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Classe d'adresses IP et masques de sous-réseaux


Adresses IP et classes d'adresses IP

Hôtes et réseaux

L'adressage IP est basée sur le concept d'hôtes et de réseaux. Un hôte est tout ce qui peut envoyer ou recevoir des trames IP sur le réseau, comme une station de travail ou un routeur. Il ne faut pas confondre avec un serveur : clients et serveurs sont tous des hôtes IP.

Les hôtes sont connectés entre eux par un ou plusieurs réseaux. L'adresse IP de n'importe quel hôte est le rassemblement de deux choses : l'adresse du réseau où il se trouve et son adresse personnelle sur ce réseau.

La taille de la partie adresse de réseau et de la partie adresse de l'hôte dépend du type de réseau où l'on est.

Adressage IP

Une adresse IP fait 32 bits de long et est composée de deux parties: le numéro de réseau, et le numéro d'hôte. Par convention, il est exprimé en quatre nombres décimaux séparés par des points, comme par exemple "200.1.2.3". Une adresse valide est dans la plage allant de 0.0.0.0 à 255.255.255.255, un total de 4.3 milliards d'adresses. Les premiers bits indiquent la classe à laquelle appartient l'adresse :
Classe 
Préfixe
Numéro de réseau
Numéro d'hôte
A
0
bits 1-7
bits 8-31
B
10
bits 2-15
bits 16-31
C
110
bits 3-24
bits 25-31
D
1110
Multicast
Multicast
E
1111
Réservé
Réservé

Les plages d'adresses pour les différentes classes peuvent être déduites :
 
Classe
Plage de numéros de réseau
Plage de numéros d'hôte
A
0 à 126
0.0.1 à 255.255.254
B
128.0 à 191.255
0.1 à 255.254
C
192.0.0 à 223.255.255
1 à 254

N'importe quelle adresse commençant par 127 est une adresse de particulière et ne devrait jamais être utilisée par autre chose que le serveur central. Un numéro d'hôte composé uniquement de 1 (en binaire) indique une émission à l'attention de l'ensemble des machines du réseau (broadcast). Par exemple, 200.1.2.255 indiquerait une émission pour toutes les machines du réseau 200.1.2. Si le numéro d'hôte est 0 (en binaire), il indique "le réseau même". Tous les bits réservés et adresses réservées réduisent sévèrement les adresses IP disponibles (4,3 milliards). La plupart des  utilisateurs reliés à l'Internet se verront assignés des adresses de classe  C, puisque l'espace devient très limité. C'est la raison principale du développement  d'IPv6, qui aura 128 bits d'espace adresse.

Routage IP de base

Adressage de classe IP et utilisation d'ARP

Soit un réseau interne TCP/IP comprenant un segment Ethernet et trois machines. Le numéro de réseau IP de ce segment est 200.1.2. Les numéro d'hôte pour A, B et C sont 1, 2 et 3 respectivement. Ce sont des adresses de classe C, ce qui permet d'avoir 254 machines sur ce segment.

Supposons que A veuille envoyer un paquet à C pour la première fois, et qu'il connait l'adresse IP de C. Pour envoyer ce paquet sur ce brin Ethernet, A aura besoin de connaître l'adresse MAC (ou adresse Ethernet) de C. Le protocole ARP (Address Resolution Protocol) est utilisé pour trouver dinamyquement cette adresse.

ARP garde une table interne d'adresses IP et d'adresses MAC correspondantes. Quand A essaye d'envoyer un paquet IP à C, le module d'ARP consulte sa table d'adresses IP et ne découvrira aucune entrée pour C. ARP envoie alors un paquet spécial reçu par tous (broadcast), demandant l'adresse MAC correspondant à l'adresse IP qu'il connait. S'il n'y a pas de "time-out", cela signifie que la machine C a répondu en incluant son adresse MAC dans sa réponse, et le tour est joué. A met à jour sa table d'adresse (ou table d'hôte) et peut envoyer son paquet.

Considérons maintenant 2 réseaux Ethernet séparés et reliés par la machine C, fonctionnant comme un routeur.

La machine C agit comme un routeur entre ces deux réseaux. Un routeur est un élément qui choisit différentes directions pour les paquets en fonction de l’adresse IP. Comme il y a deux segments Ethernet séparés, chaque réseau a son propre numéro de réseau de classe C. Ceci est indispensable car le routeur ne connaît à des interfaces qui sont associés à un numéro de réseau.

Si A veut envoyer un paquet à E, il doit d’abord l’envoyer à C qui peut faire suivre le paquet à E. Ceci est possible car A utilise l’adresse MAC de C et l’adresse IP de E. C va donc recevoir le paquet destiné à E et va le faire suivre en utilisant l’adresse MAC de E, soit parce qu’il la connaît, soit en faisant une requête ARP comme décrit précédemment.

Si E reçoit le même numéro de réseau que A, soit "200.1.2", A essayera d’atteindre E de la même façon qui atteint C, par exemple, en envoyant une requête ARP et en attendant la réponse. Quoiqu’il en soit, comme E est physiquement sur un fil différent, il ne verra jamais la requête ARP et le paquet ne pourra pas être délivré. En spécifiant que E est sur un réseau différent, le module IP de A saura que E ne peut être atteint sans avoir été fait suivre par un nœud (élément reliant deux réseaux différents comme un routeur) de son réseau.

Le masque de sous-réseau

Nous avons vu qu’une adresse IP était constitué d’un numéro de réseau et d’un numéro d’hôte. Cela dit, les masques de sous-réseaux permettent de diviser les réseaux de classe A, B ou C en sous-réseaux.  En effet, en admettant que tous les hôtes d’un réseau de classe A soit sur le même sous-réseau, le réseau serait très rapidement saturé, ne serait-ce que par les broadcast qui sont destiné à tous les hôtes du même réseau.

Les réseaux sont donc diviser en sous-réseaux et le masque permet de les déterminer. Par exemple, pour un réseau de classe C, on a coutume d’utiliser 255.255.255.0 comme masque de sous-réseau. Cela signifie que dans l’adresse IP, la partie numéro de réseau sera les trois premier nombre et que la partie numéro d’hôte sera le quatrième.

En fait, pour savoir dans une adresse IP quelle est la partie numéro de réseau et numéro d’hôte, il suffit d’écrire l’adresse IP en binaire et d’écrire dessous le masque de sous-réseau, également en binaire. Soit l’adresse IP 192.168.2.53 et le masque 255.255.255.0…On obtient, en binaire :
11000000.10101000.00000010.00110101
11111111.11111111.11111111.00000000

La partie correspondante aux 1 du masque de sous-réseau correspond au numéro de réseau et la partie correspondante au 0 correspond au numéro d’hôte.
Ainsi, dans ce cas, avec un masque de 255.255.255.0, on peut avoir 254 hôtes différents sur le sous-réseau 192.168.2.0…

Essayons maintenant avec un masque de sous-réseau 255.255.255.224, on obtient :
11000000.10101000.00000010.00110101
11111111.11111111.11111111.11100000
La partie numéro de réseau devient donc 192.168.2.32 et le numéro d’hôte est 21. Ainsi, avec le masque 255.255.255.224, on peut diviser le réseau 192.168.2.0 en 8 sous-réseaux différents. Les numéros d'hôte dans ce cas ne peuvent aller que de 1 à 31, la machine d'adresse IP 192.168.2.65 ne fera donc pas partie du même réseau.