Adressage IP

Adressage IP
C. Pain-Barre
IUT INFO
1
Année 2008-2009
Introduction
Les adresses IP font partie intégrante de IP. Elles ont pour but de se substituer aux adresses physiques (MAC)
des réseaux, qui sont différentes d’un réseau à l’autre. À partir de la couche IP, il n’est plus question que d’adresses
IP pour désigner les équipements (ordinateurs, routeurs, hubs, etc.) d’un internet. Bien entendu, toute transmission dans un réseau devra toujours se faire à partir d’une interface (carte) physique à destination d’une interface
physique, en utilisant des adresses physiques. C’est pourquoi, toute implantation IP sur un réseau physique donné
devra disposer d’un mécanisme permettant de déterminer l’adresse physique correspondant à l’adresse IP de tout
équipement de ce réseau. Cela est opéré par une sous-couche IP nécessaire à son fonctionnement, comme ARP.
Les adresses IP sont universelles. Elles sont utilisées par tous les équipements pour communiquer via IP, en
tant qu’adresses source et destination des datagrammes IP. Elles sont codées sur 32 bits. Tout équipement d’un
réseau IP doit posséder une adresse IP. Une adresse IP ne doit être attribuée qu’à un unique équipement, qu’elle
identifie sur l’internet. Par la suite, on utilisera hôte ou station pour désigner tout équipement disposant d’une
adresse IP.
Les adresses IP (d’origine) ont un format particulier qui va permettre de déterminer le réseau d’appartenance
d’un hôte à partir de son adresse IP, et ainsi de faciliter le routage. Ce format a été choisi pour prendre en compte
la diversité de la taille des réseaux et permettre aux administrateurs de réseaux de gérer eux mêmes l’attribution
d’une plage d’adresses IP à leurs hôtes. Enfin, certaines adresses ont des significations particulières, parfois
différentes selon le contexte d’utilisation (et le protocole).
2
Adresses de réseau et de station (classes A, B et C)
2.1
Adresse IP de réseau
Pour raccorder un réseau à un réseau IP (internet, intranet), il faut choisir une adresse IP de réseau pour ce
nouveau réseau, non encore attribuée. Concernant Internet, les adresses de réseaux sont attribuées par des organismes ou sociétés officiels. Généralement, on peut en obtenir auprès d’un FAI.
La taille du réseau est prise en compte lors de l’attribution de l’adresse de réseau. Selon qu’il est très grand
(plus de 65535 hôtes), de taille moyenne (entre 255 et 65534 hôtes) ou petit (254 hôtes au plus), son adresse appartiendra respectivement à la classe A, B ou C. Le format d’une adresse de réseau selon sa classe est le suivant :
0
bits : 0
1
Classe A
0
Classe B
1
0
Classe C
1
1
2
3
4
5
id. réseau
6
7
8
9
1
0
1
2
3
4
5
1
6
7
8
9
2
0
1
2
3
2
4
5
6
7
8
9
3
0
3
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
id. réseau
0
bit de poids fort
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id. réseau
sens de transmission
bit de poids faible
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Adressage IP
i
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Il existe deux autres classes d’adresses : la classe D et la classe E. Elles sont vues en fin du document
dans la section 7.
La partie id. réseau est l’identifiant réseau. Sa taille est plus ou moins grande selon sa classe : 7 bits pour la
classe A, 14 pour la B et 21 pour la C. Ceci parce qu’il y a très peu de grands réseaux (classe A), beaucoup plus
de classe B et encore bien plus de classe C.
L’adresse IP du réseau obtenue a donc la forme ci-dessus avec un id. réseau fixé. L’administrateur peut alors
attribuer à sa guise une plage d’adresses IP de stations correspondant à cette adresse de réseau.
2.2
Adresse IP de station
Une adresse IP de station appartient aussi à l’une des classes A, B ou C. Elle comporte une partie id. station
dont la taille varie suivant la classe. Elle correspond aux bits qui ne sont pas utilisés pour coder la classe ni pour
l’id. réseau :
0
bits : 0
1
Classe A
0
Classe B
1
0
Classe C
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
1
2
3
4
id. réseau
5
1
6
7
8
9
2
0
1
2
3
2
4
5
6
7
8
9
3
0
3
1
id. station
id. réseau
id. station
id. réseau
0
id. station
Seule la partie id. station est gérée par l’administrateur réseau.
L’adresse IP du réseau est donc comme une adresse IP de station avec la partie id. station à 0 (tous ses bits
à 0). C’est donc une combinaison réservée et non attribuable à une station. Une autre combinaison est réservée :
celle où tous les bits de id. station sont (positionnés) à 1. Cette adresse est l’adresse de diffusion (broadcast)
dans le réseau ; elle en désigne tous les hôtes.
La plage d’adresses IP de stations du réseau correspond à toutes les valeurs binaires de la partie id. station
sauf 0 et tous les bits à 1.
3
Notation décimale pointée
C’est une notation pour les adresses IP qui est plus mnémonique1 qu’un entier codé sur 32 bits. C’est en fait
la représentation la plus courante hormis les noms de domaines.
Les 32 bits d’une adresse IP constituent quatre octets. Une adresse IP en décimale pointée est de la forme
x0 .x1 .x2 .x3 , où chaque xi est l’écriture décimale de l’octet correspondant de l’adresse.
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facile à mémoriser
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Adressage IP
Par exemple, soit l’adresse de réseau suivante sur 32 bits et sa représentation décimale pointée :
Adresse binaire
1
0
0
0
1
0
139
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
124
1
1
1
0
1
1
0
0
187
0
0
0
0
1
0
2
notation décimale pointée
Ainsi, avec les combinaisons particulières de la partie id. station, le tableau suivant indique la forme des
adresses de réseau et de diffusion selon la classe :
Classe Adresse de réseau Adresse de diffusion
A
x.0.0.0
x.255.255.255
B
x.y.0.0
x.y.255.255
C
x.y.z.0
x.y.z.255
M
4
Mais attention, on ne peut se fier à cette simple apparence pour savoir s’il s’agit d’une adresse
de réseau ou de diffusion, il faut nécessairement prendre en compte la classe de l’adresse.
Extraire l’adresse réseau d’une adresse de station
Soit une adresse IP d’une station. Déterminer son adresse de réseau se fait ainsi :
• à partir des bits de poids fort déterminer sa classe ;
• sachant la classe, mettre la partie id. station tout à 0.
Exemple
Extraction à partir de l’adresse de station 139.124.25.1 :
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Adresse de la station
139
1
0
0
0
1
124
25
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
classe B
1
0
0
0
1
id. réseau
id. station
mise à zéro
1
0
0
0
1
0
1
1
139
0
1
1
1
1
124
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Adresse du réseau
En fait, les bits de la classe ne sont contenus que dans le premier octet de l’adresse et l’id. station correspond aux
3, aux 2 derniers ou au dernier octet de l’adresse, pour la classe A, B et C respectivement. On peut donc améliorer
l’extraction.
5
5.1
Combinaisons particulières et adresses réservées
Combinaisons particulières
Outre les deux combinaisons particulières de id. station, il en existe d’autres de id. réseau et même de la
totalité des 32 bits d’une adresse IP :
• combinaisons de id. réseau :
tout à 0 : « ce réseau ». Cette combinaison n’est utilisée qu’à l’intérieur d’un réseau et lorsque les
hôtes ne connaissent pas leur adresse de réseau mais connaissent sa classe. Normalement, cela ne
se produit qu’au démarrage de certains hôtes.
tout à 1 pour la classe A (adresses de la forme 127.x.y.z) : cela correspond aux adresses de
rebouclage (loopback) et sont réservées (voir Interface loopback).
• les 32 bits sont :
tous à 0 (soit 0.0.0.0) : « cet ordinateur ». Utilisée uniquement lorsqu’un ordinateur ne connaît
pas encore son adresse IP, notamment au cours d’un démarrage. Cette adresse désigne aussi la
destination par défaut (« n’importe où ») dans les tables de routage.
tous à 1 (soit 255.255.255.255) : « diffusion limitée ». Désigne toutes les stations du réseau
de la station qui l’utilise.
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5.2
Adressage IP
Notons qu’il n’existe aucune adresse IP désignant tous les hôtes de l’ensemble de l’internet (fort
heureusement pour nous).
Adresses réservées
Certaines plages d’adresses sont réservées à un usage privé et ne sont pas attribuées. Elles ne peuvent pas être
utilisées pour communiquer dans Internet mais devraient l’être dans un réseau IP privé. Les routeurs d’Internet
signaleront (normalement) une erreur s’ils reçoivent un datagramme à destination d’une de ces adresses. Ces
plages sont définies dans les RFC 1918 et RFC 3330, et sont :
• 10.0.0.0 à 10.255.255.255
• 172.16.0.0 à 172.31.255.255
• 192.168.0.0 à 192.168.255.255
• 169.254.0.0 à 169.254.255.255
6
Interfaces et cartes réseau
Un ordinateur devant se connecter à un réseau doit disposer d’un matériel spécifique (modem, carte Ethernet,
carte FDDI, port série, etc.), et en utiliser les méthodes d’accès et les protocoles.
Pour IP, un périphérique donné et les méthodes associées constituent une interface. Sur Unix, une interface
correspond à un point d’entrée dans le noyau (cœur du système). Envoyer des messages via les interfaces réseaux
revient à passer des données à des procédures spéciales du noyau chargées d’effectuer les opérations d’entréessorties physiques sur le réseau.
Une interface est généralement identifiée par un nom symbolique indiquant le type d’interface et le numéro
d’ordre de la carte. Par exemple, sous Linux, une carte Ethernet classique sera identifiée par :
• eth0 pour la première carte
• eth1 pour la seconde
• etc.
Sur SunOS 7.0 (Unix de Sun MicroSystems), une carte Ethernet sera identifiée par :
• le0 pour la première,
• le1 pour la seconde,
• etc.
Mais il existe d’autres interfaces, comme ppp0, ppp1,. . .pour désigner les connexions modem avec le protocole PPP.
6.1
Interface et adresse IP
L’interface qui relie une station à un réseau IP doit être associée à une adresse IP de station dans ce réseau.
Si la station est reliée à plusieurs réseaux IP, elle possède une interface par réseau distinct, et une adresse IP de
station dans chaque réseau, associée à l’interface correspondante. C’est en particulier le cas d’un routeur.
La commande qui permet de configurer une interface sous Unix est ifconfig (interface configuration). Sous
Windows, ipconfig en est l’homologue mais bien souvent, elle est configurée par le menu « Connexions réseau
et accès à distance ». Ces commandes sont étudiées en TP.
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Interface loopback
Les adresses de la forme 127.x.y.z sont des adresses de rebouclage. La plus couramment employée (et
parfois la seule vraiment reconnue) est 127.0.0.1. Elle est connue sous le nom de localhost. L’adresse
127.0.0.0 (localdomain) pour une machine donnée désigne tout au plus le réseau formé par elle-même.
Les adresses de rebouclage sont associées à l’interface loopback (lo sous Linux) qui ne représente aucun
périphérique réseau réel. Cette interface est virtuelle et configurée par défaut. L’intérêt est qu’on peut utiliser des
applications réseaux (reposant sur TCP/IP) tournant localement (pour des tests ou les services qu’elles rendent)
alors qu’on ne dispose d’aucune interface réseau (et d’adresse de station).
Si un datagramme est envoyé à une adresse de rebouclage, alors IP ne le transmet pas à la couche liaison
(hôte-réseau) mais le remet directement à la couche réseau :
client
7
serveur
client
serveur
TCP ou UDP
TCP ou UDP
IP
IP
Hôte−Réseau
Hôte−Réseau
le client contacte un serveur
en loopback
IP remet le datagramme au protocole
de transport local sans passer par
la couche hôte−réseau
Autres classes d’adressage
Il existe encore deux classes d’adresses IP : la classe D et la classe E. Elles ont aussi un format particulier.
Les adresses de ces classes ne sont pas attribuables à aucun réseau ni aucune station en particulier. Leur format
est le suivant :
0
bits : 0
7.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
1
2
3
4
5
1
6
7
8
9
Classe D
1
1
1
0
adresse de multidiffusion
Classe E
1
1
1
1
adresses expérimentales
2
0
1
2
3
2
4
5
6
7
8
9
3
0
3
1
La classe D
Les adresses de classes D sont des adresses de multidiffusion. Une adresse de multidiffusion (ou diffusion
sélective) représente un groupe d’hôtes qui ont demandé à adhérer au groupe. L’adhésion et la résiliation se fait
au moyen du protocole IGMP (Internet Group Managment Protocol) initialement défini dans la RFC 1112.
Ces adresses ne peuvent être utilisées que comme destination d’un datagramme, jamais comme sa source. Si
un hôte envoie un datagramme avec une adresse destination de classe D, alors IP tentera de remettre ce datagramme à tous les hôtes du groupe qu’elle représente. Pour cela, il faut que les routeurs séparant les hôtes aient
connaissance des membres de chaque groupe et de la façon de les atteindre. Ces informations sont aussi échangées
avec IGMP.
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Adressage IP
Certaines adresses de classe D sont réservées pour des groupes utilisés par un grand nombre, notamment toutes
les adresses de 224.0.0.0 à 224.0.0.255 parmi lesquelles :
• 224.0.0.1 : tous les hôtes de ce (sous-)réseau. Cette adresse n’est toutefois pas toujours reconnue par
les hôtes ;
• 224.0.0.2 : tous les routeurs de ce (sous-)réseau.
7.2
La classe E
Les adresses de classe E sont destinées à un usage expérimental. Le mystère demeure. . .
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