Les Rseaux Informatiques Couche Rseau Protocoles IP Laurent

Les Réseaux Informatiques Couche Réseau Protocoles IP, … Laurent JEANPIERRE 2005 - 2006 Département Informatique

Contenu du cours l Introduction l Adresses IP l Routage entre réseaux l Notion de masque de sous-réseau l Fragmentation l La trame IP l Protocole ICMP l Protocole IGMP Département Informatique 2

Rôles de la couche OSI. 3 l Couche réseau l l l Couche abstraite Donnée Paquet 2 modes l Connecté l l Réseau Non connecté IP LLC Inter réseaux MAC l l X 25 l l Routage Fragmentation Couche Physique Département Informatique 3

Fondations et Besoins l La couche 2 permet : l l Transfert de données entre machines Adressage d’une ou plusieurs machines précises Qualité de service (temps de réponse & débit) MAIS : l MTU limité Et les données volumineuses ? l Round Trip Delay limité l l l Longueur du réseau limitée Nombre de stations limité Une seule trame par réseau à chaque instant Département Informatique 4

Une solution ? l Fragmenter le réseau l l l Avantages l l l Réseaux physiquement séparés Liens d’un réseau à un autre Une trame par réseau à chaque instant Chaque réseau a une petite taille Inconvénients l l Diffusion active des données Comment atteindre une machine donnée ? Département Informatique 5

Fragmentation des réseaux l Réseau locaux : Adresse MAC unique au monde l Diffusion passive l l Réseau fragmenté l Séparation physique Avantages des réseaux locaux l Pas de communication de réseau en réseau l l Séparation logique l Qui appartient à quel réseau ? Département Informatique 6

Adresses Logiques l Adresses MAC uniques mais… Équipements différents sur un même réseau l Équipements identiques sur différents réseaux l l Besoin d’adresses logiques Non liées au matériel l Identifiant un équipement de façon unique l Regroupant logiquement les machines l Adresses IP l Département Informatique 7

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Adresses IP l Adresses uniques au Monde Délivrées par le Network Information Center l 32 bits, 4 294 967 296 adresses uniques l XXX l Regroupement logique : @ = N° réseau + N° machine Même réseau Même préfixe l Combien de réseaux, combien de machines ? l Département Informatique 9

Classes d’adresses l Besoins différents Réseaux de 3 -4 machines l Réseaux de 1000+ machines l l 5 classes définies A : 0 yyyyyyy. x. x. x l B : 10 yyyyyy. x. x (épuisées) l C : 110 yyyyyyyy. x (cf. CIDR) l D : 1110 yyyy. Y. Y. Y (multicast) l E : 11110 yyy. Y. Y. Y (réservées) l Département Informatique 10

Le NIC l Attribution centralisée Fournit des numéros de réseaux l Numéros uniques garantis l Réseaux privés l 127. 0. 0. 1 (Loop-back) 10. 0/8, 172. 16. 0. 0/12, 192. 168. 0. 0/16 l Numéros de machines non donnés… Charge de l’administrateur du réseau l Adresses Web www. internic. net, www. inana. org Département Informatique 11

Identification IP d’une machine l Envoi d’un message à une machine @ IP fournie l Même réseau l Comment joindre cette machine ? l l Réseau Ethernet / Token Ring l @ MAC nécessaire l Address Request Protocol (ARP) l Traduit IP MAC Département Informatique 12

Protocole ARP l Broadcast un appel à machine… @source Ethernet = @émetteur l @destination Ethernet = FF-FF-FF-FF l Type = 0806 H l Données = l Matériel Protocole 2 2 Taille Matériel Protocole 1 1 OP @Matériel @Protocole Source Cible 2 l Réponse : l Même trame, champs remplis par machine cible Département Informatique 13

Exemple ARP Matériel 0001 Protocole 0800 2 2 Taille 6 4 Matériel Protocole 1 1 OP 1 @Matériel 02 -60 -8 C @Protocole 192. 168. @Matériel @Protocole 192. 168. D 9 -D 8 -D 2 Source 223. 208 Source Cible 223. 207 Cible 2 6 4 • Emission de la trame en Broadcast • La machine 192. 168. 223. 207 se reconnaît 2 02 -60 -8 C D 9 -E 3 -ED • Recopie de l’entête de la trame • Inversion des champs source & destination • Ajout de l’adresse matérielle • Marque la ‘réponse ARP’ • Envoi de la trame - réponse Département Informatique 14

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Routage des paquets l Comment trouver son chemin ? l Seule donnée disponible : @ IP l Utilisation des routeurs Appareils spécialisés dans le routage l Plusieurs interfaces réseaux l « Plan » du réseau : Table de routage l l Et si plusieurs routeurs disponibles ? Table de routage locale nécessaire Département Informatique 16

Tables de routage l Plusieurs solutions différentes l Carte complète du réseau TRES imposante, plusieurs milliers d’entrées l Mise à jour ? l Quelques machines au monde l l Carte locale du réseau Principe retenu pour machines classiques l « Pour joindre xxx, envoyer à yyy » l Beaucoup plus simple ! l Département Informatique 17

Création des tables de routage l Routage Dynamique Les routeurs calculent les meilleures voies l Complètement autonome l Très compliqué l l Routage Statique La table est écrite manuellement l Relativement simple ( informatiquement parlant ) l Département Informatique 18

Routage statique l Entrée manuelle des directives l Trois classes de directives IP Machine IP routeur (Très rare) l IP Réseau IP routeur(Fréquent) l IP routeur par défaut (Obligatoire) l l Commande « route » l add, print (-e), delete (del) Département Informatique 19

Algorithme de routage l Si @ IP mon_réseau l Envoi direct à @ IP (cf. ARP) l Lecture table de routage par machine l Correspondance envoi à @ IP routeur l Lecture table de routage par réseau l Correspondance envoi à @ IP routeur l Lecture du chemin par défaut l Envoi @ IP routeur par défaut Département Informatique 20

Loi des grands nombres l 1 classe trop de machines Classe A : 126 réseaux de 16 777 214 postes l Classe B : 16382 réseaux de 65534 postes l Pas raisonnable ! l l Les tables de routage saturées Chaque routeur doit maintenir SA carte locale l 1 entrée par réseau joignable l Classes A, B, C : 2 113 658 réseaux l Département Informatique 21

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Masque de sous-réseau l Fractionnement logique Subdiviser un réseau l Créer des groupes de taille raisonnable l Faire des groupes cohérents l l Ex. : secrétaires, profs, étudiants l Rassembler plusieurs sous-réseaux Regrouper plusieurs réseaux dans 1 entrée l Structure hiérarchique l Département Informatique 23

Masque de sous-réseau (2) l Forme binaire : l l Interprétation : l l l 111… 1 000… 0 La première partie La seconde partie (‘ 1’) ID du réseau (‘ 0’) ID des machines Exemple : l l l Loria : 152. 81. x. x Classe B 65 534 postes Masque : 255. 240. 0 l l 15 sous-reseaux accessibles sans routage (bâtiment) + Machines « kiosque » accessibles par routeur uniquement Département Informatique 24

Ex de sous-résaux /16 10. 4. 5. 6 /10 192. 168. 0. 0/16 : local 10. 1. 2. 3 192. 168. 1. 1 /24 Hub 192. 168. 16. 0/24 local Défaut : 192. 168. 1. 1 192. 168. 16. 2 /24 /24 192. 168. 1. 2 192. 168. 1. 3 192. 168. 1. 4 192. 168. 16. 3 Département Informatique 25

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La fragmentation l MTU = taille max sur un réseau l Fragmentation des données = Obtenir Paquets <= MTU l Envoi individuel des ≠ fragments l Problèmes : Comment différencier un fragment d’un paquet complet ? l Comment remettre en ordre les morceaux ? l Ajout de données en en-tête Département Informatique 27

Fragmentation (2) l Drapeaux : Don’t Fragment : Fragmentation interdite l More Fragment : La suite arrive… l l Données numériques : Fragment Offset : position dans le datagramme initial (*8 octets) l Fragmentation multiple possible l l Assemblage des fragments à l’arrivée uniquement (routes différentes ? ) Département Informatique 28

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Format de trame IP 0 4 8 16 32 Type de Service Longueur entête Version 4 0100 Version 6 0110 En nombre de mots de 32 bits XXX X X X N’est plus utilisé (ou peu respecté) Minimise le délai Maximise le débit Maximise la fiabilité Minimise le coût Réservé Longueur totale Identification 16 bits, nombre d’octets du datagramme IP complet 16 bits, nombre de datagrammes envoyés entre ces deux machines (HORLOGE) Département Informatique 30

Format de trame IP 0 4 Version 8 Longueur entête 16 19 Type de Service 32 Longueur totale Identification Flags X Réservé X Fragmentation interdite X Encore des fragments Fragment Offset Décalage du paquet de données En mots de 64 bits Time To Live Nombre de sauts à vivre Département Informatique 31

Format de trame IP 0 4 Version 8 Longueur entête 16 Type de Service Identification Time To Live 19 32 Longueur totale Flags Protocole supérieur Fragment Offset Contrôle d’erreur entête @ IP source @ IP destination Options éventuelles Données Département Informatique 32

Bilan l Envoi de données de couche 3 : Fragmentation en paquets <= MTU l Consultation table routage l @ IP prochain destinataire l Requête ARP @ MAC prochain destinataire l Envoi de chaque paquet individuellement Couche 2 l Réassemblage après réception Département Informatique 33

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Le protocole ICMP Internet Control Message Protocol l 15 messages utilisés l l 10 informations l l Ping Messages de routeurs Horodatage 5 erreurs l l Destination inaccessible Temps dépassé Divers Redirection Département Informatique 35

Erreurs ICMP l Ne provoquent pas d’erreurs ICMP l Ne concernent que le premier fragment l Ne concernent pas les multicasts l Reprennent l’entête IP posant problème l Reprennent les 8 premiers octets du paquet de données du datagramme Département Informatique 36

ICMP redirect l Routage hybride A partir d’une table de routage vide l Régler uniquement une route par défaut l Laisser ICMP corriger la table l l Chaque erreur ICMP Redirect Mise à jour de la table de routage l Cette erreur ne se reproduira plus l Département Informatique 37

ICMP redirect l Informe d’une erreur de routage Routeur 1 Routage ICMP Redirect Routage 192. 168. 223 192. 33 Routeur 2 local 192. 168. 223 192. 33 local Routeur 2 défaut Routeur 1 Routage 192. 168. 223 local 192. 168. 200 VERT Message pour 192. 33. 169. 252 192. 168. 223 local 192. 168. 200 Routeur 1 192. 33 Routeur 2 192. 33 VERT défaut VERT Département Informatique 38

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Internet Group Management Protocol (IGMP) l 3 versions l Joindre un groupe l Message 11 h l Quitter un groupe Time-Out (V 1) l Message 17 h (V 2+) l l Rapport l État du groupe (messages 12 h, 16 h, 22 h) l Plus : Voir RFC en TD… Département Informatique 40