📖 Cours – Les couches et ce qui circule

Bac Pro CIEL – Première – E31 – S03

Important

Une idée à la fois. Réponds à la question avant de déplier la réponse.

🎯 À la fin de ce cours, tu sauras

• expliquer pourquoi on découpe un réseau en couches ;
• décrire l'encapsulation ;
• distinguer MAC et IP ;
• expliquer ARP et le TTL ;
• dire ce qui change quand un paquet traverse un routeur.

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1. Pourquoi des couches ?

🤔 Avant de lire : à ton avis ?

Tu envoies un colis à un ami. Tu écris une lettre, tu la mets dans une enveloppe avec l'adresse, la Poste la met dans un sac, le camion roule jusqu'au centre de tri. Le facteur lit-il ta lettre ? Le chauffeur du camion connaît-il l'adresse finale ?

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Non dans les deux cas. Chaque intermédiaire ne s'occupe que de son étage : le facteur lit l'enveloppe, le chauffeur lit le sac. Si on change le camion par un train, la lettre ne change pas. C'est exactement l'idée des couches réseau.

💡 L'idée

Un réseau est découpé en couches : chaque couche rend un service à celle du dessus et utilise celle du dessous. On peut changer une couche (câble → Wi-Fi) sans toucher aux autres.

Couche (TCP/IP)	Rôle	Exemples	Adresse	Équipement
Application	Le service utilisé	HTTP, DNS, DHCP, SSH	nom, URL	PC, serveur
Transport	Dialogue entre deux programmes	TCP, UDP	port	PC, serveur, pare-feu
Réseau (Internet)	Acheminer de bout en bout	IP, ICMP	adresse IP	Routeur
Liaison (accès)	Aller d'une machine voisine à l'autre	Ethernet, Wi-Fi, ARP	adresse MAC	Switch, carte réseau
Physique	Les signaux	Cuivre, fibre, ondes	–	Câble, hub

Tip

À retenir : le switch travaille avec les MAC (couche 2) ; le routeur avec les IP (couche 3).

Et le modèle OSI ?

Dans les notices, les offres d'emploi et chez les collègues, on parle aussi du modèle OSI, à 7 couches. C'est le même découpage, en plus détaillé :

OSI (7 couches)	TCP/IP (ce cours)
7 Application · 6 Présentation · 5 Session	Application
4 Transport	Transport
3 Réseau	Réseau (Internet)
2 Liaison de données	Liaison
1 Physique	Physique

Note

TCP/IP est le modèle réel d'Internet ; OSI est un langage commun pour se comprendre. Quand on dit « un switch de niveau 2 », cela veut dire « un switch qui travaille sur la couche liaison ».

Question : un « switch de niveau 3 » utilise quelle adresse en plus des adresses MAC ?

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Les adresses IP : il sait router, comme un routeur.

✅ Vérifie que tu as compris

À quelle couche appartient le ping (ICMP) ? Et un câble RJ45 ?

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ICMP : couche réseau (avec IP). Le câble : couche physique.

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2. L'encapsulation

🤔 Avant de lire : à ton avis ?

Quand PC1 envoie des données, il ajoute des en-têtes autour. Pourquoi ? (Pense au colis.)

Voir la réponse

Chaque couche ajoute sa propre « étiquette » (en-tête) avec les informations dont elle a besoin : la couche IP ajoute les adresses IP, la couche Ethernet ajoute les MAC. Le receveur retire les étiquettes dans l'ordre inverse.

💡 L'idée

Étage	Nom de l'ensemble	Ajoute
Application	Données	–
Transport	Segment (TCP) / datagramme (UDP)	ports source et destination
Réseau	Paquet	adresses IP source et destination, TTL
Liaison	Trame	adresses MAC source et destination

À la réception, chaque couche retire son en-tête et passe le reste à la couche au-dessus : c'est la désencapsulation.

✅ Vérifie que tu as compris

Un switch reçoit une trame. Quel en-tête lit-il pour décider où l'envoyer ?

Voir la réponse

L'en-tête Ethernet : l'adresse MAC de destination. Il ne regarde pas l'IP (sauf switchs « de couche 3 », qu'on verra plus tard).

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3. MAC, ARP et IP

🤔 Avant de lire : à ton avis ?

PC1 (192.168.10.11) veut parler à PC2 (192.168.10.12) sur le même switch. Il connaît l'adresse IP de PC2. Mais l'Ethernet exige une adresse MAC. Comment PC1 la trouve-t-il ?

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Il demande à tout le monde : « Qui a l'adresse 192.168.10.12 ? » C'est une requête ARP envoyée en diffusion (broadcast). PC2 répond : « C'est moi, ma MAC est …:0d. »

💡 L'idée

	Adresse MAC	Adresse IP
Format	6 octets (00:14:22:00:00:0b)	4 octets (192.168.10.11)
Attribuée par	Le fabricant de la carte	L'administrateur ou le DHCP
Portée	Un seul segment (voisin direct)	De bout en bout
Change quand	On change la carte	On change de réseau

Ligne bleue : « Who has 192.168.10.12? Tell 192.168.10.11 » (diffusion) ; ligne suivante : la réponse « 192.168.10.12 is at 00:14:22:00:00:0d ».

ARP est la « table de correspondance IP → MAC ». Chaque machine garde un cache (arp -a).

✅ Vérifie que tu as compris

Pourquoi la requête ARP est-elle envoyée à tout le monde (destination ff:ff:ff:ff:ff:ff) ?

Voir la réponse

Parce que PC1 ne connaît pas encore la MAC de PC2 : il ne peut donc pas l'écrire dans le champ « destination ». Il diffuse à tout le segment, seul le bon destinataire répond.

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4. Traverser un routeur : ce qui change, ce qui reste

🤔 Avant de lire : à ton avis ?

PC1 (192.168.10.11) pingue SRV2 (192.168.20.100), dans un autre réseau, à travers un routeur R1. Les adresses IP et MAC changent-elles en route ?

Voir la réponse

Les IP ne changent pas (de PC1 vers SRV2 du début à la fin). Les MAC changent à chaque segment : sur le premier, la trame va de PC1 vers R1 ; sur le second, de R1 vers SRV2. Le TTL baisse de 1.

💡 L'idée

• Le routeur retire la trame, lit le paquet IP, choisit la sortie, crée une nouvelle trame avec ses propres MAC.
• Le TTL (Time To Live) est un compteur décrémenté à chaque routeur ; à 0, le paquet est détruit. Cela évite qu'un paquet tourne en boucle sur le réseau. 128 est la valeur de départ de Windows ; 64 celle de Linux.

Trame sur le segment 1 : destination = MAC du routeur (Cisco_00:00:0f).

Même paquet sur le segment 2 : source = MAC du routeur (Cisco_00:00:10), TTL = 0x7f = 127.

✅ Vérifie que tu as compris

PC1 envoie à SRV2 via R1. Dans la trame du segment 1, quelle est l'adresse MAC de destination : celle de SRV2 ou celle de R1 ? Pourquoi ?

Voir la réponse

Celle de R1 : PC1 ne peut atteindre que son voisin direct sur le segment ; c'est la passerelle qui se charge de la suite. C'est pour cela que PC1 fait un ARP pour l'adresse de la passerelle, pas pour celle de SRV2.

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📌 Vocabulaire

Mot	Définition
Couche	Un étage du modèle, avec un rôle précis
OSI	Modèle à 7 couches, langage commun ; correspond au découpage TCP/IP
Encapsulation	Ajout d'en-têtes à chaque couche
Trame / paquet / segment	Données + en-têtes de la couche 2 / 3 / 4
MAC	Adresse physique d'une carte réseau (locale)
ARP	Protocole qui retrouve une MAC à partir d'une IP
TTL	Compteur de sauts d'un paquet IP
Diffusion (broadcast)	Message envoyé à tous les voisins du segment

🏁 Retiens l'essentiel

• Le switch lit la MAC ; le routeur lit l'IP.
• ARP : IP → MAC, par diffusion.
• Au passage d'un routeur : MAC changent, IP restent, TTL −1.

➡️ Suite : le TP.