4.4 Leçon 1

Les adresses IP, comme les adresses MAC, sont un moyen d’indiquer d’où vient un paquet de données et où il va. IPv4 était le protocole d’origine. Les adresses IPv4 ont une largeur de 32 bits, ce qui donne un nombre maximum théorique de 4 294 967 296 adresses. Toutefois, le nombre de ces adresses utilisables par les appareils est beaucoup plus faible, car certaines plages sont réservées à des cas d’utilisation particuliers tels que les adresses de diffusion (qui sont utilisées pour atteindre tous les participants d’un réseau spécifique), les adresses de multidiffusion (semblables aux adresses de diffusion, mais un appareil doit se connecter comme une radio) ou celles réservées à un usage privé.

Dans leur format lisible par l’homme, les adresses IPv4 sont désignées par quatre chiffres séparés par un point. Chaque chiffre peut aller de 0 à 255. Par exemple, prenons l’adresse IP suivante :

Techniquement, chacun de ces chiffres représente huit bits individuels. Ainsi, cette adresse pourrait également être écrite comme ceci :

Dans la pratique, on utilise la notation décimale telle que vue ci-dessus. Cependant, la représentation par bits reste importante pour comprendre le découpage en sous-réseaux (sous-réseautage).

Afin de permettre le routage, les adresses IP peuvent être divisées en deux parties : la partie réseau et la partie hôte. La partie réseau identifie le réseau sur lequel l’appareil se trouve et est utilisée pour acheminer les paquets vers ce réseau. La partie hôte est utilisée pour identifier spécifiquement un appareil donné sur un réseau et pour remettre le paquet à son destinataire spécifique une fois qu’il a atteint son réseau de couche de liaison.

Les adresses IP peuvent être divisées en sous-réseaux et en hôtes à tout moment. Le masque de sous-réseau définit l’endroit où cette division se produit. Revenons sur la représentation binaire de l’adresse IP de l’exemple précédent :

Maintenant, pour cette adresse IP, le masque de sous-réseau met à 1 chaque bit appartenant à la partie réseau et à 0 chaque bit appartenant à la partie hôte :

Dans la pratique, le masque de sous-réseau s’écrit en notation décimale :

Cela signifie que ce réseau s’étend de 192.168.0.0 à 192.168.0.255. Notez que les trois premiers chiffres, dont tous les bits sont définis dans le masque de sous-réseau, restent inchangés dans les adresses IP.

Enfin, il existe une autre notation pour le masque de sous-réseau, appelée Classless Inter-Domain Routing (CIDR). Cette notation indique simplement combien de bits sont définis dans le masque de sous-réseau et ajoute ce nombre à l’adresse IP. Dans l’exemple, 24 des 32 bits sont définis à 1 dans le masque de sous-réseau. Cela peut être exprimé en notation CIDR sous la forme 192.168.0.1/24

Comme mentionné précédemment, certaines sections de l’espace d’adressage IPv4 sont réservées à des cas d’utilisation particuliers. L’un de ces cas d’utilisation est l’attribution d’adresses privées. Les sous-réseaux suivants sont réservés à l’adressage privé :

Les adresses de ces sous-réseaux peuvent être utilisées par tout le monde. Toutefois, ces sous-réseaux ne peuvent pas être acheminés sur l’internet public car ils sont potentiellement utilisés par de nombreux réseaux en même temps.

Aujourd’hui, la plupart des réseaux utilisent ces adresses internes. Elles permettent la communication interne sans qu’il soit nécessaire d’attribuer une adresse externe. Aujourd’hui, la plupart des connexions Internet sont simplement fournies avec une seule adresse IPv4 externe. Les routeurs font correspondre toutes les adresses internes à cette adresse IP externe unique lorsqu’ils transfèrent des paquets vers l’internet. C’est ce qu’on appelle la traduction d’adresse réseau (NAT : Network Addresses Translation). Le cas particulier de NAT, où un routeur mappe les adresses internes à une seule adresse IP externe, est parfois appelé masquage. Cela permet à n’importe quel appareil du réseau interne d’établir de nouvelles connexions avec n’importe quelle adresse IP globale sur l’internet.

Il y a deux façons principales de configurer les adresses IPv4 sur un ordinateur. Soit en attribuant les adresses manuellement, soit en utilisant le protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) pour une configuration automatique.

Lorsqu’on utilise le DHCP, un serveur central contrôle quelles adresses sont distribuées à quels appareils. Le serveur peut également fournir aux appareils d’autres informations sur le réseau, telles que les adresses IP des serveurs DNS, l’adresse IP du routeur par défaut ou, dans le cas de configurations plus complexes, pour démarrer un système d’exploitation à partir du réseau. Le DHCP est activé par défaut sur de nombreux systèmes, vous aurez donc probablement déjà une adresse IP lorsque vous serez connecté à un réseau.

Les adresses IP peuvent également être ajoutées manuellement à une interface à l’aide de la commande ip addr add. Ici, nous ajoutons l’adresse 192.168.0.5 à l’interface ens33. Le réseau utilise le masque de sous-réseau 255.255.255.0 qui est égal à /24 en notation CIDR :

Nous pouvons maintenant vérifier que l’adresse a été ajoutée en utilisant la commande ip addr show :

La sortie ci-dessus montre à la fois la commande ainsi que les interfaces lo et ens33 avec l’adresse assignée.

Pour vérifier l’accessibilité d’un appareil, la commande ping peut être utilisée. Elle envoie un type spécial de message appelé echo request dans lequel l’expéditeur demande une réponse au destinataire. Si la connexion entre les deux appareils peut être établie avec succès, le destinataire enverra un echo reply, vérifiant ainsi la connexion :

Le paramètre -c 3 fait que le ping s’arrête après l’envoi de trois echo requests. Sinon, le ping continue à s’exécuter indéfiniment et doit être arrêté en appuyant sur Ctrl+C.

Le routage est le processus par lequel un paquet passe du réseau source au réseau de destination. Chaque appareil gère une table de routage qui contient des informations sur le réseau IP qui peut être directement atteint par le biais de la connexion de l’appareil aux réseaux de la couche de liaison et sur le réseau IP qui peut être atteint en transmettant les paquets à un routeur. Enfin, une route par défaut définit un routeur qui reçoit tous les paquets qui ne correspondent à aucune autre route.

Lorsqu’il établit une connexion, l’appareil recherche l’adresse IP de la cible dans sa table de routage. Si une entrée correspond à l’adresse, le paquet est soit envoyé au réseau de la couche de liaison correspondante, soit transmis au routeur indiqué dans la table de routage.

Les routeurs eux-mêmes maintiennent également des tables de routage. Lorsqu’il reçoit un paquet, un routeur recherche également l’adresse de destination dans sa propre table de routage et envoie le paquet au routeur suivant. Cette opération est répétée jusqu’à ce que le paquet arrive au routeur sur le réseau de destination. Chaque routeur impliqué dans ce voyage est appelé un hop. Ce dernier routeur trouve une liaison directe pour l’adresse cible dans sa table de routage et envoie les paquets à son interface cible.

La plupart des réseaux domestiques n’ont qu’une seule issue, le routeur singulier qui provient du fournisseur d’accès à Internet (FAI). Dans ce cas, un appareil se contente de transmettre tous les paquets qui ne sont pas destinés au réseau interne directement au routeur domestique, qui les envoie ensuite au routeur du fournisseur pour qu’ils soient retransmis. Il s’agit d’un exemple de route par défaut.

La commande ip route show liste la table de routage IPv4 actuelle :

Pour ajouter une route par défaut, il suffit d’indiquer l’adresse interne du routeur qui sera la passerelle par défaut. Si, par exemple, le routeur a l’adresse 192.168.0.1, alors la commande suivante le configure comme route par défaut :

Pour vérifier, lancez à nouveau ip route show :

Les adresses utilisent 8 groupes de 4 chiffres hexadécimaux séparés par deux points :

Pour faciliter la tâche, les zéros de tête de chaque groupe peuvent être supprimés lorsqu’ils sont écrits, mais chaque groupe doit contenir au moins un chiffre :

Lorsque plusieurs groupes ne contenant que des zéros se suivent directement, ils peuvent être entièrement remplacés par :: :

Toutefois, cela ne peut se produire qu’une seule fois par adresse.

Les 64 premiers bits d’une adresse IPv6 sont connus comme le préfixe de routage. Le préfixe est utilisé par les routeurs pour déterminer à quel réseau appartient un appareil et donc sur quel chemin les données doivent être envoyées. Le sous-réseautage se produit toujours à l’intérieur du préfixe. Les FAI distribuent généralement les préfixes /48 ou /58 à leurs clients, leur laissant 16 ou 8 bits pour leur sous-réseautage interne.

Il existe trois grands types de préfixes dans IPv6 :

Alors que le préfixe détermine dans quel réseau un appareil réside, l’identifiant d’interface est utilisé pour énumérer les appareils d’un réseau. Les 64 derniers bits d’une adresse IPv6 forment l’identificateur d’interface, tout comme les derniers bits d’une adresse IPv4.

Lorsqu’une adresse IPv6 est attribuée manuellement, l’identifiant de l’interface est défini comme faisant partie de l’adresse. Lorsque la configuration automatique de l’adresse est utilisée, l’identificateur de l’interface est soit choisi au hasard, soit dérivé de l’adresse de la couche de liaison du dispositif. Cela fait apparaître une variation de l’adresse de la couche de liaison dans l’adresse IPv6.

Comme pour l’IPv4, l’adresse IPv6 peut être attribuée manuellement ou automatiquement. Cependant, IPv6 a deux types de configuration automatisée différents, DHCPv6 et Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC).

La SLAAC est la plus simple des deux méthodes automatisées et elle est directement intégrée à la norme IPv6. Les messages utilisent le nouveau protocole Neighbor Discovery Protocol qui permet aux appareils de se retrouver et de demander des informations concernant un réseau. Ces informations sont envoyées par des routeurs et peuvent contenir des préfixes IPv6 que les appareils peuvent utiliser en les combinant avec un identificateur d’interface de leur choix, à condition que l’adresse résultante ne soit pas encore utilisée. Les appareils ne fournissent pas de retour d’information au routeur sur les adresses réelles qu’ils ont créées.

Le DHCPv6, d’autre part, est le DHCP mis à jour pour fonctionner avec les changements de l’IPv6. Il permet un contrôle plus fin des informations transmises aux clients, comme la possibilité de transmettre la même adresse au même client à chaque fois, et d’envoyer plus d’options au client que le SLAAC. Avec DHCPv6, les clients doivent obtenir le consentement explicite d’un serveur DHCP pour pouvoir utiliser une adresse.

La méthode pour attribuer manuellement une adresse IPv6 à une interface est la même qu’avec IPv4 :

Pour vérifier que l’affectation a fonctionné, la même commande ip addr show est utilisée :

Ici, nous voyons également l’adresse locale du lien fe80::010c:29ff:fe33:3b25/64.

Comme pour IPv4, la commande ping peut également être utilisée pour confirmer l’accessibilité des appareils via IPv6 :

Pour vérifier à nouveau l’adresse du lien local, utilisez à nouveau le ping. Mais comme toutes les interfaces utilisent le préfixe fe80::/64, l’interface correcte doit être spécifiée avec l’adresse :