Adressage IPv4

1. Adressage IPv4

2. Adressage IPv4 • Chaque interface (ou coupleur) d'un matériel communicant sur un réseau TCP/IP doit posséder une adresse IP unique • Bien que chaque coupleur possède déjà une adresse physique unique (adresse MAC – Medium Access Control), la couche réseau IP apporte un degré d'abstraction supplémentaire en offrant un système d'adressage logique souple et indépendant du matériel

3. Adressage IPv4 • Le protocole ARP Address Resolution Protocol établit le lien entre les deux types d'adressage physique et logique • L'organisation de la couche IP est complètement dissociée des aspects matériels, tout du moins en ce qui concerne l'adressage • Il est possible, par exemple, de mettre en place deux réseaux logiques IP sur un même réseau physique Ethernet

4. Adressage IPv4 • L'adresse IP version 4 est codée sur 32 bits (4 octets) • Le système d'adressage IP est basé sur un découpage en classes d'adresses et non sur une suite linéaire de valeurs • La notation habituelle présente les adresses IP sous la forme de quatre nombres décimaux séparés par des points • Exemple d'une adresse de classe C : 194.168.1.1 • Chaque nombre décimal correspond à un octet compris entre 0 et 255 • Les premiers bits de l'octet de poids fort de l'adresse IP déterminent la classe d'adresses

5. Adressage IPv4 • Lorsqu'un datagramme chemine de routeur en routeur sur les réseaux, la recherche de la destination, exclusivement basée sur l'adresse IP de destination, se déroule en deux étapes • La première étape consiste à atteindre le réseau local sur lequel est connecté l'hôte destination • La seconde étape, lorsque le réseau destination est atteint, consiste à délivrer le datagramme au coupleur de l'hôte destination

6. Adressage IPv4 • Le dernier routeur devra déterminer que l'adresse IP de destination correspond à celle d'un coupleur présent sur le réseau physique adjacent (directement connecté) • Cette recherche de réseau local puis d'hôte est basée sur un découpage en deux parties de l'adresse IP de destination : l'identificateur de réseau et l' identificateur d'hôte

7. Adressage IPv4 Découpage en classes d'adresses IP

8. Adressage IPv4 • Les champs « adresse réseau » et « adresse hôte » sont de tailles variables en fonction de la classe IP à laquelle ils appartiennent • Pour la classe A, le premier octet est consacré à l'identification du réseau tandis que les trois octets de poids faibles sont attribués à l'identification de l'hôte dans le réseau • Le premier bit du premier octet étant, par définition, positionné à 0, ceci implique qu'il ne reste que 7 bits pour coder un réseau de classe A

9. Adressage IPv4 • Pour la classe B, les deux premiers octets sont réservés pour l'identification du réseau, moins les deux premiers bits positionnés respectivement à 1 et 0, soit 14 bits pour l'adresse réseau • Il reste alors 2 octets pour identifier l'hôte d'un réseau de classe B • De la même manière, pour la classe C, 21 bits seront utilisés pour coder le réseau et 1 octet pour l'hôte

10. Adressage IPv4 • Les classes D et E ne sont pas utilisées pour nommer des systèmes • La classe D est utilisée pour les applications multicast, c'est-à-dire pour le transfert d'informations d'un émetteur vers plusieurs récepteurs • Le système d'identification multicast est privé • Les datagrammes comportant comme adresses de destination, des adresses de classe D, ne seront pas routés sur l'Internet • La classe E est une classe d'adresses réservées, non utilisées

11. Adressage IPv4 • Il est possible de déterminer la classe d'adresses IP en observant le premier octet de l’adresse :

12. Adressage IPv4 • Un ordinateur peut comporter plusieurs coupleurs réseau auquel cas il disposera d'autant d'adresses IP • C'est notamment le cas pour les hôtes multirésidents qui sont susceptibles de se comporter comme des routeurs • Le protocole IP de la couche réseau permet de transmettre les datagrammes de réseau en réseau via des routeurs jusqu'à un coupleur de destination • Un routeur qui interconnecte plusieurs réseaux possèdera autant d'adresses de réseaux IP différentes

13. Adressage IPv4 Du découpage de l'étendue des adresses IP en classes, il résulte un certain nombre de remarques : • il existe un certain nombre de réseaux et d'hôtes pour les classes A, B et C • certaines adresses de réseau ou d'hôtes sont réservées à un usage particulier • un problème de disponibilité d'adresses pour l'Internet commence à se faire sentir

14. Adressage IPv4 • Il existe un petit nombre d'adresses de réseau de classe A, dont on peut se procurer les noms des bénéficiaires privilégiés sur les sites référençant les adresses IP et les noms des organismes qui les utilisent • Pour chaque réseau de classe A, il y a une quantité importante d'adresses d'hôtes possibles • Plusieurs réseaux de classe A sont réservés et pour l'instant inutilisés

15. Adressage IPv4 • Inversement, il existe un grand nombre de réseau de classe C • Pour chaque réseau de classe C, 256 adresses IP d'hôtes sont théoriquement disponibles

16. Adressage IPv4 • La répartition des adresses IP de réseau est réalisée par continent et par pays sous l'égide des autorités gérant l'adressage au niveau mondial • Dans chaque pays, les prestataires Internet ou ISP Internet Service Provider, ont en charge de fournir aux entreprises et aux organisations les adresses IP des hôtes dans une fourchette d'identificateurs de réseau dont ils ont la responsabilité • Il est possible de vérifier sur les sites référençant les adresses IP, le nombre de réseaux de classe C dont dispose l'opérateur historique de télécommunication pour la France (193.248.x.x par exemple)

17. Adressage IPv4 • Les valeurs de réseaux et d’hôtes citées sont théoriques car il existe certaines conventions et certains choix techniques qui ont nécessité l'utilisation de d'adresses IP particulières à des fins administratives • A l'origine de l'Internet, le fait de perdre des adresses IP d'hôtes n'était absolument pas gênant compte tenu du faible nombre d'acteurs utilisant IP • Ce n'est plus vrai aujourd'hui et est possible de dénombrer les adresses non destinées aux hôtes de l'Internet

18. Adressage IPv4 Adresses de loopback : • Il existe sur la plupart des systèmes d'exploitation, une interface de bouclage appelée loopback • Cette pseudo-interface réseau peut être utilisée lorsque l'application « serveur » et l'application « client » se trouvent sur le même ordinateur • L'interface de loopback simule une carte réseau supportant TCP/IP

19. Adressage IPv4 • L’adresse de loopback permet en quelque sorte, de faire du réseau sans coupleur réseau physique • Une telle interface trouve son utilité lors des phases de test d'applications client/serveur ou lors des dépannages d'ordinateurs présentant des dysfonctionnements du réseau • L'adresse de classe A 127.x.x.x a été choisie comme adresse de loopback

20. Adressage IPv4 • En général, l'adresse IP 127.0.0.1 est utilisée dans les systèmes informatiques mais toute autre adresse commençant par 127 devrait fonctionner à l'exception de l'adresse 127.0.0.0 qui nomme le réseau de loopback lui-même et le broacast 127.255.255.255 • Le nom logique de l'adresse de loopback est en général localhost dans les systèmes d'exploitation • L’utilisation de la convention de nommage de l’adresse IP de loopback fait perdre 2^24 moins 1, soit 16 277 215 adresses IPv4

21. Adressage IPv4 • Il faut noter également qu'un analyseur de trames positionné sur un réseau ne verra pas passer les datagrammes issus d'un autre ordinateur et dont l'adresse IP de destination sera l'adresse de loopback • En effet, ce type de datagrammes n'est pas envoyé sur le réseau puisque la destination est le système lui-même

22. Adressage IPv4 Adresses de réseau : • Par convention, l'identificateur de réseau se termine par 1, 2 ou 3 zéros selon qu'il appartient aux classes C, B ou A • Par exemple, pour nommer le réseau de l'université de Stanford à Palo Alto, il faudra utiliser l'adresse de classe A 36.0.0.0 et pour l'université de Sydney l'adresse réseau de classe B 129.78.0.0

23. Adressage IPv4 • Ces adresses de réseaux sont en général utilisées dans les tables de routage des ordinateurs et des routeurs afin de respecter le format à quatre octets des adresses IPv4 • Là encore, de nombreuses adresses sont perdues pour l'identification d'hôtes • Une adresse hôte est ainsi perdue par réseau IP, c'est-à-dire 128+16 384+2 097 152=2 113 664

24. Adressage IPv4 Adresse par défaut : • L'adresse IP de réseau particulière 0.0.0.0 correspond à la route par défaut des tables de routage (la passerelle par défaut) • Pour cette raison, l'adresse réseau 0 de la classe A est également perdue pour l'Internet, ce qui représente 2^24 soit 16 277 216 adresses en moins pour l'identification des hôtes

25. Adressage IPv4 Adresses de broadcast : • L'adressage sur les réseaux est en général unicast, c'est-à-dire qu'un émetteur émet un datagramme vers un seul destinataire • Cependant, l'adressage broadcast, d'un émetteur vers tous les destinataires d'un réseau local, représente une fonctionnalité incontournable dans les réseaux locaux • La destination broadcast, notée FF:FF:FF:FF:FF:FF en hexadécimal dans les réseaux Ethernet correspond à la couche liaison, doit trouver son équivalent dans la couche réseau

26. Adressage IPv4 • Il a été décidé d'utiliser les adresses IP se terminant par 255, 255.255 ou 255.255.255 selon qu'il s'agit d'un identificateur de réseau de classe C, B ou A • Sur un réseau local Ethernet, un datagramme contenant comme adresse de destination 150.80.255.255 sera encapsulé dans une trame Ethernet dont l'adresse physique de destination sera l'adresse de broadcast FF:FF:FF:FF:FF:FF • Toutes les adresses IP dont les octets correspondant à l'identification de l'hôte sont à 255, sont exclues du champ de nommage des hôtes IP • Le nombre d'adresses est 2 113 664

27. Adressage IPv4 Adresses privées : • Dans chaque classe d'adresses IP, des champs d'identificateurs ont été réservés pour la mise en place de réseaux privés • Ces adresses IP spéciales sont à la disposition de toute entreprise qui souhaite les utiliser en interne • Le caractère d'unicité n'est alors étendu qu'au périmètre de l'organisation et non à l'Internet

28. Adressage IPv4 • Les réseaux IP privés sont, par définition non reliés directement à l'Internet • Il peut dès lors sembler surprenant d'avoir ainsi confisqué à l'Internet de nombreuses adresses IP • Les raisons qui ont poussé les informaticiens à l'origine de la RFC 1918 traitant des réseaux privés sont, entre autres, des raisons de sécurité

29. Adressage IPv4 • Bien souvent, les réseaux IP privés sont reliés à l'Internet par l'intermédiaire d'un proxy qui fait de la translation d'adresses • Ceci permet aux ordinateurs internes de ne pas avoir d'existence propre sur l'Internet, l'adresse IP du proxy se substituant à l'adresse d'origine du datagramme • Par ailleurs, les routeurs de l'Internet ne devraient pas router de datagrammes dont les adresses IP font partie des adresses de réseaux privés • Même en cas d'incident de routage, il sera peu probable qu'un datagramme d'un réseau privé soit routé sur l'Internet

30. Adressage IPv4 • Peu probable mais pas certain car les tables de routage peuvent présenter certains défauts et les règles de filtrage ne sont pas obligatoirement appliquées aux adresses IP des réseaux privés • Les adresses correspondant aux réseaux IP privés ne seront jamais attribuées aux ISP par l'ARIN – American Registry of Internet Numbers (l'IANA - Internet Assigned Numbers Authority avant 1997)

31. Adressage IPv4 • Il est possible de vérifier sur les sites référençant les adresses IP, le cas des réseaux de classe C 192.168.0.0 pour lesquels l'indication suivante est fournie : 192.168.0.0 - 192.168.255.0 Internet Assigned Numbers Authority, CA (IANA-CBLK-RESERVED) - reserved for private internet use (see RFC 1918) • Il n'y a pas de caractère obligatoire à l'utilisation en interne des adresses IP préconisées dans la RFC 1918 • Cependant l'utilisation d'adresses IP quelconques peut poser divers problèmes d’adressage pour accéder aux sites officiels

32. Adressage IPv4 Identificateurs de réseaux privés décrits dans la RFC 1918

33. Adressage IPv4 Adresses de classes D et E : • Les adresses des classes D et E ne sont pas utilisées dans l'Internet • 16 classes D, c'est-à-dire 16 fois 2^24 = 268 435 456 adresses IP indisponibles pour l'Internet • 16 classes E sont également indisponibles pour l'Internet

34. Adressage IPv4 • Il est clair que le système d'adressage IP mis en œuvre dans la version 4 n'avait pas pour objectif d'économiser des adresses d'hôtes • A sa création, il n'était pas possible de prévoir l'engouement que l'on connaît aujourd'hui pour l'Internet • Dans la version 6 d'IP, un espace d'adressage de 128 bits est prévu pour remplacer les 32 bits de la version 4 • Des voix s'élèvent déjà pour annoncer que cela est insuffisant !