Adressage IPv4Philippe Latu

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RsumLe systme d'adressage dni avec le protocole rseau du modle TCP/IP est incontournabledans la mise en uvre des rseaux actuels. L'objet de cet article est de dcrire succinctement lefonctionnement et les possibilits de l'adressage IP.

Table des matires1. Copyright et Licence ............................................................................................................... 12. Le protocole IP de la couche Rseau ....................................................................................... 23. Le format des adresses IP ....................................................................................................... 34. Les classes d'adresses ............................................................................................................. 45. Le dcoupage d'une classe en sous-rseaux .............................................................................. 56. Le routage inter-domaine sans classe ...................................................................................... 77. Un exemple pratique .............................................................................................................. 98. Les rseaux privs & la traduction d'adresses (NAT) ................................................................ 109. Exercices sur l'adressage IPv4 ................................................................................................ 1110. En guise de conclusion ........................................................................................................ 16

1.Copyright et LicenceCopyright (c) 2000,2015 Philippe Latu.Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under theterms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or any later versionpublished by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, noFront-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is includedin the section entitled "GNU Free Documentation License".

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Mta-information

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2.Le protocole IP de la couche Rseau

Le rle fondamental de la couche rseau (niveau 3 du modle OSI) est de dterminer la route quedoivent emprunter les paquets. Cette fonction de recherche de chemin ncessite une identication detous les htes connects au rseau. De la mme faon que l'on repre l'adresse postale d'un btiment partir de la ville, la rue et un numro dans cette rue, on identie un hte rseau par une adresse quienglobe les mmes informations.Le modle TCP/IP utilise un systme particulier d'adressage qui porte le nom de la couche rseau de cemodle : l'adressage IP. Cet article prsente le fonctionnement de cet adressage dans la version IPv4.De faon trs acadmique, on dbute avec le format des adresses IPv4. On dnit ensuite les classesd'adresses IPv4 qui correspondent au tout premier mode de dcoupage de l'espace d'adressage. Commece mode de dcoupage ne convenait pas du tout au dveloppement de l'Internet, on passe en revue lachronologie des amliorations apportes depuis 1980 : les sous-rseaux ou subnetting, la traductiond'adresses ou Native Address Translation (NAT) et enn le routage inter-domaine sans classe.Avant d'tudier les mcanismes d'adressage il faut prciser que le protocole IPv4 sert vhiculer troistypes de trac distincts.

unicastLe trac unicast dsigne une communication entre un hte source unique et un hte destinationunique lui aussi.

multicastLe trac multicast dsigne une communication entre un hte source unique et un groupe d'htesqui ont choisi de recevoir le ux mis par la source. L'mission d'une chane de tlvision estl'analogie usuelle pour ce type de trac. L'mission est permanente et seuls les tlviseurs rglspour recevoir cette chane afchent la vido de cette chane.

broadcastLe trac broadcast dsigne un ux mis par un hte destination de tous les autres htesappartenant au mme domaine de diffusion. Ce type de trac ne peut exister que sur les rseauxdits de diffusion comme Ethernet. Par exemple, le protocole ARP utilise une trame de diffusion(broadcast) pour interroger tous les autres htes du rseau pour savoir quelle adresse MACcorrespond l'adresse IPv4 connue.

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3.Le format des adresses IP

Les adresses IP sont composes de 4 octets. Par convention, on note ces adresses sous forme de 4nombres dcimaux de 0 255 spars par des points.

L'originalit de ce format d'adressage rside dans l'association de l'identication du rseau avecl'identication de l'hte.

La partie rseau est commune l'ensemble des htes d'un mme rseau,

La partie hte est unique l'intrieur d'un mme rseau.

Prenons un exemple d'adresse IP pour en identier les diffrentes parties :Tableau1.Exemple : adresse IP 192.168.1.1

Adresse complte 192.168.__1.__1

Masque de rseau 255.255.255.__0

Partie rseau 192.168.__1.___

Partie hte ___.___.___.__1

Adresse Rseau 192.168.__1.__0

Adresse de diffusion 192.168.__1.255

Le masque de rseauLe masque de rseau sert sparer les parties rseau et hte d'une adresse. On retrouve l'adressedu rseau en effectuant un ET logique bit bit entre une adresse complte et le masque de rseau.

L'adresse de diffusionChaque rseau possde une adresse particulire dite de diffusion. Tous les paquets avec cetteadresse de destination sont traits par tous les htes du rseau local. Certaines informations tellesque les annonces de service ou les messages d'alerte sont utiles l'ensemble des htes du rseau.

Voici un exemple d'afchage de la conguration des interfaces rseau d'un hte avec un systme detype GNU/Linux. On a volontairement conserv l'afchage des multiples adresses rseau d'une mmeinterface. L'exercice consiste ici identier les adresses IPv4 prsente dans le tableau ci-dessus.$ ip addr ls1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever2: eth0: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP \ group default qlen 1000 link/ether ba:ad:00:ca:fe:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.1.1/24 brd 192.168.1.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 2001:db8:feb2:10:b8ad:ff:feca:fe00/64 scope global dynamic valid_lft 2591986sec preferred_lft 604786sec inet6 fe80::b8ad:ff:feca:fe00/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever

L'interface de boucle locale lo joue un rle trs particulier. Elle est utilise pour lescommunications rseau entre les processus locaux excuts sur le systme. Ces communicationsne ncessitant aucun contact avec l'extrieur, aucune interface rseau physique ne doit tresollicite.Les informations qui nous intressent sont places sur cette ligne. L'adresse 192.168.1.1 estl'adresse IP affecte l'interface Ethernet eth0.

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Le masque rseau en notation CIDR est /24 ; soit 24 bits conscutifs 1 en partant de la gauche.En notation dveloppe, il correspond : 255.255.255.0.L'adresse de diffusion est 192.168.1.255 compte tenu du masque rseau.

Pour plus d'informations voir Conguration d'une interface rseau.

4.Les classes d'adresses

l'origine, plusieurs groupes d'adresses ont t dnis dans le but d'optimiser le cheminement (ou leroutage) des paquets entre les diffrents rseaux. Ces groupes ont t baptiss classes d'adresses IP.Ces classes correspondent des regroupements en rseaux de mme taille. Les rseaux de la mmeclasse ont le mme nombre d'htes maximum.

Classe ALe premier octet a une valeur comprise entre 1 et 126 ; soit un bit de poids fort gal 0. Ce premieroctet dsigne le numro de rseau et les 3 autres correspondent l'adresse de l'hte.L'adresse rseau 127.0.0.0 est rserve pour les communications en boucle locale.

Classe BLe premier octet a une valeur comprise entre 128 et 191 ; soit 2 bits de poids fort gaux 10. Les 2premiers octets dsignent le numro de rseau et les 2 autres correspondent l'adresse de l'hte.

Classe CLe premier octet a une valeur comprise entre 192 et 223 ; soit 3 bits de poids fort gaux 110. Les3 premiers octets dsignent le numro de rseau et le dernier correspond l'adresse de l'hte.

Classe DLe premier octet a une valeur comprise entre 224 et 239 ; soit 3 bits de poids fort gux 111. Ils'agit d'une zone d'adresses ddies aux services de multidiffusion vers des groupes d'htes (hostgroups).

Classe ELe premier octet a une valeur comprise entre 240 et 255. Il s'agit d'une zone d'adresses rservesaux exprimentations. Ces adresses ne doivent pas tre utilises pour adresser des htes ou desgroupes d'htes.

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Tableau2.Espace d'adressage

Classe Masque rseau Adresses rseau Nombre derseaux

Nombre d'htespar rseau

A 255.0.0.0 1.0.0.0 - 126.255.255.255 126 16777214

B 255.255.0.0 128.0.0.0 - 191.255.255.255 16384 65534

C 255.255.255.0 192.0.0.0 - 223.255.255.255 2097152 254

D 240.0.0.0 224.0.0.0 - 239.255.255.255 adresses uniques adresses uniques

E non dni 240.0.0.0 - 255.255.255.255 adresses uniques adresses uniques

Le tableau ci-dessus montre que la distribution de l'espace d'adressage est mal rpartie. On ne disposepas de classe intermdiaire entre A et B alors que l'cart entre les valeurs du nombre d'hte par rseauest norme. La rpartition en pourcentages de l'espace total d'adressage IP est :

Classes A - 50%

Classes B - 25%

Classes C - 12.5%

Classes D - 6.25%

Classes E - 6.25%

cette mauvaise distribution de l'espace d'adressage, il faut ajouter les nombreuses critiques sur lafaon dont les attributions de classes IP ont t gres dans les premires annes de l'Internet. Commeles classes ont souvent t attribues sur simple demande sans corrlation avec les besoins effectifs,on parle d'un grand gaspillage.Au cours des annes, plusieurs gnrations de solutions ont t apportes pour tenter de compenserles problmes de distribution de l'espace d'adressage. Les sections suivantes prsentent ces solutionsdans l'ordre chronologique.

5.Le dcoupage d'une classe en sous-rseauxPour compenser les problmes de distribution de l'espace d'adressage IP, la premire solution utilisea consist dcouper une classe d'adresses IP A, B ou C en sous-rseaux. Cette technique appelesubnetting a t formalise en 1985 avec le document RFC950.Si cette technique est ancienne, elle n'en est pas moins efcace face aux problmes d'exploitation desrseaux contemporains. Il ne faut jamais oublier que le dcoupage en rseaux ou sous-rseaux permetde cloisonner les domaines de diffusion. Les avantages de ce cloisonnement de la diffusion rseausont multiples.

Au quotidien, on vite l'engorgement des liens en limitant gographiquement les annoncesde services faites par les serveurs de chiers. Les services Micro$o bass sur netBT sontparticulirement gourmands en diffusion rseau. En effet, bon nombre de tches transparentespour les utilisateurs supposent que les services travaillent partir d'annonces gnrales sur lerseau. Sans ces annonces par diffusion, l'utilisateur doit dsigner explicitement le service utiliser.Le service d'impression est un bon exemple.

Il existe quantit de vers et|ou virus dont les mcanismes de propagation se basent sur unereconnaissance des cibles par diffusion. Le ver Sasser en est un exemple caractristique. Ensegmentant un rseau en plusieurs domaines de diffusion, on limite naturellement la propagationde code malveillant. Le subnetting devient alors un lment de la panoplie des outils de scurit.

Pour illustrer le fonctionnement du dcoupage en sous-rseaux, on utilise un exemple pratique. Onreprend l'exemple de la classe C 192.168.1.0 dont le masque rseau est par dnition 255.255.255.0.

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Sans dcoupage, le nombre d'htes maximum de ce rseau est de 254. Considrant qu'un domaine dediffusion unique pour 254 htes est trop important, on choisit de diviser l'espace d'adressage de cetteadresse de classe C. On rserve 3 bits supplmentaires du 4me octet en compltant le masque rseau.De cette faon on augmente la partie rseau de l'adresse IP et on diminue la partie hte.

Tableau3.adresse 192.168.1.0 avec subnetting sur 3 bits

Adresse rseau 192.168. 1. 0 Plage d'adresses utilisables Adresse dediffusion

Masque de rseau 255.255.255.224

Sous-rseau 0 192.168. 1. 0 192.168.1. 1 - 192.168.1. 30 192.168.1. 31

Sous-rseau 1 192.168. 1. 32 192.168.1. 33 - 192.168.1. 62 192.168.1. 63

Sous-rseau 2 192.168. 1. 64 192.168.1. 65 - 192.168.1. 94 192.168.1. 95

Sous-rseau 3 192.168. 1. 96 192.168.1. 97 - 192.168.1.126 192.168.1.127

Sous-rseau 4 192.168. 1.128 192.168.1.129 - 192.168.1.158 192.168.1.159

Sous-rseau 5 192.168. 1.160 192.168.1.161 - 192.168.1.190 192.168.1.191

Sous-rseau 6 192.168. 1.192 192.168.1.193 - 192.168.1.222 192.168.1.223

Sous-rseau 7 192.168. 1.224 192.168.1.225 - 192.168.1.254 192.168.1.255

Selon les termes du document RFC950, les sous-rseaux dont les bits de masque sont tous 0 ou tous 1 ne devaient pas tre utiliss pour viter les erreurs d'interprtation par les protocoles de routage ditsclassful comme RIPv1. En effet, ces protocoles de routages de premire gnration ne vhiculaientaucune information sur le masque sachant que celui-ci tait dtermin partir de l'octet le plus gauche. Dans notre exemple ci-dessus, il y avait confusion aux niveaux de l'adresse de rseau et dediffusion.

L'adresse du sous-rseau 192.168.1.0 peut tre considre comme l'adresse rseau de 2 rseauxdiffrents : celui avec le masque de classe C (255.255.255.0) et celui avec le masque complet aprsdcoupage en sous-rseaux (255.255.255.224).

De la mme faon, l'adresse de diffusion 192.168.1.255 est la mme pour 2 rseaux diffrents :192.168.1.0 ou 192.168.1.224.

Depuis la publication du document RFC950, en 1985, les protocoles de routage qui servent changer les tables d'adresses de rseaux connects entre routeurs ont volu. Tous les protocolescontemporains sont conformes aux rgles de routage inter-domaine sans classe (CIDR). Les protocolestels que RIPv2, OSPF et BGP intgrent le traitement des masques de sous-rseaux. Ils peuvent mmeregrouper ces sous-rseaux pour optimiser le nombre des entres des tables de routage. Pour appuyercet argument, le document RFC1878 de 1995 spcie clairement que la pratique d'exclusion des sous-rseaux all-zeros et all-ones est obsolte.

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6.Le routage inter-domaine sans classeLe routage inter-domaine sans classe ou Classless Inter-Domain Routing (CIDR 1) a t discut parl'IETF partir de 1992. Certaines projections de croissance de l'Internet prvoyaient une saturationcomplte de l'espace d'adressage IP pour 1994 ou 1995.L'utilisation de cette technique a dbut en 1994 aprs la publication de 4 documents RFC : RFC1517,RFC1518, RFC1519 et RFC1520.Le principale proposition du document RFC1519 publi en Septembre 1993 tait de s'affranchir de lanotion de classe en s'appuyant sur la notion de masque rseau dont l'utilisation tait dj trs rpandue l'poque.Le document RFC1519 permet aux administrateurs rseau d'aller au del du simple subnetting endonnant la capacit de faire du supernetting. En utilisant n'importe quel masque de sous-rseau oumasque de super-rseau possible, on ne se limite plus aux masques classiques des classes : 255.0.0.0,255.255.0.0 et 255.255.255.0. Cette technique de supernetting associe au masque rseau de longueurvariable (Variable Length Subnet Mask ou VLSM) a rsolu les problmes d'attribution de l'espaced'adressage IPv4 et d'accroissement des tables de routage de l'Internet.Le problme d'attribution de l'espace d'adressage IPv4 a t diminu parce que l'Internet AssignedNumbers Authority n'a plus t contraint au dploiement d'espaces adresses pleins (classful). Aulieu d'avoir la moiti de l'espace d'adressage IPv4 rserv pour les gros rseaux massifs de classe A, cetespace a t dcoup en tranches de plus petites tailles, plus faciles utiliser. Le routage inter-domainesans classe (CIDR), associ la traduction d'adresses de rseau (NAT, document RFC1631 de 1994), apermis au protocole IPv4 de survivre bien au del de la limite annonce.Le problme des tailles de table de routage a t galement rsolu l'aide des techniques CIDR etVLSM. Le supernetting fournit aux administrateurs un masque unique pour reprsenter des rseauxmultiples en une seule entre de table de routage.Par exemple, un fournisseur d'accs Internet (FAI) qui on a assign le rseau 94.20.0.0/16, peutattribuer des sous-rseaux ses clients (94.20.1.0/24 la socit A, 94.20.2.0/24 la socit B, etc.)et publier l'adresse 94.20.0.0/16 dans les tables de routage pour reprsenter tous ses rseaux.La technique de masque rseau de longueur variable (VLSM) permet un client de n'acqurir quela moiti de cet espace ; par exemple le rseau 94.20.0.0/17 attribue la plage d'adresses allant de94.20.0.0 94.20.127.0. La plage 94.20.128.0 - 94.20.254.0 peut tre vendue une autre socit.La capacit de synthtiser (summarize) de multiples sous-rseaux en une adresse et un masquede super rseau rduit signicativement les tailles des tables de routage. Bien que ces tailles detables augmentent encore, les capacits (mmoire et traitement) des quipements d'interconnexionmodernes sont largement sufsantes pour grer cette croissance.Le fait de rduire le nombre de bits 1 du masque rseau permet d'optimiser le nombre des entresdans une table de routage. Mme si cette utilisation du routage inter-domaine sans classe dpasse lecadre de ce document, voici un exemple simpli qui permet de regrouper les 4 rseaux de la liste ci-dessous en une seule entre avec un masque rseau rduit.172.16.12.0/24 10101100.00010000.000011 00. 00000000172.16.13.0/24 10101100.00010000.000011 01. 00000000172.16.14.0/24 10101100.00010000.000011 10. 00000000172.16.15.0/24 10101100.00010000.000011 11. 00000000La technique du supernetting est base sur l'identication des bits communs toutes les adresses derseau synthtiser. Dans la liste des 4 rseaux ci-dessus les 22 premiers bits ne varient pas. L'adressede rseau qui synthtise ces 4 entres est donc :Address: 172.16.12.0 10101100.00010000.000011 00.00000000Netmask: 255.255.252.0 = 22 11111111.11111111.111111 00.00000000

La technique VLSM n'est pas seulement utile aux principaux fournisseurs d'accs Internet (InternetService Provider ou ISP). Un administrateur possdant plus d'un sous-rseau peut utiliser cettetechnique pour utiliser son espace assign plus efcacement. Considrons l'exemple ci-dessous :

1L'acronyme CIDR se prononce comme le cidre en anglais : cider.

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Le fournisseur d'accs a attribu le rseau 198.51.100.0 avec le masque 255.255.255.128 ; soitl'adresse rseau 198.51.100.0/25. On dispose donc de la moiti du rseau 198.51.100.0/24. Suivant lescontraintes issues du graphique ci-dessus, on peut dcouper ce rseau de la faon suivante :Tableau4.adresse 198.51.100.0 avec VLSM

Nom Sous-rseau NotationCIDR

Masque Plage d'adresses Nombred'htes

Liaison ISP1 198.51.100.0 /30 255.255.255.252 198.51.100.1 - 198.51.100.2 2

Liaison ISP2 198.51.100.4 /30 255.255.255.252 198.51.100.5 - 198.51.100.6 2

ServicesInternet

198.51.100.16 /28 255.255.255.240 198.51.100.17 -198.51.100.30

14

Administration 198.51.100.32 /27 255.255.255.224 198.51.100.33 -198.51.100.62

30

Ingnierie 198.51.100.64 /27 255.255.255.224 198.51.100.65 -198.51.100.94

30

Fabrication 198.51.100.96 /27 255.255.255.224 198.51.100.97 -198.51.100.126

30

On note que le nombre maximum d'adresses d'htes disponibles correspond l'espace d'adressagedu sous-rseau moins deux. C'est parce que la premire adresse dsigne le rseau et que la dernireest l'adresse spciale de diffusion vers tous les htes du sous-rseau. Lorsque l'on planie les espacesd'adressage VLSM, il est prfrable de doubler le nombre d'adresses disponibles de chaque sous-rseaupour prvoir les volutions futures.Pour s'affranchir des masques des classes d'adresses IP, une nouvelle notation a t introduite. Elleconsiste noter le nombre de bits 1 du masque aprs le caractre '/' la suite de l'adresse.En reprenant l'exemple prcdent de dcoupage d'une adresse de classe C en sous-rseaux, on peutnoter le troisime sous-rseau sous la forme : 198.51.100.32/27.La notation /27 correspond 27 bits de masque rseau 1 ; soit un masque complet de 255.255.255.224.Les techniques de routage inter-domaine sans classe (CIDR) et de masque rseau de longueur variable(VLSM) n'ont pas seulement sauv l'Internet (temporairement) de la catastrophe ; elles sont aussi unoutil trs utile pour l'optimisation de l'utilisation de l'espace d'adressage IPv4.

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7.Un exemple pratique

Pour congurer l'interface d'un hte qui doit se connecter un rseau existant, on nous donne l'adresse172.16.19.40/21 :

Q1 Quel est le masque rseau de cette adresse ?

R: La notation condense /21 indique que le la partie rseau de l'adresse occupe 21 bits. Ondcompose ces 21 bits en 8 bits . 8 bits . 5 bits ; ce qui donne : 255.255.248.0.

Q2 Combien de bits ont t rservs pour les sous-rseaux privs relativement la dnitionhistorique de classe ?

R: La valeur du premier octet de l'adresse tant comprise entre 128 et 192, il s'agit d'une adressede classe B. Le masque rseau d'une classe B tant 255.255.0.0, 5 bits ont t rservs sur letroisime octet pour constituer des sous-rseaux.

Q3 Combien de sous-rseaux privs sont disponibles relativement la dnition historique declasse ?

R: Le nombre de valeurs codes sur 5 bits est de 2^5 soit 32. Suivant la gnration du protocole deroutage utilis, on applique deux rgles diffrentes.

Historiquement, on devait exclure le premier (all-zeros) et le dernier (all-ones) sous-rseauconformment au document RFC950 de 1985. Cette rgle suppose que les protocoles de routageutilisent uniquement la classe du rseau rout sans tenir compte de son masque et donc de salongueur variable. On parle alors de routage classful. Dans ce cas, le nombre de sous-rseauxutilisables est 30.

Dans les rseaux contemporains, on peut retenir l'ensemble des sous-rseaux sachant queles protocoles de routage vhiculent les masques de longueurs variables dans chaque entrede table de routage. Cette rgle est applicable depuis la publication des documents standardrelatifs au routage inter-domaine sans classe (CIDR) notamment le RFC1878 de 1995. On parlealors de routage classless.Dans ce cas, le nombre de sous-rseaux utilisables est 32.

Q4 Combien d'htes peut contenir chaque sous-rseau ?

R: Les adresses des htes sont codes sur les bits 0 du masque rseau. Avec le masque /21, il reste :32 - 21 = 11 bits. Le nombre de valeurs codes sur 11 bits est de 2^11 soit 2048. Chaque sous-rseaupeut contenir 2046 htes. On a retir la valeur 0 puisqu'elle sert identier l'adresse du rseau etnon celle d'un hte ainsi que la valeur avec les 11 bits 1 qui sert la diffusion sur le sous-rseau.

Q5 Quelle est l'adresse du sous-rseau de l'exemple ?

R: Les deux premiers octets tant compris dans la partie rseau, ils restent inchangs. Le quatrimeoctet (40) tant compris dans la partie hte, il suft de le remplacer par 0. Le troisime octet (19)est partag entre partie rseau et partie hte. Si on le convertit en binaire, on obtient : 00010011.En faisant un ET logique avec la valeur binaire correspondant 5 bits rseau (11111000) on obtient :00010000 ; soit 16 en dcimal. L'adresse du sous-rseau est donc 172.16.16.0.

Q6 Quelle est l'adresse de diffusion du sous-rseau de l'exemple ?

R: Les deux premiers octets tant compris dans la partie rseau, ils restent inchangs. Le quatrimeoctet (40) tant compris dans la partie hte, il suft de le remplacer par 255. Le troisime octet (19)est partag entre partie rseau et partie hte. Si on le convertit en binaire, on obtient : 00010011.On effectue cette fois-ci un OU logique avec la valeur binaire correspondant aux 3 bits d'htes un (00000111). On obtient : 00010111 ; soit 23 en dcimal. L'adresse de diffusion du sous-rseauest donc 172.16.23.255.

Adressage IPv4 9

Adressage IPv4

8.Les rseaux privs & la traduction d'adresses (NAT)

Les rseaux privs se sont dvelopps en raction deux volutions de l'Internet : la mauvaiseutilisation de l'espace d'adressage IPv4 et les besoins de scurisation des rseaux d'entreprises.

Ces volutions on conduit la conception de rseaux dits privs n'ayant que peu ou pas d'interfacesexposes sur le rseau public l'Internet.

Pour planier l'adressage d'un rseau priv, il faut distinguer deux cas de gure :

Si le rseau priv n'est jamais interconnect avec d'autres rseaux (notamment l'Internet), on peututiliser n'importe quelle adresse.

Si le rseau priv peut tre interconnect avec d'autres rseaux via un routeur, on doit utiliser lesadresses rserves cet usage. Ces adresses sont donnes dans le document RFC1918.

Dans la pratique, c'est le second cas de gure que l'on retrouve le plus souvent.

Tableau5.Rseaux privs

Classe Masque rseau Adresses rseau Notation CIDR

A 255.0.0.0 10.0.0.0 - 10.255.255.255 10.0.0.0/8

B 255.240.0.0 172.16.0.0 - 172.31.255.255 172.16.0.0/12

C 255.255.0.0 192.168.0.0 - 192.168.255.255 192.168.0.0/16

Aujourd'hui, un fournisseur d'accs Internet (FAI) attribue dynamiquement une ou plusieurs adressesIP l'interface de l'quipement qui ralise la connexion (modem dans le cas d'une connexiontlphonique ou ADSL). Il est possible, avec ce type de conguration, de partager la connexion Internetentre tous les htes du rseau priv et|ou de mettre disposition un serveur sur le rseau public. C'estgrce la traduction d'adresses que ces fonctions sont ralises.

Dans le monde GNU/Linux, les mcanismes de traduction d'adresses sont inclus dans la partie ltrage,appele netfilter, des fonctions rseau du noyau Linux.

La conception des fonctions de traduction d'adresses introduites dans le noyau Linux est trsintressante sur le plan pdagogique. On distingue trs bien les deux usages de ces fonctions :

partager une interface unique du rseau public Internet entre tous les htes du rseau priv,

rendre un serveur situ dans le rseau priv accessible depuis l'Internet avec un bon niveau descurit.

Dans le premier cas, on parle de traduction d'adresses source (S-NAT). Ce sont les adresses sources despaquets IP mis par les htes du rseau priv qui sont rcrites avec une adresse IP publique.

Dans le second cas, on parle de traduction d'adresses destination (D-NAT). Une adresse IP destinationpublique est rcrite avec une adresse IP prive en fonction du service Internet demand.

Ces usages des fonctions de traduction d'adresses avec Linux ont t dcrits pour la premire fois dansle document de rfrence Guide Pratique du NAT sous Linux.

Le mcanisme gnral de rutilisation d'adresses IP a t dcrit dans le document standard RFC1631.

Adressage IPv4 10

Adressage IPv4

Accs depuis le rseau priv vers l'Internet.Les adresses des htes du rseau priv sont traduites avec l'adresse de l'interface connecte Internet.

Accs depuis l'Internet vers le rseau priv.Les appels de services (HTTP, DNS, courrier, etc.) sont traduites avec l'adresse du serveur concerndans le rseau priv.

9.Exercices sur l'adressage IPv4Voici quelques exercices trs classiques sur l'adressage IPv4. Ils sont tous bass sur le fait que la partierseau d'une adresse dnit un groupe logique dont tous les htes partagent un mme domaine dediffusion. Toutes les questions sont relatives aux limites de ces groupes logiques.

Q7. Soit l'adresse 192.16.5.133/29. Combien de bits sont utiliss pour identier la partie rseau ?Combien de bits sont utiliss pour identier la partie hte ?

Correction :Address: 192.16.5.133 11000000.00010000.00000101.10000 101Netmask: 255.255.255.248 = 29 11111111.11111111.11111111.11111 000

Partie rseau : 29 bits - partie hte : 3bits

Q8. Soit l'adresse 172.16.5.10/28. Quel est le masque rseau correspondant ?

Correction :Address: 172.16.5.10 10101100.00010000.00000101.0000 1010Netmask: 255.255.255.240 = 28 11111111.11111111.11111111.1111 0000

Masque rseau : 255.255.255.240

Q9. On attribue le rseau 132.45.0.0/16. Il faut redcouper ce rseaux en 8 sous-rseaux.

a. Combien de bits supplmentaires sont ncessaires pour dnir huit sous-rseaux ?

b. Quel est le masque rseau qui permet la cration de huit sous-rseaux ?

c. Quelle est l'adresse rseau de chacun des huit sous-rseaux ainsi dnis ?

d. Quelle est la plage des adresses utilisables du sous-rseau numro 3 ?

e. Quelle est l'adresse de diffusion du sous-rseau numro 4 ?

Correction :Address: 132.45.0.0 10000100.00101101. 00000000.00000000Netmask: 255.255.0.0 = 16 11111111.11111111. 00000000.00000000

Adressage IPv4 11

Adressage IPv4

a. Pour dcouper l'adresse rseau de dpart en huit sous-rseaux, 3 bits supplmentaires sontncessaires (2^3 = 8).

b. Le nouveau masque rseau est 255.255.224.0Address: 132.45.0.0 10000100.00101101.000 00000.00000000Netmask: 255.255.224.0 = 19 11111111.11111111.111 00000.00000000

c. Pour obtenir la liste des huit adresses de sous-rseaux, on construit la table descombinaisons binaires sur les 3 bits supplmentaires du masque rseau.

Numro 0 : 10000100.00101101.000 00000.00000000 soit 132.45.0.0Numro 1 : 10000100.00101101.001 00000.00000000 soit 132.45.32.0Numro 2 : 10000100.00101101.010 00000.00000000 soit 132.45.64.0Numro 3 : 10000100.00101101.011 00000.00000000 soit 132.45.96.0Numro 4 : 10000100.00101101.100 00000.00000000 soit 132.45.128.0Numro 5 : 10000100.00101101.101 00000.00000000 soit 132.45.160.0Numro 6 : 10000100.00101101.110 00000.00000000 soit 132.45.192.0Numro 7 : 10000100.00101101.111 00000.00000000 soit 132.45.224.0

d. Adresse du sous-rseau numro 3 : 132.45.96.0Network: 132.45.96.0/19 10000100.00101101.011 00000.00000000HostMin: 132.45.96.1 10000100.00101101.011 00000.00000001HostMax: 132.45.127.254 10000100.00101101.011 11111.11111110

e. Adresse de diffusion du sous-rseau numro 4 : 132.45.159.255Network: 132.45.128.0/19 10000100.00101101.100 00000.00000000HostMin: 132.45.128.1 10000100.00101101.100 00000.00000001HostMax: 132.45.159.254 10000100.00101101.100 11111.11111110Broadcast: 132.45.159.255 10000100.00101101.100 11111.11111111

Q10. On attribue le rseau 200.35.1.0/24. Il faut dnir un masque rseau tendu qui permette deplacer 20 htes dans chaque sous-rseau.

a. Combien de bits sont ncessaires sur la partie hte de l'adresse attribue pour accueillirau moins 20 htes ?

b. Quel est le nombre maximum d'adresses d'hte utilisables dans chaque sous-rseau ?

c. Quel est le nombre maximum de sous-rseaux dnis ?

d. Quelles sont les adresses de tous les sous-rseaux dnis ?

e. Quelle est l'adresse de diffusion du sous-rseau numro 2 ?

Correction :

a. Il est ncessaire de rserver un minimum de 5 bits pour pouvoir dnir au moins 20adresses d'hte. Sachant que l'espace total d'adressage occupe 32 bits, il reste 27 bits pourla partie rseau (32 - 5 = 27).

b. La relation entre le nombre de bits (n) de la partie hte d'une adresse IPv4 et le nombred'adresses utilisables est : 2^n - 2. Les deux combinaisons retires sont l'adresse de rseau(tous les bits de la partie hte 0) et l'adresse de diffusion (tous les bits de la partie hte 1).

Dans le cas prsent, avec 5 bits d'adresses pour la partie hte, le nombre d'adressesutilisables est 30 (2^5 - 2 = 30).

c. Le masque du rseau attribu occupe 24 bits et le masque tendu 27 bits (voir questionprcdente). Le codage des adresses de sous-rseau utilise donc 3 bits. Avec 3 bits, on peutcoder 8 (2^3) combinaisons binaires soit 8 sous-rseaux.

Adressage IPv4 12

Adressage IPv4

d. Pour obtenir la liste des huit adresses de sous-rseaux, on construit la table descombinaisons binaires sur les 3 bits supplmentaires du masque rseau.

Numro 0 : 11001000.00100011.00000001.000 00000 soit 200.35.1.0Numro 1 : 11001000.00100011.00000001.001 00000 soit 200.35.1.32Numro 2 : 11001000.00100011.00000001.010 00000 soit 200.35.1.64Numro 3 : 11001000.00100011.00000001.011 00000 soit 200.35.1.96Numro 4 : 11001000.00100011.00000001.100 00000 soit 200.35.1.128Numro 5 : 11001000.00100011.00000001.101 00000 soit 200.35.1.160Numro 6 : 11001000.00100011.00000001.110 00000 soit 200.35.1.192Numro 7 : 11001000.00100011.00000001.111 00000 soit 200.35.1.224

e. L'adresse de diffusion du sous-rseau numro 2 correspond la combinaison binaire pourlaquelle tous les bits de la partie hte sont 1 et l'adresse rseau 200.35.1.64.Address: 200.35.1.64 11001000.00100011.00000001.010 00000Netmask: 255.255.255.224 = 27 11111111.11111111.11111111.111 00000Broadcast: 200.35.1.95 11001000.00100011.00000001.010 11111

Cette adresse de diffusion correspond l'adresse du sous-rseau suivant moins 1. Partantde l'adresse du sous-rseau numro 3 : 200.35.1.96 on enlve 1 pour obtenir l'adresse dediffusion du sous-rseau numro 2 : 200.35.1.95.

Q11. On attribue le rseau 140.25.0.0/16 et on tudie le dploiement de sous-rseaux avec desmasques rseau de longueur variable ou Variable Length Subnet Mask (VLSM). Voici le schmade dcoupage de ces sous-rseaux.

Pour aboutir ce dcoupage en sous-rseaux, le premier travail consiste diviser le prxerseau initial en 8 sous-rseaux de mme taille. Parmi ces 8 sous-rseaux, le rseau numro 1est nouveau dcoup en 32 sous-rseaux et le rseau numro 6 en 16 sous-rseaux. Enn, lesous-rseau numro 14 du dernier sous-ensemble est lui mme dcoup en 8 sous-rseaux.

a. Quelle est la liste des adresses des 8 sous-rseaux issus du dcoupage de premier niveau ?

b. Quelle est la plage des adresses utilisables pour le sous-rseau numro 3 ?

c. Quelle est la liste des adresses des 16 sous-rseaux obtenus partir du sous-rseau numro6 ?

d. Quelle est la plage des adresses utilisables pour le sous-rseau numro 6 - 3 ?

e. Quelle est l'adresse de diffusion du sous-rseau numro 6 - 5 ?

f. Quelle est la plage des adresses utilisables pour le sous-rseau numro 6 - 14 - 2 ?

g. Quelle est l'adresse de diffusion du sous-rseau numro 6 - 14 - 5 ?

Correction :

a. La masque du rseau attribu occupe 16 bits et il faut utiliser 3 bits supplmentaires pourdnir 8 sous-rseaux. On liste donc les adresses des rseaux obtenus avec un masque sur19 bits.

Numro 0 : 10001100.00011001.000 00000.0000000 soit 140.25.0.0

Adressage IPv4 13

Adressage IPv4

Numro 1 : 10001100.00011001.001 00000.0000000 soit 140.25.32.0Numro 2 : 10001100.00011001.010 00000.0000000 soit 140.25.64.0Numro 3 : 10001100.00011001.011 00000.0000000 soit 140.25.96.0Numro 4 : 10001100.00011001.100 00000.0000000 soit 140.25.128.0Numro 5 : 10001100.00011001.101 00000.0000000 soit 140.25.160.0Numro 6 : 10001100.00011001.110 00000.0000000 soit 140.25.192.0Numro 7 : 10001100.00011001.111 00000.0000000 soit 140.25.224.0

b. La plage des adresses utilisables pour le sous-rseau numro 3 (140.25.96.0/19 est obtenueen ajoutant 1 l'adresse de ce rseau et en soustrayant 2 l'adresse du rseau suivant.Network: 140.25.96.0/19 10001100.00011001.011 00000.00000000HostMin: 140.25.96.1 10001100.00011001.011 00000.00000001HostMax: 140.25.127.254 10001100.00011001.011 11111.11111110

c. La masque du sous-rseau numro 6 occupe 19 bits et il faut utiliser 4 bits supplmentairespour dnir 16 sous-rseaux. On liste donc les adresses des rseaux obtenus avec unmasque sur 23 bits.

Numro 00 : 10001100.00011001.1100000 0.00000000 soit 140.25.192.0Numro 01 : 10001100.00011001.1100001 0.00000000 soit 140.25.194.0Numro 02 : 10001100.00011001.1100010 0.00000000 soit 140.25.196.0Numro 03 : 10001100.00011001.1100011 0.00000000 soit 140.25.198.0Numro 04 : 10001100.00011001.1100100 0.00000000 soit 140.25.200.0Numro 05 : 10001100.00011001.1100101 0.00000000 soit 140.25.202.0Numro 06 : 10001100.00011001.1100110 0.00000000 soit 140.25.204.0Numro 07 : 10001100.00011001.1100111 0.00000000 soit 140.25.206.0Numro 08 : 10001100.00011001.1101000 0.00000000 soit 140.25.208.0Numro 09 : 10001100.00011001.1101001 0.00000000 soit 140.25.210.0Numro 10 : 10001100.00011001.1101010 0.00000000 soit 140.25.212.0Numro 11 : 10001100.00011001.1101011 0.00000000 soit 140.25.214.0Numro 12 : 10001100.00011001.1101100 0.00000000 soit 140.25.216.0Numro 13 : 10001100.00011001.1101101 0.00000000 soit 140.25.218.0Numro 14 : 10001100.00011001.1101110 0.00000000 soit 140.25.220.0Numro 15 : 10001100.00011001.1101111 0.00000000 soit 140.25.222.0

d. La plage des adresses utilisables pour le sous-rseau numro 6 - 3 (140.25.198.0/23 estobtenue en ajoutant 1 l'adresse de ce rseau et en soustrayant 2 l'adresse du rseausuivant.Network: 140.25.198.0/23 10001100.00011001.1100011 0.00000000HostMin: 140.25.198.1 10001100.00011001.1100011 0.00000001HostMax: 140.25.199.254 10001100.00011001.1100011 1.11111110

e. L'adresse de diffusion du sous-rseau numro 6 - 5 est obtenue en soustrayant 1 l'adressedu sous-rseau numro 6 - 6.Network: 140.25.202.0/23 10001100.00011001.1100101 0.00000000Broadcast: 140.25.203.255 10001100.00011001.1100101 1.11111111

f. L'adresse du sous-rseau numro 6 - 14 est donne dans la liste ci-dessus : 140.25.220.0/23.Comme ce sous-rseau est lui mme dcoup en 8 nouveau sous-rseaux, le masque occupe26 bits. En suivant la mme mthode que dans les cas prcdents, on obtient l'adressedu sous-rseau numro 6 - 14 - 2 : 140.25.220.128/26. On en dduit la plage des adressesutilisables.Network: 140.25.220.128/26 10001100.00011001.11011100.10 000000HostMin: 140.25.220.129 10001100.00011001.11011100.10 000001HostMax: 140.25.220.190 10001100.00011001.11011100.10 111110

g. L'adresse de diffusion du sous-rseau numro 6 - 5 est obtenue en soustrayant 1 l'adressedu sous-rseau numro 6 - 14 - 6.

Adressage IPv4 14

Adressage IPv4

Network: 140.25.221.64/26 10001100.00011001.11011101.01 000000Broadcast: 140.25.221.127 10001100.00011001.11011101.01 111111

Q12. Alice est au bord de la crise de nerfs ! Aucun des messages envoys Bob n'est arriv destination. Bob est lui aussi sur le point de craquer ! Il essaie dsesprment d'envoyer desmessages Alice sans succs. Il faut absolument faire quelque chose pour les aider.

Quelle erreur a t commise dans l'affectation des adresses (et|ou) des masques rseau ?

Proposer une solution pour rendre les communications possibles.

Correction :

On tudie les plages d'adresses utilisables pour chacun des rseaux : le LAN d'Alice, la liaisonWAN et le LAN de Bob.

a. L'espace d'adressage du LAN d'Alice a les limites suivantes.Network: 172.16.68.192/27 10101100.00010000.01000100.110 00000HostMin: 172.16.68.193 10101100.00010000.01000100.110 00001HostMax: 172.16.68.222 10101100.00010000.01000100.110 11110

Les adresses affectes aux interfaces du poste de travail et du routeur sont bien comprisesdans les limites du rseau 172.16.68.192/27. Le problme ne vient pas de ce rseau.

b. L'espace d'adressage de la liaison WAN a les limites suivantes.Network: 172.16.68.224/28 10101100.00010000.01000100.1110 0000HostMin: 172.16.68.225 10101100.00010000.01000100.1110 0001HostMax: 172.16.68.238 10101100.00010000.01000100.1110 1110

Les adresses affectes aux interfaces WAN des deux routeurs sont bien comprises dans leslimites du rseau 172.16.68.224/28. Les adresses de rseau du LAN d'Alice et de la liaisonWAN ne se recouvrent pas. Le problme ne vient pas non plus de ce rseau.

c. L'espace d'adressage du LAN de Bob a les limites suivantes.Network: 172.16.68.224/27 10101100.00010000.01000100.111 00000HostMin: 172.16.68.225 10101100.00010000.01000100.111 00001HostMax: 172.16.68.254 10101100.00010000.01000100.111 11110

Si les adresses affectes aux interfaces du poste de travail et du routeur de Bob sont biencomprises dans les limites du rseau 172.16.68.224/27, le LAN de Bob et la liaison WANpartagent le mme espace d'adressage. Le routeur de Bob est donc bien incapable deprendre une dcision d'acheminement des paquets d'un rseau vers l'autre. Le problmevient donc de ce dernier rseau.

Une solution simple consiste complter le masque rseau du LAN de Bob de faon ce qu'iln'y ait plus chevauchement avec la liaison WAN. Avec un masque sur 29 bits on aurait lescaractristiques suivantes. Alice et Bob pourraient enn changer des messages.Network: 172.16.68.248/29 10101100.00010000.01000100.11111 000HostMin: 172.16.68.249 10101100.00010000.01000100.11111 001HostMax: 172.16.68.254 10101100.00010000.01000100.11111 110

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Adressage IPv4

10.En guise de conclusion

Cette prsentation tant limite l'adressage du protocole de couche rseau IP en version 4, elle peuttre complte par une tude des mcanismes de fonctionnement du protocole partir des documentssuivants.

Modlisations rseauLe document Modlisations rseau compare les deux principaux modles : OSI et TCP/IP puisprsente une synthse baptise modle contemporain associant les avantages de chacun.

Internet Assigned Numbers Authority, IANAL'Internet Assigned Numbers Authority (IANA) est l'organisme, situ au sommet de l'Internet,charg de l'attribution des plages d'adresses IP, de l'enregistrement des numros de ports desprotocoles et des serveurs de noms de domaines de niveau haut.

Guide Pratique du NAT sous LinuxGuide Pratique du NAT : ce document dcrit comment raliser du camouage d'adresse IP, unserveur mandataire transparent, de la redirection de ports ou d'autres formes de traductiond'adresse Rseau (Network Address Translation ou NAT) avec le noyau Linux.

Conguration d'une interface rseauLe support Conguration d'une interface de rseau local dcrit pas pas les tapes de congurationd'une interface rseau sur un systme GNU/Linux.

Documents standards RFC sur le dcoupage en sous-rseaux

RFC950 Internet Standard Subnetting Procedure : ce document traite de l'utilit des sous-rseaux(subnets). Ce sont des sous-ensembles logiques d'un rseau Internet unique.

l'poque de la publication de ce document, les protocoles de routage tels que RIPv1 utilisaient laclasse du rseau rout dans les mcanismes d'acheminement des paquets IP. L'usage du premiersous-rseau all-zeros tait exclu sachant qu'il tait impossible de distinguer l'adresse rseau durseau complet de l'adresse de ce premier sous-rseau. L'usage du dernier sous-rseau (all-ones)tait aussi exclu sachant qu'il tait impossible de distinguer l'adresse de diffusion du rseau del'adresse de ce dernier sous-rseau.

RFC1878 Variable Length Subnet Table For IPv4 : ce document apporte une clarication sur lesdifcults relatives au dcoupage en sous-rseaux des rseaux IP. Il fournit une table standardde sous-rseaux.

Depuis la publication de ce document, il est possible d'utiliser l'ensemble des sous-rseauxsachant que les protocoles de routage vhiculent le masque que chaque entre de rseau.

Documents standards RFC sur le routage inter-domaine sans classe

RFC1517 Applicability Statement for the Implementation of Classless Inter-Domain Routing(CIDR) : point de dpart des discussions au sein de l'IETF sur une rforme de la gestion de l'espaced'adressage IP partir des 3 arguments avancs au dbut des annes 90 : puisement de l'espaced'adressage de classe B du fait de l'absence de classe de taille intermdiaire entre classe B etclasse A, surcharge des tables de routage des routeurs de l'Internet et puisement de l'espaced'adressage IP sur 32 bits..

RFC1518 An Architecture for IP Address Allocation with CIDR : cet article fournit unearchitecture et un plan d'affectation des adresses IP sur l'Internet. Cette architecture et le plansont prvus pour jouer un rle important en orientant l'Internet vers l'affectation d'adresses avecune stratgie d'agrgation.

RFC1519 Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and AggregationStrategy : cette note discute des stratgies d'affectation d'adresses IP de l'espace existant dans lebut de prserver l'espace d'adressage et de limiter la croissance explosive des tables de routagedans les routeurs sans route par dfaut.

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Adressage IPv4

RFC1520 Exchanging Routing Information Across Provider Boundaries in the CIDREnvironment : le but de ce document est double. D'abord, il dcrit diverses solutions pourchanger l'information de routage inter-domaine travers les limites d'un domaine dans lecas o un du domaine est CIDR-capable et l'autre pas. Ensuite, il traite des consquencesde l'utilisation des protocoles de routage inter-domaine (BGP-4, IDRP) dans le routage intra-domaine.

Documents standards RFC sur la traduction d'adresses

RFC1631 The IP Network Address Translator (NAT) : ce document propose une autre solution court terme (ndt. Pour rpondre au problme de saturation de l'espace d'adressage IPv4 en1994), la rutilisation d'adresse, qui complte le routage inter-domaine sans classe (CIDR). Lasolution de rutilisation d'adresse consiste placer des traducteurs d'adresse de rseau (NAT)aux frontires des rseaux d'extrmits (stub networks).

RFC1918 Address Allocation for Private Internets : ce document dcrit l'attribution d'adressepour les rseaux privs. L'attribution permet la pleine connectivit de couche rseau parmi tousles centres serveurs l'intrieur d'une entreprise aussi bien que parmi tous les centres serveurspublics de diffrentes entreprises.

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Adressage IPv4Table des matires1.Copyright et Licence2.Le protocole IP de la couche Rseau3.Le format des adresses IP4.Les classes d'adresses5.Le dcoupage d'une classe en sous-rseaux6.Le routage inter-domaine sans classe7.Un exemple pratique8.Les rseaux privs & la traduction d'adresses (NAT)9.Exercices sur l'adressage IPv410.En guise de conclusion