Tables de routage

1 - Couche APPLICATION (culture générale)

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Nous avions vu qu'Internet était constitué notamment de routeurs qui permettent à l'information de circuler sous la forme de paquets IP.

Commençons par revoir rapidement comment cela fonctionne.

Nous partirons de l'application Web qui utilise Internet pour faire transiter ses données.

Le modèle TCP / IP est un modèle en couches. Chaque couche ne peut communiquer qu'avec la couche immédiatement inférieure ou supérieure.

Couche APPLICATION

Nous partons donc de la couche APPLICATION du modèle TCP / IP.

Votre navigateur Web (par exemple Firefox) veut communiquer avec le serveur HTTP servant le site www.levavasseur.xyz.
Pour cela, les deux programmes (le client HTTP et le serveur HTTP) respectent un langage commun : le HTTP !

Un programme-serveur tourne sur une machine distance et il est identifié par un PORT sur cet ordinateur qu'on nomme souvent serveur aussi par simplification.
Mais c'est juste un ordinateur.
Le PORT typique est 80 pour http et 443 pour https.

Etape 1 : un programme-client (un navigateur, un robot-explorateur maison basé sur le module requests, ...), identifié par un PORT aléatoire va envoyer une requête http au serveur.

Etape 2 : le programme-serveur a reçu la requête http et va la traiter.

Etape 3 : le programme-serveur répond en envoyant sa réponse http au client.

Types de requêtes envoyées :

Vous voulez par exemple vous connecter à la page NSI Terminale sur le site www.levavasseur.xyz.

Exemple de message GET pour se connecter au site :

Un exemple de réponse possible envoyée par le serveur :

Vous voulez par exemple vous connecter à l'ENT en utilisant Meticeavec la méthode POST du protocole HTTP.
Que se passe-t-il lorsque vous cliquez sur le bouton "Veuillez saisir vois identifiants" ?

Exemple de message POST où on ne transmet que l'alias et le mot de passe pour se connecter au site :

Quelque soit la requête, le navigateur, ici Firefox, va mettre en forme les données que vous voulez envoyer en respectant le protocole HTTP.

Le protocole HTTP fait donc parti de la couche APPLICATION : il définit comment deux applications peuvent discuter en respectant des règles de communications communes : le protocole.

Mais ce n'est pas le programme FIREFOX lui-même qui va directement envoyer le message au serveur.

Non, il va simplement envoyer son message (mis en forme en respectant HTTP) à la couche du dessous : la couche TRANSPORT.

2 - Couche TRANSPORT

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Sur notre exemple, Firefox envoie donc un message à ... la couche TRANSPORT de l'ordinateur sur lequel tourne Firefox.

Couche TRANSPORT

Voyez la couche TRANSPORT comme le gestionnaire du courrier des applications d'un ordinateur. Elle reçoit les messages de toutes les applications et se charge de transmettre le message au programme récepteur.

Que va faire la couche TRANSPORT du message que lui envoie Firefox ?

Plusieurs choses :

• Premièrement, elle découpe le message en plusieurs sous-messages si le message du base est trop gros.
• Ensuite, elle identifie chaque programme (émetteur et récepteur) avec un identifiant. L'identifiant de la couche TRANSPORT est le PORT, un simple numéro encodé sur 2 octets (donc entre 1 et 65535). Pourquoi identifier ? Tout simplement car ce programme-couche-TCP s'occupe de plusieurs programmes à la fois.
• Les programmes-serveurs ont des numéros de PORT prédéfinis. Nous avions vu l'année dernière :
• le PORT 80 pour les serveurs HTTP et
• le PORT 443 pour les serveurs HTTPS.
• A l'aide des sous-messages et des informations sur les PORTS, la couche crée ensemble de segments TCP.

Qu'est-ce qu'un segment ?

C'est l'un des sous-messages précédé d'informations supplémentaires qu'on nomme l'en-tête TCP. Notamment (mais pas que)

• Le PORT de l'application Source du message (SRC) [ ce PORT est encodé sur les deux premiers octets ]
• Le PORT de l'application Destinataire du message (DST) [ ce PORT est encodé sur les deux octets suivants ]
• Un moyen d'identifier le numéro du segment par rapport aux autres (Séquence) [...]
• et d'autres choses encore ...

Comprennez qu'on connaît la structure de l'en-tête bit par bit et qu'on peut donc récupérer facilement les données à l'intérieur.

Nous allons simplement noter cet en-tête TCP par un rectangle jaune.

Nous avons maintenant plein de segments dont on connaît l'expéditeur et le destinataire. Mais comment trouver la bonne machine ?

C'est simple : la couche TRANSPORT ne sait pas faire. Alors elle délégue. A qui ? A la couche RESEAU qu'on nomme également couche INTERNET.

3 - Couche RESEAU ou INTERNET

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Le but de cette couche ?

Couche RESEAU

Voyez cette couche comme un aiguilleur. Elle se charge de savoir si le message est à destination.

• de la même machine (ici A9 à un message pour A9): elle va envoyer le message vers la couche APPLICATION

• d'une machine qui appartient au même réseau que la machine elle-même (ici A9 à un message pour A2): on sait alors qu'on peut envoyer le message à la couche RESEAU du destinataire via sur le réseau interne



• d'une machine qui n'appartient pas au même réseau (ici A9 à un message pour B7): on sait qu'il faut envoyer le message vers un réseau externe.

Particularité de la communication: une machine ne peut communiquer directement qu'avec une machine de son propre réseau. Si elle veut communiquer avec un autre réseau, la machine a donc besoin de connaitre l'adresse d'une machine du réseau qui appartient aussi à une autre réseau. Pour ce qui nous concerne, nous le nommerons ROUTEUR. Ce routeur particulier qui permet de sortir du réseau est souvent nommé également PASSERELLE.

Relier plus de deux machines

On notera qu'il existe de nombreuses façons de faire communiquer les machines à l'intérieur d'un réseau. Le plus courant est le commutateur mais ce n'est pas l'unique moyen.

Relier deux machines uniquement

Par contre, on peut relier directement deux machines en créant une liaison directe entre leurs cartes réseaux, sans passer par un dispositif supplémentaire comme le commutateur.

Et comment fait cette couche pour savoir si le destinataire est sur le réseau interne ou s'il faut sortir du réseau actuel ?

Adressage IP

Adresse IP = Adresse réseau + Adresse machine

La couche RESEAU / INTERNET peut identifier les machines à l'aide de la fameuse adresse IP.

Il est totalement impossible qu'une machine connaisse les adresses de TOUTES les autres machines branchées sur INTERNET. Si ? Non.

Du coup, cette adresse IP est en réalité composée de deux parties.

• Une adresse réseau qui identifie le réseau auquel appartient la machine
• Une adresse machine qui identifie la machine elle même sur ce réseau

Qu'on soit en IP version 4 ou en IP version 6, il existe un mécanisme permettant de savoir si l'adresse de destination est sur le même réseau que l'ordinateur actuel ou si l'ordinateur de destination est en dehors du réseau actuel.

Pour le cours, nous prendrons une notation pédagogique très simple :

• on identifie le réseau par une lettre (c'est l'adresse réseau)
• on identifie la machine par un numéro (c'est l'adresse machine)

Cette notation n'a aucune existence sur les réseaux réels mais permettra de se passer des notations assez complexes en IPv4 ou en IPv6.

01° Quelle est la partie réseau et la partie machine de l'adresse A3 ?

Nous venons donc de voir qu'il existe un mécanisme permettant aux machines de savoir si le destinataire appartient à leur réseau ou pas.

Nous savons vers où envoyer le message. Mais quel message ?

La partie FAQ donne quelques explications sur la décomposition en deux sous-adresses réseau/machine en IPv4 et IPv6.
Les exercices suivants résument le fonctionnement en vous montrant comment cela fonctionne.

4 - Tables de routage

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On a donc un beau paquet IP qui contient l'adresse IP du destinataire (et l'adresse de l'expéditeur initial, c'est plus pratique pour répondre).

Il n'y a plus qu'à envoyer le message. La difficulté est qu'on ne peut donner le message qu'à un autre ordinateur avec qui on est en liaison directe. Nous allons donc voir à quel intermédiaire de communication (ou passerelle) transférer ce paquet IP pour qu'il parvienne à destination.

La couche RESEAU et son protocole IP se charge justement de savoir qui doit gérer le paquet ensuite, qui est la prochaine passerelle.

Trois cas possibles :

Le destinataire est l'ordinateur actuel lui même :



• l'intermédiaire de communication est donc l'ordinateur actuel lui-même
• il suffit donc d'envoyer à la couche TRANSPORT de ce même ordinateur.

Le message est pour IP Destinataire	Transmettre à la passerelle (intermédiaire de communication)	Interface à utiliser (carte réseau)
A9	Localhost	Localhost (on reste à l'interne)

Le destinataire est dans le même réseau :



• l'intermédiaire de communication est encore l'ordinateur actuel lui-même.
• on peut donc envoyer le message sur le réseau en passant juste par le commutateur

Le message est pour IP Destinataire	Transmettre à la passerelle (intermédiaire de communication)	Interface à utiliser (carte réseau)
Réseau A	A9	on sort par la carte A9

Le destinataire est dans un autre réseau :



• l'ordinateur doit connaître l'adresse IP du routeur qui pourra prendre en charge le paquet IP
• cette fois, c'est donc le routeur qui sera l'intermédiaire de communication du paquet IP.
• L'ordinateur A9 envoie donc le paquet IP au routeur sans savoir où le message ira exactement ensuite.
• ATTENTION : le paquet IP indique toujours que le destinataire est A9 ! Le routeur va juste recevoir et router le paquet, sans toucher aux adresses IP A9 et C2 inscrites dans le paquet.

Le message est pour IP Destinataire	Transmettre à la passerelle (intermédiaire de communication)	Interface à utiliser (carte réseau)
Réseau B	A1	on sort par la carte A9
Réseau C	A1	on sort par la carte A9
Réseau Y	A1	on sort par la carte A9
Réseau Z	A1	on sort par la carte A9

Voici comment se présente une table de routage :

1. Une colonne IP Destinataire permet d'identifier l'adresse IP de destination (et donc le réseau de destination)
2. Une colonne Passerelle permet d'identifier la passerelle qui va devoir gérer ce paquet
3. une colonne Interface permettant de savoir sur quelle sortie envoyé le message (pratique surtout sur les routeurs : ils ont plusieurs cartes donc plusieurs sorties). On parle également d'interface d'entrée/sortie. On peut la localiser avec son adresse IP, avec son adresse MAC ou encore avec le nom de la prise physique. Dans le cadre de ce cours, je n'indiquerai que l'adresse IP.
• Pour les cartes Ethernet (avec prises RJ-45), l'interface apparaît souvent sous la notation eth0, eth1...
• Pour les cartes Wifi, on note souvent wlo1...

Table de routage de l'ordinateur A9

Comme vous le voyez, on retrouve souvent les mêmes lignes et on ne peut de toutes manières par connaître tous les réseaux. On donne alors plutôt une route par défaut, la route à suivre si on ne trouve pas d'indication plus précise.

Retour à l'exemple A9 pour C2 : on voit ici que le paquet IP va partir vers le routeur A1/Z1/Y1 en étant émis par la carte réseau A9.

Table de routage du routeur relié au réseau A

On remarquera bien que toutes les passerelles proposées font bien partie des réseaux auxquels le routeur est directement reliés.

Retour à l'exemple A9 pour C2 : le paquet IP arrive donc sur ce routeur A1/Y1/Z1. Il est alors transmis au routeur Y2/X2/B1 puisque l'adresse de destination du paquet est C2.

Table de routage du routeur relié au réseau C

On remarquera bien que toutes les passerelles proposées font bien partie des réseaux auxquels le routeur est directement reliés.

Retour à l'exemple A9 pour C2 : le paquet IP arrive donc sur ce routeur C1/X1/Z2. Il est alors transmis à l'ordinateur C2 en sortant du côté C1.

Il est temps d'aller de passer le paquet à la couche ACCES RESEAU voir la table de routage pour voir ce qu'on doit faire de ce paquet !

Attention : on ne change plus le contenu du paquet IP. On va juste aller voir à qui le transmettre temporairement.

5 - Couche ACCES RESEAU : culture générale - rien d'exigible

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Pourquoi rajouter encore une couche ?

Le principe est de rajouter encore un en-tête devant le paquet IP pour créer ce qu'on nomme une trame. Mais on va aussi rajouter des choses à la fin cette fois, de façon à entourer le paquet IP.

Le paquet IP contient les informations qu'on veut faire transiter d'un ordinateur à un autre.

La trame est elle le carton d'emballage si vous voulez.

Sur cette couche, l'identifiant est l'adresse MAC (Media Access Control) liées à la carte réseau utilisée.

Il s'agit d'adresses sur 6 octets (48 bits, 6*8).

Un ordinateur n'accepte les messages que si l'adresse MAC du destinataire est bien la sienne.

Détection du début et de la fin

Le but de la trame est d'abord de permettre le transport concret du paquet IP : celui-ci ne contient que des informations. C'est dans l'ACCES RESEAU qu'on va les transformer en signaux physiques (éléctriques, optiques...) pour les transporter.

On entoure alors les octets du paquet IP d'une séquence signalant le début et la fin du signal envoyé. Comme cela, le récepteur sait qu'il reçoit bien un vrai signal et pas juste du bruit.

On commence donc à placer en début de trame une séquence bien précise de bits (elle dépend du type de réseau physique) qui permet de dire "Arrivée d'un nouveau message". Idem à la fin.

Anonymisation des machines

L'adresse IP joue le rôle d'adresse logique. Cela permet d'identifier un rôle dans le réseau et de l'anonymiser. A l'extérieur du réseau, personne ne sait quelle machine joue réellement ce rôle. Lorsqu'on veut la joindre, on donne simplement son adresse IP. C'est un peu le principe des forces de police dont on ne peut identifier les membres qu'à l'aide d'un numéro d'agent. On ne connait pas leurs noms. Depuis l'extérieur du réseau, l'adresse IP suffit à joindre la bonne machine. C'est une fois dans le réseau qu'on tente de localiser réellement la bonne machine pour lui délivrer le paquet IP.

Comment ? C'est le rôle de l'adresse MAC des cartes réseaux. On parle d'adresse physique : connaître cette adresse permet de localiser un ordinateur particulier. précisement la carte réseau (et donc l'ordinateur sur lequel elle est branchée).

Chaque machine d'un réseau possède une table dite ARP (Adress Resolution Protocol) qui peut contenir les correspondances adresses IP - adresses MAC pour les machines de ce réseau.

Lorsqu'une machine veut communiquer avec une autre machine de son propre réseau, il va voir l'adresse MAC correspondante et rajoute cette adresse dans l'en-tête de la TRAME. On place donc cette adresse dans l'en-tête TRAME.

Imaginons qu'on doive joindre le routeur d'adresse IP A1. Si on appartient au réseau A, on peut avoir une entrée de la table ARP qui signale que
IP A1 <--> MAC 45:54:f5:4e:28:3d.

On peut alors envoyer le message sur le réseau interne et il ne sera lu que par la machine qui porte bien cette adresse MAC.

La couche ACCES RESEAU se charge donc de réaliser la connection entre l'ordinateur et un autre ordinateur avec lequel il est en relation directe sur le même réseau.

6 - Destination atteinte

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Une fois qu'on parvient à joindre la bonne machine de destinatino, on remonte dans les couches en lisant et supprimant un par un les en-têtes.

De la couche ACCES RESEAU à RESEAU, on remonte à la couche TRANSPORT puis à la couche APPLICATION.

7 - FAQ

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Adresse IP v4 - culture générale

Adresse IP v6 - culture générale

Et le modèle OSI c'est quoi ?

Internet et son modèle TCP / IP est plus ancien que le modèle OSI.

Mais après la création et l'utilisation effective de TCP / IP, beaucoup de chercheurs ont théorisé sur les réseaux. Il existe maintenant une norme (OSI, à gauche) plus précise encore qu'on tente de respecter sur les nouveaux réseaux.

Passerelle réseau - culture générale