3 - Réseaux et routeurs

Internet et réseau

Routeur

Routage statique

Dans les parties précdentes, nous avons vu briévement comment une communication pouvait s'établir sur Internet. Nous avions utiliser l'instruction traceroute pour voir le cheminement du message de machines en machines. Nous avons ensuite étudié les communications au sein d'un sous-réseau local. Et finalement, nous avons vu que si les IP ne correspondent pas, la communication ne semble plus possible. Mais pourquoi ?

1 - Internet et réseaux

Avant de continuer sur la gestion des réseaux locaux, nous allons commencer par définir quelques termes qui nous seront utiles pour parler clairement des réseaux.

Commençons par Internet : il s'agit du "super-réseau mondial" qui permet de relier entre eux les différents réseaux locaux. Ainsi lorsque vous créez une connexion avec un site, vous parvenez à faire communiquer :

• Votre machine qui est située dans votre réseau local, LAN.
• Le serveur contenant les données du site qui se situe dans un autre réseau local, LAN.

Néanmoins, votre message ne passe pas directement de votre réseau au réseau du destinateur : il est transporté par une multitude d'appareils qui vont le rapprocher peu à peu du réseau de destination.

1 - 1 - Passerelle

Pour quitter votre réseau, vous passez par votre passerelle qui vous permet de vous connecter au "réseau" Internet. C'est en gros le dispositif qui possède à la fois une adresse IP locale pour être identifiée depuis votre LAN et une adresse IP Internet pour être localisée sur Internet.

Chez vous, votre passerelle est contenue dans votre Box.

La passerelle possède donc deux adresses IP : une adresse interne au réseau local qui permet de la localiser dans le réseau local et une adresse IP externe qui permet de la localiser dans l'autre réseau.

En informatique, passerelle, ou gateway en anglais, désigne tout dispositif qui permet de faire communiquer deux réseaux différents. Le mot anglais permet de bien comprendre le principe : gate désigne un portail, une porte. Ainsi on passe par le gateway / la passerelle de façon à sortir ou rentrer dans le réseau.

Nous verrons un peu plus tard qu'il existe en réalité plusieurs types de passerelles, une par couche du modèle ISO.

01° Utiliser la console et la commande ipconfig /all pour retrouver l'adresse IP local de votre passerelle.

Si vous êtes chez vous, vous devriez trouver sur les informations de votre carte réseau quelque chose du genre :

Chez nous, la box sert donc à la fois :

• De passerelle pour faire communiquer votre LAN avec l'extérieur
• De serveur DNS (Domain Name Service) : la traduction d'adresse nommée en adresse IP, comme vu dans la première activité : c'est ce serveur qui va tenter de trouver la concordance entre un nom et une IP et qui va sinon tenter de contacter d'autres serveurs DNS pour obtenir la réponse. Il gardera ensuite l'adresse en mémoire.

• De serveur DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) : un protocole que vous allez apprécier : c'est lui qui peut attribuer des numéros d'IP aux machines du réseau local. Pas besoin de configurer les machines une à une à la main. C'est ce service qui le fait à votre place. Sympa, non ?

Si vous êtes sur le réseau du lycée, vous devriez pouvoir voir que les trois services ne sont pas nécessairement sur la même machine.

D'ailleurs, il y quoi dans ce fameux cache du serveur DNS ?

02° Dans la console, tapez ipconfig /displaydns.

Le contenu de ce fichier n'a pas une durée de vie illimité mais tant qu'un nom apparait dans cette liste, c'est l'IP listée qui sera utilisée.

Avec des droits de type administrateurs on peut ainsi modifier le contenu de ce fichier et réorienter où on le désire les gens. Vous pourriez par exemple donner l'adresse IP de l'ENT à chaque fois qu'on demande facebook.com !

En fin d'activité, vous allez voir comment créer un tel type de serveur. Mais il va falloir découvrir un nouveau type d'appareils : le routeur.

Il reste une question à régler : commment une machine sait-elle qu'une adresse IP se trouve sur son sous-réseau ou s'il faut sortir via la passerelle pour joindre un ordinateur extérieur ?

Tout simplement à l'aide d'une codification supplémentaire qu'on nomme le masque de réseau.

1 - 2 - Les vielles classes d'adressage en IPv4 en version par défaut

L'adresse IP dans un réseau est en réalité divisée en deux parties : la première partie permet d'identifier le réseau en jeu, la deuxième permet d'identifier une des machines de ce réseau en particulier.

Une adresse IP est toujours associée à une autre entité ayant la forme d'une adresse IP: le masque de réseau. Le masque va permettre de décoder l'adresse et de séparer :

• l'identificateur du réseau et
• l'identificateur de la machine (l'hôte).

La méthode que nous allons voir est obsolète depuis les années 90 mais elle permettra de comprendre assez facilement la notion de masque de réseau. Et puis, vous l'avez vu à l'oeuvre de nombreuses fois : lorsque vous rentrez une adresse IP dans Packet Tracer, le logiciel parvient comme par magie à définir un masque-réseau par défaut !

Nous compliquerons les choses ensuite, en montrant comment on utilise les masques aujourd'hui. Cette méthode de classe avait un avantage concret : à l'aide d'une seule adresse (IP), on est capable de définir automatiquement le masque de réseau : il est dissimulé à l'intérieur de l'IP. On pouvait donc juste transmettre l'IP. Aujourd'hui, on doit envoyer deux données : l'adresse IP et le masque de réseau.

03° Ouvrir Packet Tracer et placer un ordinateur. Lui donner l'adresse IP 192.180.50.30. Que vaut son masque de réseau ?

Ce masque est ce qu'on nommait un masque de classe C.

04° On vous donne des adresses machines ci-dessus. La machine 1 veut envoyer un message global sur son réseau. Donner l'adresse IP de destination qu'elle utilisera et donner les numéros de machines qui pourront répondre à sa demande.

• IP de la machine 1 192.175.60.3
• IP de la machine 2 192.175.60.4.
• IP de la machine 3 192.176.60.3.
• IP de la machine 4 192.175.60.5.
• IP de la machine 5 192.175.60.38.
• IP de la machine 6 172.175.60.38.
• IP de la machine 7 92.175.60.38.

Il nous reste maintenant à voir comment la machine savait que le masque de réseau était en 255.255.255.0...

05° Placer les ordinateurs 1 à 7 d'IP données ci-dessus sur Packet Tracer. Observer les masques de réseau proposés.

Vous devriez avoir du :

• Classe C en 255.255.255.0
• Classe B en 255.255.0.0
• Classe A en 255.0.0.0

06° Deux ordinateurs ont une adresse IPv4 correspondant à un classe A. L'ordinateur 1 possède l'IP 45.78.12.89 et l'ordinateur 2 l'IP 45.89.12.90. Sont-ils sur le même réseau ? Peuvent-ils communiquer sans passer par une passerelle ?

Donc, comment parvenir à distinguer une classe A (avec 8 bits dédiés au réseau, masque 255.0.0.0), une classe B (avec 16 bits dédiés au réseau, masque 255.255.0.0) et une classe C (avec 24 bits dédiés au réseau, masque 255.255.255.0) ?

Il faut regarder le contenu binaire du premier octet :

• Si l'octet commence par 0, c'était une classe A : 0xxx xxxx désignait forcément une classe A à l'époque, x pouvant prendre les valeurs 0 ou 1.
• Adresses "disponibles" en théorie : de 0.X.X.X à 127.X.X.X
• Si l'octet commence par 10, c'était une classe B : 10xx xxxx désignait forcément une classe B.
• Si l'octet commence par 110, c'était une classe C : 110x xxxx désignait forcément une classe C.

07° Déterminer (de tête ou avec la calculatrice en mode programmeur), les valeurs possibles pour le premier octet d'une classe B. Pour cela, vous pourriez rechercher la première valeur disponible et la dernière.

08° Déterminer (de tête ou avec la calculatrice en mode programmeur), les valeurs possibles pour le premier octet d'une classe C. Pour cela, vous pourriez rechercher la première valeur disponible et la dernière.

Dernière chose : nous avons vu que certaines adresses n'étaient pas accessibles dans le panel des classes A. Il existe la même chose pour les autres. En réalité, certaines adresses ne seront pas routées sur Internet : elles sont reservées aux réseaux privés locaux.

En voici l'étendue :

• De 10.0.0.0 à 10.255.255.255.
• De 172.16.0.0 à 172.31.255.255
• De 192.168.0.0 à 192.168.255.255

Pourquoi ne pas router ces adresses sur Internet ? Simplement car elles ne sont pas uniques : elles sont réservées à la dénomination des machines dans un réseau local. La plupart du temps, la première machine branchée sur une Box va avoir l'adresse 192.168.0.1. Il ne s'agit donc pas du tout d'une adresse routable sur Internet. Aucune passerelle ne doit possèder cette adresse du côté extérieur, Internet.

Si on revient sur cet exemple, on voit que les adresses IP choisies à l'interne étaient bien les adresses d'un réseau privé : 172.18.X.X est bien compris entre 172.16.0.0 et 172.31.255.255.

L'adresse IP de la passerelle est bien une adresse plausible Internet : elle n'appartient pas aux domaines définis ci-dessus.

Pour rappel : Plages d'adresses réservées à des adresses locales :

• De 10.0.0.0 à 10.255.255.255.
• De 172.16.0.0 à 172.31.255.255
• De 192.168.0.0 à 192.168.255.255

2 - Router

Un routeur est un appareil permettant de faire communiquer entre eux des réseaux différents.

Internet étant composé de l'ensemble des réseaux qui y sont connectés, on trouve toujours au moins un routeur par réseau. Le votre est dans votre box.

09° Créer un réseau local composé de trois PC et d'un Switch. Les adresses IP iront de 192.50.50.1 à 192.50.50.3

10° Créer un autre réseau local composé de trois PC et d'un Switch. Les adresses IP iront de 172.30.30.1 à 172.30.30.3

11° Relier les deux Switches entre eux (à l'aide d'un cable croisé). Tenter alors d'établir des communications à l'intérieur des réseaux puis de faire communiquer le premier réseau avec le deuxième.

Vous devriez constater les deux réseaux ne peuvent pas communiquer entre eux.

On pourrait se dire que c'est à cause des adresses IP qui sont des adresses de réseaux privés.

12° Utiliser 50.50.50.X pour les PC du premier et 175.30.30.X pour ceux du second. Refaire le test.

Bien : les PC des deux réseaux ne parviennent toujours pas à communiquer.

13° Revenir à la configuration 192.50.50.X et 172.30.30.X sur les deux réseaux.

Nous allons maintenant faire intervenir les routeurs pour permettre la communication entre les deux réseaux.

14° Rajouter un routeur générique et le connecter aux deux switches à l'aide de deux cables droits. Repartir dans les configurations IP des ordinateurs et préciser que le portail (gateway) à l'adresse 192.50.50.254 ou 172.30.30.254 en fonction du réseau du lequel se trouve le pc.

Vous allez avoir des connexions en rouge car le routeur n'est pas encore configuré : il n'a pas d'adresse.

15° Sélectionner le routeur pour obtenir son menu. Aller dans le menu CLI (Command Line Interface) et y tapez les instructions suivantes :

16° Taper les instructions suivantes pour commencer la configuration du routeur :

L'instruction enable permet de rentrer en mode priviligié / superviseur.

L'instruction configure terminal permet de rentrer en mode config si on est en mode privilégié.

Rajouter maintenant les instructions permettant d'associer une connexion à une adresse internet : (attention, je considère ici que j'ai branché le premier réseau sur la borne FastEthernet0/0 et le réseau 2 sur la borne FastEthernet 1/0 : vous pouvez obtenir l'information en utilisant l'outil Loupe)

On voit donc qu'on doit indiquer clairement au routeur quelle borne correspond à quelle IP.

L'instruction interface xxx permet de sélectionner une interface et de passer en mode de configuration de l'interface (config-if).

Une fois en mode config-if, l'instruction ip address xxx permet d'associer une adresse IP et un masque de réseau à l'adresse correspondant à l'interface.

L'instruction no shutdown permet d'activer l'interface. shutdown fait l'inverse : elle désactive l'interface.

L'instruction exit permet de retourner au mode précédent : config-if en config ou config en privilégié ou privilégié en mode normal.

17° Tenter un poing entre deux pc d'un réseau différent : ça devrait échouer. Il nous reste en effet à indiquer les routes statiques que nous voulons que le routeur connaisse. On peut néanmoins s'en sortir en envoyant un ping d'un pc du réseau 1 vers un pc du réseau 2 puis vers l'inverse. Mais c'est un peu laborieux comme manière de communiquer la première fois... Tentez de faire du ping jusqu'à ce que cela fonctionne.

Nous allons par contre définir la route à suivre (le routage) dans la partie suivante.

Nous avons créé ici un cas un peu particulier : nous avons un routeur qui permet directement la communication entre deux réseaux. Si les deux réseaux sont gérés par la même entité, on parle effectivement de routeur. Sinon les deux réseaux sont gérés par des organisations différentes, on parle alors de passerelles. Mais dans ce cas, il est plus qu'improbable que les deux organisations partagent un routeur...

3 - Routage statique

En réalité, la communication entre deux réseaux différents peut se faire également à l'aide de deux routeurs :

Le premier réseau (192.50.50.0) possède un routeur d'adresse interne 192.50.50.254 et d'adresse externe 10.10.10.1.

Le deuxième réseau (172.30.0.0) possède un routeur d'adresse interne 172.30.30.254 et d'adresse externe 10.10.10.2

On a placé les deux routeurs sur un réseau commun (10.0.0.0 par exemple).

La communication entre les deux routeurs est une communication série (fil rouge).

18° Reproduire le réseau ci-dessus. Configurer correctement chaque PC (vous pouvez normalement garder la configuration précédente, sinon n'oubliez pas de préciser l'adresse de gateway sur chaque réseau). Configurer ensuite correctement chaque routeur.

A titre d'exemple, pour configurer le port série 2/0, il faut taper :

Vous devriez alors pour faire des ping entre les deux routeurs, et à l'intérieur de chaque réseau mais pas d'établir des communications entre les réseaux. Pour cela, nous allons avoir besoin de donner aux routeurs des routes à suivre pour atteindre des adresses qui n'appartiennent pas à leur réseau propre.

Pour permettre cela, on peut utiliser :

• Un routage statique : on rentre manuellement le chemin à suivre dans la table de routage du routeur. On peut l'utiliser sur les petits réseaux.
• Un routage dynamique : on lance un protocole qui va se charger de remplir seul les tables de routage des différents routeurs.

Nous allons voir ici le routage dit statique, c'est à dire le routage manuel.

Correction de la configuration des ports et des adresses sur les deux routeurs sur mon exemple. Cela vous permettra éventuellement de voir ce qui n'a pas fonctionné sur votre simulation. On notera que j'utilise également la commande hostname pour permettre de donner un nom au routeur. Comme il y en a plusieurs, cela permet d'éviter de se tromper. On peut attribuer des noms directement dans l'interface également.

Pour le routeur 1 :

Pour le routeur 2 :

19° Utiliser les lignes de commande suivantes sur les deux routeurs pour leur indiquer la route statique à suivre pour joindre l'autre réseau :

Sur la console du routeur 1 :

Sur la console du routeur 2 :

Si on reprend les lignes de commande importantes et le schéma du réseau :

On précise donc au routeur R1 que pour atteindre le réseau 172.30.0.0 de masque 255.255.0.0, il doit atteindre le routeur d'adresse 10.10.10.2 (nous aurions pu également donner simplement le nom de l'interface (Serial2/0).

On précise de la même façon au routeur 2 que pour atteindre le réseau 192.50.50.0 de masque 255.255.255.0, il doit aller vers le routeur d'adresse 10.10.10.1.

20° Faire un ping du pc 13 vers le pc 3. Voilà ce que vous devriez obtenir sur le protocole ICMP :

L'explication en image (les flèches grises du programme vous permettront de comprendre le sens de transfert des informations) :

Etape 1 : on cherche à envoyer un message vers 192.50.50.3. L'ordinateur envoie la requête vers son port FastEthernet0 pour joindre le switch.

Etape 2 : le switch va transmettre au gateway, à savoir le routeur de ce réseau. La communication est transmise via les ports Ethernet.

Etape 3 : Le routeur reçoit le message sur son FastEthernet0/0 et va l'envoyer vers l'interface Serial2/0 à l'aide de sa table de routage.

Etape 4 : Le routeur du réseau 1 reçoit le message sur Serial2/0 et envoie le message à travers FastEthernet0/0 pour joindre le réseau.

Etape 5 : Le switch recoit en Ethernet et le renvoie sur le port Ethernet qui correspond à l'adresse voulue.

Etape 6 : Le PC3 reçoit le message et traite la demande : c'est un ICMP Type 8. Il va renvoyer un ICMP type 0 à l'envoyeur.

Etape 7 : le message repasse par le switch. Le switch envoie le message vers le routeur qui se trouve être la passerelle pour sortir du réseau.

Etape 8 : le routeur reçoit la demande et va voir dans sa table de routage. Il envoit alors le message vers l'adresse indiquée dans la table : il sait qu'il doit utiliser le port Serial2/0 pour atteindre l'adresse du réseau 172.30.0.0.

Etape 9 : le routeur 2 reçoit le message et va le renvoyer vers son propre réseau interne.

Etape 10 : le switch reçoit le message et va voir dans sa table de traduction IP/MAC pour savoir vers quel port renvoyer le message.

Etape 11 : le pc initial reçoit son message SMTP de retour.

Pour finir, la loupe vous permet de voir les différentes valeurs contenues dans les tables des Switches et des routeurs par exemple.

Vous pouvez ainsi aller consulter ce qui est stocké dans la mémoire du routeur :

Pour rappel :

Table ARP

Le cache ARP ou table ARP est une table de correspondance entre adresse IP et adresse Mac pour les pc qui sont dans le même réseau que l'ordinateur. Chaque ordinateur possède sa propre table ARP qu'il crée au fur et à mesure qu'il reçoit des messages dont il connait l'adresse IP locale et l'adresse MAC de l'expéditeur.

Ainsi lorsque cet ordinateur veut contacter l'une des IP présentes dans la table, il n'a pas besoin de se renseigner sur le réseau : il lui suffit d'indiquer l'adresse MAC qui va bien.

Routing table / Tableau de routage

Ce tableau comprend les adresses des interfaces physiques directement branchés sur le routeur ainsi que les routes (statiques ou dynamiques) que le routeur connait.

C'est graçe à cette table que le routeur sait sur quelle interface physique il doit renvoyer le message destiné.

Ici on voit ainsi que pour joindre le réseau 172.30.0.0, il faut passer par 10.10.10.2.

21° Utiliser les connaissances vues aujourd'hui pour parvenir à faire communiquer 4 réseaux entre eux. Utiliser la topologie que vous voulez (bus, ring ou routeur central par exemple).

Cela vous permettra de voir si vous avez bien compris ce que nous avons vu aujourd'hui. Il y a encore beaucoup à dire en réalité. La suite au prochain épisode.