Adressage IP

Eugen DeduIUT Belfort­Montbéliard, R&T1, France

http://lifc.univ­fcomte.fr/~dedumai 2006

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Plan

● Classes d'adressage– adresses privées– sous­adressage– masques– sur­adressage (CIDR)

● Plan (d'adressage) IP● Multicast● DHCP (découverte de paramètres réseau)

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Adresses IP, introduction

● Sur 4 octets● Unique par ordinateur connecté à Internet

– exceptions : NAT, adresses privées etc., voir plus tard

● Attention : comme déjà dit, deux adresses IP voisines peuvent avoir des noms DNS différents (aucune liaison de groupe)

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Tables de routage, rappel

● Toute machine a une table de routage● Elle spécifie pour chaque destination (adresse IP de 

destination du paquet) le routeur suivant auquel acheminer le paquet :– 201.5.6.* ­– 131.1.*.* 14.5.4.3– 3.*.*.* 56.5.5.5– default 90.5.43.43

● Plus d'informations : voir plus tard

201.5.6.3

14.5.4.3

56.5.5.5

90.5.43.43

5

Décomposition des adresses IP

● Si les adresses IP n'étaient pas regroupées, les tables de routage seraient très grandes

● => Décomposition de l'adresse IP en partie réseau et partie machine dans le réseau– restriction : toutes les machines dans un réseau doivent avoir la 

même partie réseau

Partie réseau Partie hôte

Utilisée pour le routageUtilisée pour identifier la machine

à l'intérieur du réseau

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Classes d'adressage

● A, B, C : unicast (classes générales), à écrire sur papier !● D : multicast, voir plus tard● E : réservée (usages futurs)

0

1 0

1 1 0

A

B

C

1 1 1 0D

1 1 1 1E

8 16 240

http://en.wikipedia.org/wiki/Classful­network

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Nombre de réseaux et de machines

● A : de 0.0.0.0 à 127.255.255.255– 7 bits réseau => 2^7 = 128 réseaux– 24 bits hôte => 2^24 = 16 Mhôtes / réseau

● B : de 128.0.0.0 à 191.255.255.255– 14 bits réseau => 2^14 = 4096 réseaux– 16 bits hôte => 2^16 = 65536 hôtes / réseau

● C : de 192.0.0.0 à 223.255.255.255– 21 bits réseau => 2^21 = 2 Mréseaux– 8 bits hôte => 256 hôtes / réseau

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Classes, exemples

● Donnez la classe, la partie réseau et la partie hôte de :– 65.4.6.34– 129.5.4.3– 205.6.5.76

● Erreurs :– 23.257.6.5 n'est pas une adresse IP– 241.54.6.54 n'est pas une adresse IP utilisable

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Attribution des adresses IP

● Un organisme central, NIC, gère l'attribution des adresses● Acheter : combien, d'où● Le responsable d'une adresse IP : http://ws.arin.net/whois

– ex. : 82.238.108.175 : Proxad / Free SAS, ccs25­1 (montbéliard)

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Adresses spéciales dans un réseau : réseau et diffusion

● Adresse réseau : tous les bits de l'adresse hôte sont à 0– utilisée seulement dans les tables de routage– ne peut pas être adresse d'un hôte (évite les ambiguïtés)

● Adresse de diffusion (broadcast) : tous les bits de l'adresse hôte sont à 1– toutes les machines du réseau le reçoivent

● Adresse du routeur, par convention : adr diffusion ­ 1● Ex. : pour l'adresse 82.238.108.175, classe A :

– réseau : 82.0.0.0, diff : 82.255.255.255 et rout : 82.255.255.254

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Adresses spéciales : 0, 127, 255

● 0.0.0.0 : si rien n'est connu● Adresse réseau = 0 : réseau local (s'il n'est pas connu)● 127.*.*.* : boucle locale (loopback) => l'hôte lui­même

– utile pour faire des tests sur une seule machine– une fois arrivé dans la couche IP, le paquet remonte sans 

passer par le réseau (TODO dessin)

● 255.255.255.255 : diffusion sur le réseau local– quelle est la différence par rapport à l'adresse diffusion d'un 

réseau ?

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Adresses privées, besoin

● Besoins, ex. :– création d'un grand réseau avec liaison extérieure, mais peu 

d'adresses IP disponibles, e.g. :● 1 classes C achetée, mais 500 ordinateurs à connecter à Internet● 32 classes C achetées, mais plus de 32*256 ordinateurs connectés à 

Internet (notre Université)

– création d'un réseau inaccessible depuis l'extérieur

● Solution : utilisation de certaines adresses, privées– privées = privées à un organisme, utilisables qu'en interne– les mêmes adresses privées peuvent se trouver ailleurs

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Adresses privées, format

● Existent dans chacune des classes● A : 10.*.*.*, donc de 10.0.0.0 à 10.255.255.255

– 1 réseau de 2^24 hôtes

● B : 172.16­31.*.*, donc de 172.16.0.0 à 172.31.255.255– 16 réseaux de 2^16 hôtes chacun

● C : 192.168.*.*, donc de 192.168.0.0 à 192.168.255.255– 256 réseaux de 256 hôtes chacun

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Adresses privées, caractéristiques

● Adresse non privée = adresse publique● Non routables par les routeurs extérieurs

– sûreté : si par erreur les paquets vont Internet, ils sont détruits (car non routés)

– mais on peut configurer les routeurs internes pour les router à l'intérieur du site

● Problèmes des machines avec adresse IP privée :– elles sont inaccessibles depuis l'extérieur– mais elles peuvent initier des connexion vers Internet, avec 

NAT, voir plus tard

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Sous­adressage, besoin● Besoins :

– augmentation du nombre de réseaux (doublement tous les 9 mois, comer, p.173)

– pour beaucoup d'organismes une classe C est trop petite et une classe B trop grande => ils préfèrent utiliser des classes B => gaspillage (50 % des réseaux B avaient moins de 50 hôtes, tanenbaum, p. 476)

● => raréfaction des classes B, mais disponibilité des A et C● IPv6 (voir plus tard) fournit beaucoup plus d'adresses, 

mais, en attendant, d'autres mécanismes ont vu le jour● Solution : sous­adressage, apparu début des années 80

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Sous­adressage

Internet

Sous­réseau 128.1.1.0

Sous­réseau 128.1.2.0

Vers réseau 128.1.0.0

128.1 0.0

128.1 0

128.1 2

1

0● Les routeurs extérieurs peuvent  ne pas connaître le sous­adressage● Ils utilisent les 2 premiers octets

● Les routeurs intérieurs au site  connaissent le sous­adressage● Ils utilisent le 3ème octet

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Notion de masque

● À l'intérieur du site, l'adresse IP seule ne permet plus de trouver la partie réseau et la partie hôte => il faut rajouter un paramètre : le masque

● Le masque de sous­adressage spécifie le nombre de bits de l'adresse IP représentant la partie réseau– ex. : 25 signifie que les 25 premiers bits font la partie réseau

● Inconvénient : un sous­réseau contient forcément 1/2^n adresses du réseau original

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Écriture du masque

● Soit le paramètre lui­même (un nombre)– utilisé plus en théorie– 205.65.4.74/26 => quelles sont les parties réseau et hôte ?– 67.5.4.43/13

● Soit 4 octets, que de 1 suivis que de 0, le paramètre étant le nombre de 1 (opération ET logique)– utilisé plus en pratique, sur les routeurs– 255.255.255.192 : 26 fois 1– 255.248.0.0 : 13 fois 1

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Masque, visualisation

0

192

191

127128

255

● Supposons le réseau 200.165.54.0 divisé en :– 1 sous­réseau /25 de 0 à 127– 2 sous­réseaux /26 de 128 à 191 et de 192 à 255

● Trouvez :– la première adresse– la dernière adresse– le nombre d'adresses– ...

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Masque, erreurs

● 200.7.6.0/23 (trop peu de bits)● 11111110.11111111.11110000.00000000 (0 entre des 1)●

● 65.7.0.5 n'est pas une adresse de réseau (mais une adresse hôte)

● 13.0.54.128/24 n'est pas une adresse réseau non plus (un bit 1 sur les bits 0 du masque)

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Sous­adressage, adresse réseau et diffusion

● Pareil que précédemment, c'est­à­dire que tous les bits de la partie hôte sont :– des bits 0 pour obtenir l'adresse réseau– des bits 1 pour obtenir l'adresse de diffusion

● Pour le routeur, par convention : adresse diffusion ­ 1● Ex. : 129.54.129.50/17 (http://jodies.de/ipcalc)

– masque : 11111111.11111111.10000000.00000000– adresse IP : 10000001.00110110.10000001.00110010– adresse rés : 10000001.00110110.10000000.00000000– adresse diff : 10000001.00110110.11111111.11111111

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Sous­adressage, adresse réseau et diffusion

● L'adresse réseau du réseau est utilisée par les routeurs extérieurs au site

● Les adresses réseau des sous­réseaux sont utilisées par les routeurs connaissant la division en sous­réseaux

● L'adresse diffusion du réseau ne correspond plus à tout le réseau, mais au sous­réseau qui la contient– on ne peut pas diffuser à plusieurs sous­réseaux en même 

temps

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Sur­adressage

● Vers 1993 il devient évident que les classes B (même avec sous­adressage) ne suffisent plus (TODO graphique avec l'utilisation des classes A, B et C)

● Un organisme reçoit, au lieu d'une classe B, plusieurs classes C

● => augmentation de la table de routage globale (des SC)● Le sur­adressage permet de réduire les tables de 

routage

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Sur­adressage : CIDR

● CIDR, Classless Inter­Domain Routing (adressage sans classe), en 1993, est un tel mécanisme de sur­adressage

● Supposons un organisme avec 192.5.48.0 ­ 192.5.51.0● On ajoute un paramètre (une colonne aux tables de 

routage extérieures), appelé masque– pour l'exemple ci­dessus : 255.255.252.0 (derniers deux bits du 

3ème octet à 0)

● Restrictions :– classes contiguës– nombre de classes = puissance de 2

25

Sur­adressage vs. sous­adressage

● Même si ressemblants, ne pas confondre les deux types de masque :– masque de sous­adressage : utilisé par les routeurs intérieurs, 

pour diviser un réseau– masque de sur­adressage : utilisé par les routeurs extérieurs, 

pour regrouper des réseaux et réduire leurs tables de routage

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Plan d'adressage IP

● Un site a certaines adresses IP à utiliser● Faire le plan (d'adressage) IP d'un site = spécifier 

l'adresse réseau + le masque de chaque (sous­)réseau● Règle : on peut diviser un réseau en sous­réseaux 

comme on veut, à condition que les sous­réseaux ne se chevauchent pas

193.5.4.0  / 25

193.5.4.128 / 26

193.5.4.192 / 26Internet

193.5.4.16  / 25

193.5.4.128 / 26

193.5.4.160 / 27Internet

2 erreurs !Ok

27

Multicast

● Imaginons un film sur Arte streamé en direct sur des milliers d'ordinateurs (freebox par ex.)

Unicast MulticastUn paquet par lien

=> Grande réduction de la charge des liens

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Multicast

● Rappel : diffusion (broadcast) = toutes les machines d'un réseau reçoivent le paquet

● Multicast (diffusion sélective) = que certaines machines reçoivent le paquet– les machines peuvent se trouver sur des réseaux distincts– utilisé principalement pour la transmission vidéo en direct

● En multicast un paquet est transporté une seule fois par lien– il est multiplié lorsqu'il doit être envoyé sur plusieurs liens– => grande réduction de la charge sur le réseau 

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Multicast, enregistrement/désabonnement

● Inscription à une adresse :– un hôte (avec une adresse A, B ou C) annonce son inscription 

à une certaine adresse de classe D à son routeur, qui a son tour annonce les autres routeurs

● Désabonnement à une adresse :– tout routeur scrute régulièrement ses RL ; si aucun hôte ne 

répond, le routeur cesse d'émettre des informations multicast

● IGMP, protocole utilisé entre les routeurs multicast

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Multicast, restriction

● Restriction : les routeurs impliqués doivent activer le multicast– ils envoient un paquet multicast sur toutes les interfaces sur 

lesquelles il y a des machines abonnées

● À présent, peu de routeurs sur Internet ont le multicast activé

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DHCP, besoins

● Pour configurer un ordinateur en réseau, les paramètres suivants sont nécessaires :– son adresse IP– le masque de sous­réseau– adresse IP du routeur par défaut (nécessaire pour sa table de 

routage)– le serveur de nom (DNS)– (l'administrateur peut en rajouter d'autres)

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DHCP, besoins (2)

● Grand réseau, e.g. 100 ordinateurs :– difficile de configurer/modifier les adresses IP, e.g. pour une 

machine nouvelle

● Machine qui change souvent d'adresse, e.g. ordinateur portable

● Connexions temporaires à Internet– ex. : étudiants qui viennent avec leurs portables à l'école : 1000 

étudiants, mais seulement 200 en même temps

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DHCP, idée

● DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol– extension de BOOTP, qu'on ne présente pas– beaucoup flexible que RARP

● Idée : à partir de son adresse MAC, un ordinateur trouve tous ses paramètres réseau

● DHCP : au­dessus d'UDP (couche application), donc haut niveau, ports 67 et 68

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DHCP, échange des messages

DHCPDISCOVERdest : 255.255.255.255

src : 0.0.0.0

DHCPOFFERdest : 255.255.255.255

src : son adresse

DHCPACKdest : 255.255.255.255

src : 0.0.0.0

DHCPREQUESTdest : 255.255.255.255

src : 0.0.0.0

Client Serveur

Si plusieurs serveurs répondent,le client choisit celui qu'il veut

L'adresse IP qu'il vient d'affectern'est pas encore connue par le client

Temps

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DHCP, gestion sur le serveur

● L'administrateur demande à l'utilisateur son adresse MAC– mais ce n'est pas obligatoire

● Il la met dans le serveur, avec tous les paramètres associés– serveur de notre pôle : lactel

● 3 types de configurations sur le serveur :– manuelle : adresse spécifique pour chaque ordinateur– automatique : adresse nouvelle définitive lors de la 1ère 

connexion du client– dynamique : adresse temporaire quelconque

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DHCP, gestion sur le client

● Chaque fois que la machine démarre, un client DHCP est lancé qui récupère tous les paramètres– client linux : dhclient

● L'adresse IP obtenue est temporaire– le temps est spécifié par le serveur

● généralement, entre quelques heures et plusieurs jours

– résiliation avant expiration possible

● Le client DHCP continue à s'exécuter et, vers la fin de la période, demande au serveur s'il peut continuer à utiliser son adresse IP

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DHCP et le DNS (ne pas faire)

● DHCP ne fournit pas le nom aussi● Il doit être géré manuellement (comer p.524, mais peut­

être cela a changé)● Problèmes, voir comer p.524­525

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Résumé

● Quatre classes : A, B, C, D– adresses spéciales : 0, 127, 255– adresses publiques et privées– adresses réseau et diffusion

● Sous­adressage : utilisation d'une seule classe pour plusieurs organismes– masque : nombre de bits dans la partie réseau de l'adresse

● Sur­adressage : utilisation de plusieurs classes sur une seule entrée dans la table de routage

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Résumé (2)

● Multicast : optimise les ressources réseau en envoyant un seul exemplaire du paquet pour plusieurs destinations

● DHCP : retrouve les paramètres réseau à distance, depuis le réseau (pas besoin de configuration manuelle des machines)