L'adressage IP

Introduction

On peut se poser la question suivante : pourquoi faut-il des adresse IP alors qu'il existe déjà des adresses MAC (Adresse physique de la carte réseau) ? D'abord, Ethernet est un réseau local, qui n'a donc qu'une portée géographique limité. Ensuite, il existe des dizaines de réseaux, de niveau 1 et 2 différents, doivent pouvoir communiquer ensemble. Il faut donc un protocole de niveau supérieur, dit de niveau 3 (couche réseau), qui permet de fédérer ces réseaux avec un adressage unique. Chaque machine (host), raccordée au réseau logique IP, est identifiée par un identifiant logique ou adresse IP (@IP) indépendant de l'adressage physique utilisé dans le réseau réel. Le réseau logique IP masquant le réseau physique, pour assurer l'acheminement des données, il est nécessaire de définir des mécanismes de mise en relation de l'adresse logique, seule connue des applications, avec l'adresse physique correspondante (résolution d'adresses).

L'adressage IP

Une adresse IP (avec IP pour Internet Protocol) est le numéro qui identifie chaque ordinateur connecté à Internet, ou plus généralement et précisément, l'interface avec le réseau de tout matériel informatique (routeur, imprimante, etc. ...) connecté à un réseau informatique utilisant l'Internet Protocol (IP).

Le système d’adressage défini avec le protocole réseau du modèle TCP/IP est incontournable dans la mise en œuvre des réseaux actuels. L’objet de ces slides (voir la vidéo) est de vous décrire succinctement le fonctionnement et les possibilité de l’adressage IP.

Rôle fondamental

Le rôle fondamental de la couche réseau (niveau 3 du modèle OSI) est de déterminer la route que doivent emprunter les paquets. Cette fonction de recherche de chemin nécessite une identification de tous les hôtes connectés au réseau. De la même façon que l'on repère l'adresse postale d'un bâtiment à partir de la ville, la rue et un numéro dans cette rue, on identifie un hôte réseau par une adresse qui englobe les mêmes informations.

On trouve sur la lettre l’adresse du destinataire et au dos l’adresse de l’expéditeur.

1. Le particulier envoie le courrier au destinataire ;
2. Le courrier passe par la poste de la ville du particulier ou il doit être acheminer ;
3. Le postier récupère le courrier à la poste du destinataire et l’achemine dans la rue et dans la boîte au lettre du destinataire qui est par exemple une société.

C’est le même procéder pour l’acheminement des paquets au destinataire.

• @IP destination : adresse de la société.
• @IP source : adresse du particulier.

Format des adresses IP

Les adresses IP sont composées de 4 octets. Par convention, on note ces adresses sous forme de 4 nombres décimaux de 0 à 255 séparés par des points. L'originalité de ce format d'adressage réside dans l'association de l'identification du réseau avec l'identification de l'hôte.

• La partie réseau est commune à l'ensemble des hôtes d'un même réseau (nom de la ville/n° d’un immeuble),
• La partie hôte est unique à l'intérieur d'un même réseau (nom du particulier).

Le masque de réseau sert à séparer les parties réseau et hôte d'une adresse. On retrouve l'adresse du réseau en effectuant un ET logique bit à bit entre une adresse complète et le masque de réseau.

Chaque réseau possède une adresse particulière dite de diffusion. Tous les paquets avec cette adresse de destination sont traités par tous les hôtes du réseau local.

Certaines informations telles que les annonces de service ou les messages d'alerte sont utiles à l'ensemble des hôtes du réseau.

Les classes d’adresses

À l'origine, plusieurs groupes d'adresses ont été définis dans le but d'optimiser le cheminement (ou le routage) des paquets entre les différents réseaux. Ces groupes ont été baptisés classes d'adresses IP. Ces classes correspondent à des regroupements en réseaux de même taille. Les réseaux de la même classe ont le même nombre d'hôtes maximum.

Classe	Masque réseau	Adresse réseau	Nombre de réseaux	Nombre d'hôtes par réseau
A	255.0.0.0	1.0.0.0 - 126.255.255.255	126	16 777 214
B	255.255.0.0	128.0.0.0 - 191.255.255.255	16 384	65 534
C	255.255.255.0	192.0.0.0 - 223.255.255.255	2 097 152	254
D	255.255.255.255	224.0.0.0 - 239.255.255.255	Adresses de Multidiffusion - Multicast
E	Non défini	240.0.0.0	Réservé aux expérimentations

• Classe A
• Le premier octet a une valeur comprise entre 1 et 126 ; soit un bit de poids fort égal à 0. Ce premier octet désigne le numéro de réseau et les 3 autres correspondent à l'adresse de l'hôte. L'adresse réseau 127.0.0.0 est réservée pour les communications en boucle locale et pour le test de la carte réseau.
• La répartition en pourcentages de l'espace total d'adressage de cette classeest de : 50%.
• Classe B
• Le premier octet a une valeur comprise entre 128 et 191 ; soit 2 bits de poids fort égaux à 10. Les 2 premiers octets désignent le numéro de réseau et les 2 autres correspondent à l'adresse de l'hôte.
• La répartition en pourcentages de l'espace total d'adressage de cette classe est de : 25%.
• Classe C
• Le premier octet a une valeur comprise entre 192 et 223 ; soit 3 bits de poids fort égaux à 110. Les 3 premiers octets désignent le numéro de réseau et le dernier correspond à l'adresse de l'hôte.
• La répartition en pourcentages de l'espace total d'adressage de cette classe est de : 12,5%.
• Classe D
  • Le premier octet a une valeur comprise entre 224 et 239 ; soit 3 bits de poids fort égaux à 111. Il s'agit d'une zone d'adresses dédiées aux services de multidiffusion vers des groupes d'hôtes (host groups).
  • La répartition en pourcentages de l'espace total d'adressage de cette classe est de : 6,25%.
• Classe E
  • Le premier octet a une valeur comprise entre 240 et 255. Il s'agit d'une zone d'adresses réservées aux expérimentations. Ces adresses ne doivent pas être utilisées pour adresser des hôtes ou des groupes d'hôtes.
  • La répartition en pourcentages de l'espace total d'adressage de cette classe est de : 6,25%.

On ne dispose pas de classe intermédiaire entre A et B alors que l'écart entre les valeurs du nombre d'hôte par réseau est énorme.

À cette mauvaise distribution de l'espace d'adressage, il faut ajouter les nombreuses critiques sur la façon dont les attributions de classes IP ont été gérées dans les premières années de l'Internet. Comme les classes ont souvent été attribuées sur simple demande sans corrélation avec les besoins effectifs, on parle d'un grand «gaspillage».

Au cours des années, plusieurs générations de solutions ont été apportées pour tenter de compenser les problèmes de distribution de l'espace d'adressage. Les sections suivantes présentent ces solutions dans l'ordre chronologique.

Problèmes de distribution

Pour compenser les problèmes de distribution de l'espace d'adressage IP, la première solution utilisée a consisté à découper une classe d'adresses IP A, B ou C en sous-réseaux. Cette technique appelée subnetting a été formalisée en 1985 avec le document RFC950. Si cette technique est ancienne, elle n'en est pas moins efficace face aux problèmes d'exploitation des réseaux contemporains. Il ne faut jamais oublier que le découpage en réseaux ou sous-réseaux permet de cloisonner les domaines de diffusion. Les avantages de ce cloisonnement de la diffusion réseau sont multiples.

Au quotidien, on évite l'engorgement des liens en limitant géographiquement les annonces de services faites par les serveurs de fichiers. Les services Microsoft basés sur netBT sont particulièrement gourmands en diffusion réseau. En effet, bon nombre de tâches transparentes pour les utilisateurs supposent que les services travaillent à partir d'annonces générales sur le réseau. Sans ces annonces par diffusion, l'utilisateur doit désigner explicitement le service à utiliser. Le service d'impression est un bon exemple.

Il existe quantité de vers et/ou virus dont les mécanismes de propagation se basent sur une reconnaissance des cibles par diffusion. Le ver Sasser en est un exemple caractéristique. En segmentant un réseau en plusieurs domaines de diffusion, on limite naturellement la propagation de code malveillant. Le subnetting devient alors un élément de la panoplie des outils de sécurité.

Pour illustrer le fonctionnement du découpage en sous-réseaux, on utilise un exemple pratique. On reprend l'exemple de la classe C 192.168.1.0 dont le masque réseau est par définition 255.255.255.0. Sans découpage, le nombre d'hôtes maximum de ce réseau est de 254. Considérant qu'un domaine de diffusion unique pour 254 hôtes est trop important, on choisit de diviser l'espace d'adressage de cette adresse de classe C. On réserve 3 bits supplémentaires du 4ème octet en complétant le masque réseau. De cette façon on augmente la partie réseau de l'adresse IP et on diminue la partie hôte.

Selon les termes du document RFC950, les sous-réseaux dont les bits de masque sont tous à 0 ou tous à 1 ne devaient pas être utilisés pour éviter les erreurs d'interprétation par les protocoles de routage dits classful comme RIPv1. En effet, ces protocoles de routages de «première génération» ne véhiculaient aucune information sur le masque sachant que celui-ci était déterminé à partir de l'octet le plus à gauche. Dans notre exemple ci-dessus, il y avait confusion aux niveaux de l'adresse de réseau et de diffusion.

Conclusion

L'adresse du sous-réseau 192.168.1.0 peut être considérée comme l'adresse réseau de 2 réseaux différents : celui avec le masque de classe C (255.255.255.0) et celui avec le masque complet après découpage en sous-réseaux (255.255.255.224).

De la même façon, l'adresse de diffusion 192.168.1.255 est la même pour 2 réseaux différents : 192.168.1.0 ou 192.168.100.224.

Aujourd'hui, un fournisseur d'accès Internet (FAI) attribue dynamiquement une ou plusieurs adresses IP à l'interface de l'équipement qui réalise la connexion (modem dans le cas d'une connexion téléphonique ou ADSL). Il est possible, avec ce type de configuration, de partager la connexion Internet entre tous les hôtes du réseau privé et/ou de mettre à disposition un serveur sur le réseau public. C'est grâce à la traduction d'adresses que ces fonctions sont réalisées.