IP ! Pour une meilleure gestion, les architectes et les designers réseau ont divisé ces adresses IP en 5 grandes familles ou classes d’adresses résumées dans le tableau ci-après :

Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E
1.0.0.0

à

126.255.255.255

128.0.0.0

à

191.255.255.255

192.0.0.0

à

223.255255.255

De 224.X.X.X

à

239.X.X.X

De 240.0.0

à

255.255.255.255

Mask réseau

255.0.0.0

ou /8

Mask réseau

255.255.0.0

ou /16

Mask réseau

255.255.255.0

ou /24

Adresses réservées multicast Adresses réservées recherche

Notons que l’adresse IP : 127.X.X.X est une adresse réservée et en particulier l’adresse 127.0.0.1 est l’adresse de bouclage dite aussi Loopback qui désigne la machine utilisateur elle même – Localhost.

L’adresse IP 0.0.0.0 est aussi réservée et utilisée notamment pour définir une route par défaut sur un routeur.

Que signifie le masque réseau -Mask- ?

La lecture d’une adresse IP doit nous renseigner en général sur deux choses : l’identification de la machine et du réseau auquel elle appartient.

A l’aide du masque ou mask réseau prédéfini, par exemple les adresses IP de la classe A possèdent toutes un masque de type : 255.0.0.0. Les trois derniers octets 0.0.0 déterminent l’identifiant machine qu’on nomme le host et le premier octet 255 le réseau auquel appartient ce host.

Exemples :

Ø Une machine @ IP : 12.4.1.2 et de mask : 255.0.0.0 à pour host 4.1.2 et appartenant au réseau 12.0.0.0.

Ø une machine @ IP : 192.168.1.2 et de mask : 255.255.255.0 à pour host .2 et appartenant au réseau 192.168.1.0.

Il est parfois aussi utile pour réaliser une bonne architecture ou l’administration d’un réseau de savoir réaliser l’écriture binaire d’une adresse IP. Nous donnons à titre d’exemple les correspondant des adresses IP en binaire de l’exemple précédent. Soit :

@ IP : 12.4.1.2 mask : 255.0.0.0

@ IP Binaire : 0000 1011.0000 0100.0000 0001.0000 0010

Binaire mask : 1111 1111.0000 0000.0000 0000. 0000 0000

@ IP : 192.168.1.2 mask : 255.255.255.0

@ IP Binaire: 1100 0000.1010 1000.0000 0001.0000 0010

Binaire mask : 1111 1111. 1111 1111. 0000 0000

Nous reviendrons dans le détail sur ces notions dans la partie sous-réseaux à masques variables.

Exercice : On se propose de résumer dans un tableau : le nombre de réseaux par classe A, B et C, le nombre de hosts par réseau et déterminer les adresses IP des classes privées

Classe A Classe B Classe C
Nbre de réseaux : 127 Nbre de réseaux : 64 Nbre de réseaux : 32
Nbre hosts/réseau :

224-2=16777214

Nbre hosts / réseau :

216-2=65534

Nbre hosts/réseau :

28-2=254

@IP Privées

10.0.0.0 à

10.255..255.255

@IP Privées

172.16.0.0 à

172.32..255.255

@IP Privées

192.168.0.0 à

192.168..255.255

Notons que les adresses IP privées citées ici sont des adresses généralement utilisées pour administrer un réseau local LAN. De ce fait, elles ne sont pas routables ou non visibles sur internet. Nous verrons dans les prochains cours qu’une translation d’adresses privées-

publiques réalisée par NAT Network Address Translation– est nécessaire pour permettre à une machine d’un réseau LAN de se connecter à internet.

Que signifie l’adresse de diffusion ou broadcast en anglais ?

Le terme anglais Broadcast désigne une diffusion de données depuis une machine source vers un ensemble de machines réceptrices.

L’adresse IP de Broadcast est 255.255.255.255 (tous les bits au niveau logique sont mis à 1)

Dans un réseau local LAN, l’adresse de diffusion est obtenue en mettant tous les bits de l’identifiant partie host à 1.

Exemple : pour un réseau @ IP : 192.168.7.0/24 son @ IP du broadcast est : 192.168.7.255

III. Pourquoi les sous réseaux ?

La classification désormais standard des réseaux utilisés en classe A, B et C de masks respectivement définis par défaut : /8, /16 et /24 en notation CIDR Classless Inter Domain Routing – sont appelés réseaux de types Classful. L’un des grands inconvénient de ces réseaux Classful est parfois le nombre élevé déterminé de hosts/réseau. Par exemple l’utilisation d’un réseau de classe A, d’adresse IP : 10.1.1.0 donne un nombre de hosts ou machines de 224 – 2 = 16777214 ! Indiscutablement, une perte d’adresses IP est inévitable. En général, aucun réseau ne peut contenir un tel nombre de machines ! La solution est donc de créer des Sous-Réseaux dits Subnets en anglais selon le besoin du nombre de machines à interconnectées en changeant le mask prédéfini par défaut en un mask variable adapté. On obtient ainsi des réseaux de types dits Classless.

Création de sous-réseaux à l’aide de la méthode du masque à longueur variable en anglais VLSM – Variable Length Subnet Mask – :

Nous avons vu que les réseaux standards dits Classful engendrent inévitablement des pertes d’adresses IP. La méthode dont nous exposons ici les principes est basée sur l’utilisation selon les besoins, des masks variables adaptés. Cette méthode à longueur de mask variable nommée VLSM en anglais pour – Variable Length Subnet Mask – consiste à emprunter des bits de la partie host et les affecter aux bits de la partie réseaux. Pour le savoir faire, l’exemple pratique ci dessous expose la technique.

En tant qu’administrateur réseau nous souhaitons à partir d’une adresse IP de classe C : 192.168.10.0 /24 créer des sous-réseaux contenant chacun un nombre maximum de 50 utilisateurs.

La question posée est : combien de sous réseaux peux-t-on obtenir et qu’elles sont les adresses IP correspondants à chacun de ces sous réseaux ?

1ère étape : convertir l’adresse IP 192.168.10.0 /24 en écriture binaire.

@ IP : 11000000.101010000.00001010.00000000

mask : 11111111.111111111.11111111.00000000

2ème étape : se poser la question ici combien de bits faut-ils réserver pour créer 50 utilisateurs – voir ici les bits mis à 0 dans la partie host de l’adresse IP initiale – ?

La réponse est 6 bits. Avec 6 bits de la partie host nous pouvons créer 26 – 2 = 64 hosts. Sur les 8 bits de la partie host, il nous reste donc 2 bits à réserver pour la partie réseau. Soit :

@ IP : 11000000.101010000.00001010.00000000

———- Partie réseaux ________Partie host

On ajoute ces 2 bits à l’ancien mask pour passer du /24 à /26 bits, soit :

mask : 11111111.111111111.11111111.11000000

On obtient ainsi un mask de sous réseau : /26 ou 255.255.255.192.

Le nombre de sous réseaux crées avec 2 bits est donc : 22 = 4.

3ème étape : détermination de l’incrément de sous réseau

Le dernier bit le plus faible de la partie réseau correspond ici au bit 7 de la partie host. L’incrément est donc égal à 64. Soit donc les 4 sous réseaux : 0, 64, 128, 192 d’adresses IP :

1er sous réseau @ IP : 11000000.101010000.00001010.00000000 ou 192.168.10.0 /26

2éme sous réseau @ IP : 11000000.101010000.00001010.01000000 ou 192.168.10.64 /26

3éme sous réseau @ IP : 11000000.101010000.00001010.10000000 ou 192.168.10.128 /26

4ème sous réseau @ IP : 11000000.101010000.00001010.11000000 ou 192.168.10.192 /26

Notons que l’adresse IP de classe C de départ 192.168.10.0 /24 induit une perte d’adresse pour 50 utilisateurs de : 254-50 = 204 utilisateurs. Avec la méthode proposée, le nombre de perte d’adresses IP passe à 64 -50 = 12 utilisateurs. Incontestablement, le nombre de perte d’adresses IP est mieux maitrisé comparé au choix initial des réseaux Classful.

4ème étape : résumé des adresses IP de chaque sous réseau obtenu

1er sous réseau @ IP sous réseau

192.168.10.0 /26

1er @ IP host

192.168.10.1 /26

dernière @ IP host

192.168.10.62 /26

Nbre host =62

@ IP broadcasr du sous réseau

192.168.10.63 /26

 

2éme sous réseau @ IP sous réseau

192.168.10.64 /26

1er @ IP host

192.168.10.65 /26

dernière @ IP host

192.168.10.126 /26

Nbre host =62

@ IP broadcasr du sous réseau

192.168.10.127 /26

3éme sous réseau @ IP sous réseau

192.168.10.128 /26

1er @ IP host

192.168.10.129 /26

dernière @ IP host

192.168.10.190 /26

Nbre host =62

@ IP broadcasr du sous réseau

192.168.10.191 /26

4ème sous réseau @ IP sous réseau

192.168.10.192 /26

1er @ IP host

192.168.10.193 /26

dernière @ IP host

192.168.10.254 /26

Nbre host =62

@ IP broadcasr du sous réseau

192.168.10.255 /26

 

  • Notons pour résumer le principe de cette méthode consiste à noter le nombre N de bits de la partie host d’une adresse IP donnée au départ et de déterminer le nombre de hosts ou de sous réseaux nécessaires à créer. Si le nombre de bits host à créer est fixé à n alors le nombre de bits de sous réseaux est N-n et vice versa.
  • Les réseaux ou les sous réseaux obtenus sont dits dans cas de types Classless.

 

On parle parfois de zero subnets ou sous réseaux nuls, il s’agit des anciens systèmes réseaux – routeurs- qui ne prennent pas en compte le 1er et le dernier sous réseau obtenus. Dans le cas de l’exemple précédent, les sous réseaux 1 et 4 sont considérés comme des zero subnets donc non utilisables. Sur les systèmes d’exploitation des réseaux CISCO, il existe une commande – ip subnet zero – qui permet ou pas de les utiliser – à mettre sur on pour pouvoir les utiliser.

Par contre, sur les récents routeurs, en général les zero subnets sont utilisables par défaut.

En conclusion :

  • Sachons qu’il n’y a pas de secrets ni de mystères : l’adressage IP des sous réseaux plus on le pratique et mieux sera sa maitrise.

-_-

 


 

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