Cours – Adressage IPv4, ARP et ICMP

BTS SIO SISR 1re année – Bloc 2 – S04 – à lire avant le TP

Ce que tu dois savoir déjà

Prérequis : S03 (modèle OSI, adresse IP et masque) ; conversions binaire/décimal (mathématiques).
Matériel : VM Windows, VM Debian, Wireshark.

À la fin de ce cours, tu sauras

Utiliser la notation CIDR et calculer adresse réseau, plage d'hôtes et diffusion ;
Découper un réseau en sous-réseaux de tailles différentes (VLSM) ;
Expliquer ARP (adresse MAC ↔ adresse IP) et ICMP (ping, traceroute) ;
Configurer une adresse IP sous Windows et sous Linux (ip addr, ip route) ;
Installer Debian en machine virtuelle et se déplacer en ligne de commande.

I. Adressage IPv4 – Approfondissement

A. Rappel : Classes d'Adresses IPv4

Le premier octet d'une adresse IPv4 détermine sa classe.

Classe	Premier octet	Plage complète	Masque par défaut	Usage historique
A	1 – 126	1.0.0.0 à 126.255.255.255	/8 (255.0.0.0)	Très grands réseaux
B	128 – 191	128.0.0.0 à 191.255.255.255	/16 (255.255.0.0)	Grandes entreprises
C	192 – 223	192.0.0.0 à 223.255.255.255	/24 (255.255.255.0)	PME, petits réseaux
D	224 – 239	224.0.0.0 à 239.255.255.255	-	Multicast
E	240 – 255	240.0.0.0 à 255.255.255.255	-	Réservé expérimental

À retenir : Classe A = 1–126, Classe B = 128–191, Classe C = 192–223

Note

Les classes A, B et C servent à adresser des machines (une adresse = un équipement). Les classes D et E ont un rôle à part, expliqué ci-dessous. Précision : le réseau 127.0.0.0/8 (dont 127.0.0.1, la boucle locale) est réservé aux tests de la machine elle-même ; c'est pourquoi la classe A s'arrête à 126.

Classe D : parler à un groupe (le multicast)

Il y a trois façons d'envoyer un message sur un réseau :

Mode	À qui ?	Image	Exemple
Unicast	Un seul destinataire	Un appel téléphonique	Votre PC demande une page à un serveur web
Broadcast	Tout le monde sur le réseau local	Une annonce au haut-parleur	Un PC qui cherche un serveur DHCP
Multicast	Un groupe d'abonnés	Une chaîne de radio ou de télévision	Un flux vidéo suivi par 20 postes

Une adresse de classe D (de 224.0.0.0 à 239.255.255.255) n'identifie pas une machine : elle désigne un groupe. Les équipements qui veulent recevoir le message s'abonnent à ce groupe ; les autres l'ignorent. L'émetteur n'envoie le flux qu'une seule fois, même s'il y a 50 abonnés (en unicast, il l'enverrait 50 fois).

À quoi ça sert concrètement :

Adresse	Utilisation
`224.0.0.1`	Tous les équipements du réseau local
`224.0.0.2`	Tous les routeurs du réseau local
`224.0.0.5` et `224.0.0.6`	Les routeurs qui échangent leurs routes avec OSPF
`224.0.0.9`	Les routeurs qui échangent leurs routes avec RIP v2
`224.0.0.251`	Découverte de services sur le réseau local (imprimante, Chromecast, mDNS)
`239.0.0.0` à `239.255.255.255`	Plage à usage interne d'une organisation (comme les adresses privées) : télévision sur IP, visioconférence, déploiement d'images système vers plusieurs postes en même temps

À retenir : une adresse de classe D est toujours une adresse de destination, jamais l'adresse d'une carte réseau ni l'adresse source d'un paquet. Elle n'a donc ni masque ni notion de « réseau de machines ».

Classe E : une réserve jamais utilisée

La classe E (de 240.0.0.0 à 255.255.255.255) a été mise de côté pour l'expérimentation et les besoins futurs lors de la création d'IPv4. En pratique, elle n'a jamais été attribuée : - elle ne s'utilise pas pour configurer un poste ni un serveur ; - les routeurs d'Internet ne la transmettent pas ; - une seule adresse de cette plage a un usage courant : 255.255.255.255, l'adresse de broadcast limité (« à tout le réseau local »), que l'on retrouve dans le DHCP Discover.

Quand on a manqué d'adresses IPv4, des propositions ont été faites pour récupérer cette plage, mais de nombreux systèmes la refusent. La solution retenue est IPv6 (S14).

Tip

Ces « classes » sont l'ancienne façon de découper l'espace d'adresses. Depuis les années 1990, on raisonne en notation CIDR (/24, /16...) : la classe permet surtout de comprendre l'histoire et les masques « par défaut », alors que D et E, elles, existent toujours dans les équipements.

B. Adresses Privées (RFC 1918)

Les adresses privées sont réservées aux réseaux locaux (LAN). Elles ne sont pas routables sur Internet.

Classe	Plage Privée	Notation CIDR	Usage typique
A	10.0.0.0 – 10.255.255.255	10.0.0.0/8	Grandes infras (datacenter, réseau d'entreprise)
B	172.16.0.0 – 172.31.255.255	172.16.0.0/12	Réseaux moyens
C	192.168.0.0 – 192.168.255.255	192.168.0.0/16	Domicile, PME

Adresses spéciales importantes :

Adresse	Nom	Usage	À retenir
`127.0.0.1`	Loopback	Tester la pile TCP/IP locale	"Ping de soi-même"
`169.254.x.x`	APIPA	Attribution automatique si pas de DHCP	Signe de problème réseau
`0.0.0.0`	Non défini	Absence d'adresse (ex: route par défaut)	-
`255.255.255.255`	Broadcast limité	Diffusion locale	Requêtes DHCP initiales

C. Notation CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

La notation CIDR (prononcé "sider") remplace l'écriture longue du masque par un simple suffixe /xx indiquant le nombre de bits à 1 dans le masque.

Exemples : - 192.168.1.0 /24 = réseau 192.168.1.0 avec masque 255.255.255.0 - 10.0.0.0 /8 = réseau 10.0.0.0 avec masque 255.0.0.0

Tableau des CIDR courants :

CIDR	Masque décimal	Bits hôte	Hôtes utilisables	Usage
/8	255.0.0.0	24	16 777 214	Très grand réseau (classe A)
/16	255.255.0.0	16	65 534	Grand réseau (classe B)
/24	255.255.255.0	8	254	Réseau PME standard (le plus courant)
/25	255.255.255.128	7	126	Division d'un /24 en 2
/26	255.255.255.192	6	62	Division en 4
/27	255.255.255.224	5	30	Division en 8
/28	255.255.255.240	4	14	Petit réseau
/30	255.255.255.252	2	2	Liaison point-à-point (routeurs)
/32	255.255.255.255	0	1	Hôte unique (loopback, routes statiques)

Formule : Nombre d'hôtes utilisables = 2^{bits hôte} − 2

Exemple de calcul complet :

Soit le réseau 192.168.10.0/26 :

Étape	Calcul	Résultat
Masque	/26	255.255.255.192
Bits hôte	32 − 26	6 bits
Nombre d'adresses	2⁶	64
Hôtes utilisables	64 − 2	62
Adresse réseau		192.168.10.0
Première adresse hôte		192.168.10.1
Dernière adresse hôte		192.168.10.62
Adresse de broadcast		192.168.10.63

II. Le Protocole ARP

A. Pourquoi ARP Existe-t-il ?

Problème : Quand un PC veut envoyer un paquet IP à 192.168.1.20, il a besoin de l'adresse MAC de destination pour créer la trame Ethernet (couche 2).

Mais il ne connaît que l'adresse IP de la machine.

Solution : Le protocole ARP (Address Resolution Protocol) résout ce problème.

ARP = Traduction IP → MAC

B. Fonctionnement d'ARP

Étape par étape :

PC1 ne connaît que l'adresse IP de PC2 : ARP lui fournit l'adresse MAC.

Schéma ARP :

C. La Table ARP

La table ARP est une mémoire cache temporaire qui stocke les correspondances IP ↔ MAC récemment résolues.

Afficher la table ARP (Windows) :

arp -a

Résultat typique :

Interface : 192.168.1.10 --- 0xc
  Adresse Internet      Adresse physique      Type
  192.168.1.1           00-1a-2b-3c-4d-5e     dynamique   ← Passerelle (routeur/box)
  192.168.1.20          00-cc-dd-22-33-44     dynamique   ← PC2 (récemment contacté)
  192.168.1.255         ff-ff-ff-ff-ff-ff     statique    ← Broadcast

Durée de vie : Les entrées ARP expirent automatiquement (Windows : ~2 minutes, Linux : ~60 secondes).

ARP et les réseaux distants :

Attention : Quand PC1 veut joindre un PC sur un autre réseau (ex: Internet), il n'envoie pas d'ARP vers la machine distante !

Pourquoi ? ARP est limité au réseau local (broadcast).

Ce qui se passe : 1. PC1 détecte que 8.8.8.8 n'est pas sur son réseau local 2. PC1 envoie un ARP vers sa passerelle par défaut (ex: 192.168.1.1) 3. La passerelle (routeur) répond avec sa MAC 4. PC1 envoie la trame à la MAC de la passerelle qui se charge du routage

D. Cas Particuliers ARP

Gratuitous ARP : - Un PC envoie un ARP en annonçant sa propre IP (sans question) - Usage : Mise à jour des tables ARP voisines lors d'un changement IP ou redémarrage - Détection de conflits IP (si quelqu'un répond à son propre ARP, il y a un doublon)

ARP Spoofing (Usurpation ARP) : - Attention : Attaque : Un attaquant envoie de fausses réponses ARP pour associer sa MAC à l'IP de la passerelle - Résultat : Les paquets sont envoyés à l'attaquant (man-in-the-middle) - Défense : arp -s (ARP statique), détection par logiciel (ARPwatch)

III. Le Protocole ICMP

A. Définition et Rôle

ICMP (Internet Control Message Protocol) est un protocole de signalisation fonctionnant au niveau de la couche 3 (Réseau).

Il ne transporte pas de données applicatives, mais des messages d'erreur et de diagnostic.

Analogie : ICMP est comme le service réclamations de la Poste : si votre colis (paquet IP) ne peut pas être livré, la Poste vous envoie un avis de problème (message ICMP) expliquant pourquoi.

B. Messages ICMP Courants

Type	Code	Message	Signification
0	0	Echo Reply	Réponse à un ping
3	0	Destination Unreachable (Network)	Réseau inaccessible
3	1	Destination Unreachable (Host)	Hôte inaccessible
3	3	Destination Unreachable (Port)	Port inaccessible (UDP)
8	0	Echo Request	Requête ping
11	0	Time Exceeded (TTL)	TTL arrivé à 0 (traceroute)

C. La Commande `ping`

Ping utilise ICMP Echo Request (Type 8) et Echo Reply (Type 0) pour tester la connectivité.

Syntaxe :

ping <ip_ou_nom>              (Windows : 4 paquets par défaut)
ping -c 4 <ip_ou_nom>         (Linux : -c = count, obligatoire sinon infini)

Exemple Windows :

C:\> ping 192.168.1.1

Envoi d'une requête 'Ping' sur 192.168.1.1 avec 32 octets de données :
Réponse de 192.168.1.1 : octets=32 temps=2 ms TTL=64
Réponse de 192.168.1.1 : octets=32 temps=1 ms TTL=64
Réponse de 192.168.1.1 : octets=32 temps=2 ms TTL=64
Réponse de 192.168.1.1 : octets=32 temps=1 ms TTL=64

Statistiques Ping pour 192.168.1.1:
    Paquets : envoyés = 4, reçus = 4, perdus = 0 (perte 0%),
Durée approximative des boucles en millisecondes :
    Minimum = 1ms, Maximum = 2ms, Moyenne = 1ms

Interprétation :

Résultat	Signification	Action
Réponse reçue, temps < 1ms	Machine locale ou même LAN	Connexion OK
Réponse reçue, temps 1-50ms	Réseau local ou proche	Connexion OK
Réponse reçue, temps > 200ms	Connexion lente/saturée	Latence élevée
"Délai d'attente dépassé"	Pas de réponse (pare-feu ou machine HS)	Problème à diagnostiquer
"Hôte de destination inaccessible"	Pas de route vers la machine	Problème routage/passerelle
TTL = 64	Linux ou routeur Cisco (TTL initial = 64)	Info système
TTL = 128	Windows (TTL initial = 128)	Info système
TTL = 255	Cisco IOS ou certains Unix	Info système

D. Le TTL (Time To Live)

TTL = compteur décrémenté de 1 à chaque routeur traversé. Quand TTL = 0, le paquet est abandonné et un message ICMP "Time Exceeded" est renvoyé à l'expéditeur.

Pourquoi TTL existe-t-il ? Éviter que des paquets "tournent en boucle" indéfiniment sur Internet en cas de problème de routage.

Utilisation pratique : - TTL dans un ping peut indiquer le nombre de sauts traversés : - TTL reçu = 117 → TTL initial 128 (Windows) → 128 - 117 = 11 routeurs traversés - TTL reçu = 53 → TTL initial 64 (Linux) → 64 - 53 = 11 routeurs traversés

E. La Commande `tracert` / `traceroute`

Tracert/Traceroute exploite les messages ICMP Time Exceeded pour découvrir le chemin emprunté par les paquets.

Principe : 1. Envoie un paquet avec TTL=1 → Premier routeur le rejette et renvoie "Time Exceeded" → on note son IP 2. Envoie TTL=2 → Deuxième routeur → on note son IP 3. Continue jusqu'à atteindre la destination