Quand vous envoyez un message depuis votre téléphone, il traverse en quelques millisecondes des câbles, des équipements réseau et parfois des océans avant d’arriver à destination. Comment est-ce possible ? Pour le comprendre, il faut connaître la façon dont les machines sont reliées entre elles, comment elles sont identifiées et comment leurs messages sont acheminés.
Un réseau informatique est un ensemble de machines (ordinateurs, smartphones, objets connectés…) reliées entre elles pour communiquer et partager des ressources.
Pour communiquer, les machines doivent :
Au quotidien, les réseaux servent à partager des fichiers ou une imprimante, à accéder à Internet, à envoyer des messages, à jouer en ligne, à travailler à distance.
On classe les réseaux selon leur portée géographique.
| Sigle | Échelle | Exemple |
|---|---|---|
| PAN | personnel (quelques mètres) | Bluetooth, NFC |
| LAN | local (un bâtiment) | Wi-Fi de la maison, du lycée |
| MAN | métropolitain (une ville) | réseau d’une université |
| WAN | étendu (pays, continent) | réseau d’un opérateur |
| Internet | mondial | l’interconnexion de tous les réseaux |
Ces réseaux s’emboîtent : un PAN est dans un LAN, plusieurs LAN dans un MAN, plusieurs MAN dans un WAN, et l’ensemble forme Internet.
Internet est le réseau mondial, formé par l’interconnexion de millions de réseaux indépendants qui se sont accordés pour parler la même langue : les protocoles TCP/IP. Le mot Internet vient d’Inter-network : un inter-réseau.
Une adresse IP est un identifiant numérique unique attribué à chaque machine connectée à un réseau. Elle joue le rôle d’une adresse postale : c’est elle qui permet de router les données jusqu’à la bonne machine.
Une adresse IPv4 est codée sur 32 bits, regroupés en quatre octets (\(4 \times 8\) bits) séparés par des points :
192.168.1.42 = 11000000.10101000.00000001.00101010
Chaque octet va de 0 à 255. Le nombre total d’adresses IPv4 possibles est donc \(2^{32} \approx 4{,}3\) milliards.
Quatre milliards d’adresses, c’est insuffisant pour tous les appareils connectés du monde. Une nouvelle version a été créée : IPv6, sur 128 bits, notée en hexadécimal avec des : :
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Cela donne \(2^{128} \approx 3{,}4 \times 10^{38}\) adresses possibles, soit assez pour attribuer une IP à chaque grain de sable de la Terre. En Première NSI, on travaille essentiellement avec IPv4.
Plages privées à connaître : 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16. Votre box Wi-Fi de salon attribue presque toujours des adresses commençant par 192.168.… : c’est privé.
Une adresse MAC (Media Access Control) est l’identifiant physique unique d’une carte réseau, attribué par le constructeur. Elle est codée sur 48 bits, notée en hexadécimal, par exemple 4C:ED:FB:A2:33:7E.
L’adresse IP peut changer (selon le réseau auquel on se connecte), l’adresse MAC ne dépend pas du réseau. Image utile : l’IP est comme votre adresse postale (elle dépend de l’endroit où vous habitez), la MAC est comme votre numéro de carte d’identité (elle vous suit partout).
Remarque. Depuis 2019-2020, les smartphones utilisent par défaut une adresse MAC aléatoire, différente pour chaque réseau Wi-Fi, afin d’empêcher qu’un appareil soit pisté d’un lieu à l’autre ; la plupart des ordinateurs proposent la même possibilité, souvent désactivée par défaut. L’adresse attribuée par le constructeur reste inscrite dans la carte, mais ce n’est pas forcément celle que le réseau voit.
Toute adresse IP se découpe en deux parties :
Analogie postale. Dans « 12 rue de la Paix, 75002 Paris » :
- 75002 Paris joue le rôle de la partie réseau (ce code postal et cette ville sont communs à tous les habitants du quartier) ;
- 12 rue de la Paix joue le rôle de la partie hôte (c’est cette partie de l’adresse qui identifie un habitant précis dans le quartier).
Le masque de sous-réseau est un nombre de 32 bits qui indique combien de bits de l’adresse IP servent à identifier le réseau. Les bits du masque à 1 correspondent à la partie réseau, ceux à 0 à la partie hôte.
| Décimal | Binaire | |
|---|---|---|
| Adresse IP | 192.168.1.42 |
11000000.10101000.00000001.00101010 |
Masque /24 |
255.255.255.0 |
11111111.11111111.11111111.00000000 |
Les 24 bits à 1 du masque (les trois premiers octets) désignent la partie réseau de l’adresse, les 8 bits à 0 (le dernier octet) la partie hôte.
Plutôt que d’écrire un masque entier, on utilise la notation CIDR : on ajoute /n à l’adresse IP, où n est le nombre de bits du masque à 1.
| Notation CIDR | Masque équivalent | Nb d’hôtes utilisables |
|---|---|---|
/8 |
255.0.0.0 |
~16 millions |
/16 |
255.255.0.0 |
~65 000 |
/24 |
255.255.255.0 |
254 |
/30 |
255.255.255.252 |
2 |
Adresses réservées. Dans chaque réseau, deux adresses ne peuvent pas être attribuées à une machine. Celle dont la partie hôte ne contient que des 0 désigne le réseau lui-même : c’est l’adresse réseau, dont le calcul est détaillé plus bas. Celle dont la partie hôte ne contient que des 1 est l’adresse de diffusion (en anglais broadcast) : un message envoyé à cette adresse parvient à toutes les machines du réseau. Avec un masque /n, la partie hôte compte \(32 - n\) bits ; il reste donc \(2^{32-n} - 2\) adresses pour les machines, par exemple \(2^{8} - 2 = 254\) pour un masque /24.
Exemple : 192.168.1.42/24 signifie « l’adresse 192.168.1.42 dans le réseau 192.168.1.0/24 ».
L’adresse réseau s’obtient en faisant un ET logique bit à bit entre l’adresse IP et son masque.
Exemple avec 192.168.1.42/24 :
| Binaire | Décimal | |
|---|---|---|
| Adresse IP | 11000000.10101000.00000001.00101010 |
192.168.1.42 |
| Masque | 11111111.11111111.11111111.00000000 |
255.255.255.0 |
| Réseau (IP ET masque) | 11000000.10101000.00000001.00000000 |
192.168.1.0 |
L’adresse réseau est 192.168.1.0/24.
Deux machines sont sur le même réseau local si et seulement si elles ont la même adresse réseau (même masque, même partie réseau).
Sur le LAN 192.168.1.0/24 :
192.168.1.42 et 192.168.1.99 : même réseau → communication directe ;192.168.1.42 et 192.168.2.10 : réseaux différents → il faut passer par un routeur.Dans un établissement, on ne met pas tout le monde dans le même réseau : on découpe. Cela permet d’organiser, de sécuriser et de mieux contrôler les accès.
Exemple concret. Le lycée dispose du réseau 172.18.0.0/22 (masque 255.255.252.0), soit 1024 adresses de 172.18.0.0 à 172.18.3.255. On le découpe en 4 sous-réseaux /24 (256 adresses chacun) :
| Sous-réseau | Usage | Plage d’adresses |
|---|---|---|
172.18.0.0/24 |
Postes des élèves | 172.18.0.1 → 172.18.0.254 |
172.18.1.0/24 |
Enseignants et administration | 172.18.1.1 → 172.18.1.254 |
172.18.2.0/24 |
Imprimantes et bornes Wi-Fi | 172.18.2.1 → 172.18.2.254 |
172.18.3.0/24 |
Serveurs (ENT, fichiers) | 172.18.3.1 → 172.18.3.254 |
Pourquoi exactement 4 ? Parce qu’on passe d’un masque /22 à un masque /24 : il y a \(2^{24-22} = 4\) sous-réseaux possibles.
Pourquoi découper ?
| Équipement | Rôle | Identifiant utilisé |
|---|---|---|
| Switch (commutateur) | Relie les machines d’un même réseau local. Ne sait rien d’Internet. | Adresse MAC |
| Routeur | Relie plusieurs réseaux entre eux. Décide par où acheminer un paquet. | Adresse IP |
La box Internet de la maison fait les deux à la fois : routeur (vers Internet) et switch (entre vos appareils).
Un paquet IP destiné à un serveur lointain saute de routeur en routeur jusqu’à sa destination. À chaque saut, le routeur consulte sa table de routage pour choisir la sortie suivante.
Le nombre de routeurs traversés s’appelle le nombre de sauts (hops). La commande traceroute permet de les visualiser.
/n) sépare la partie réseau de la partie hôte. On peut découper un grand réseau en plusieurs sous-réseaux pour mieux l’organiser et le sécuriser.