Adressage IPv4 et sous-réseau

Adressage IPv4 et sous-réseau

Cet article présente donc une introduction générale aux concepts d’adressage IPv4 et sous-réseau.

Vous aurez donc les informations de base nécessaires pour configurer et dépanner les adresses IPv4 sur un routeur. Telles que la répartition des adresses, le fonctionnement des sous-réseaux et enfin les dépannages des problèmes réseaux IPv4.

Comprendre les adresses IPv4

Une adresse IP (Internet Protocol) est donc une adresse utilisée pour identifier d’une manière unique un appareil sur un réseau IP.

L’adresse IPv4 est donc composée de 32 bits, qui peuvent être divisés en une partie réseau et une partie hôte à l’aide d’un masque de sous-réseau. Les 32 bits sont divisés en quatre octets (1 octet = 8 bits). Donc, chaque octet est converti en décimal et séparé par un point (.). Pour cette raison, une adresse IP est dite exprimée au format décimal, par exemple, 192.168.10.100.

La valeur dans chaque octet est donc comprise entre 0 et 255 en décimal, ou 00000000 – 11111111 en binaire.

Voici comment les octets binaires sont alors convertis en décimal :

Le bit le plus à droite, ou le bit le moins significatif d’un octet contient une valeur de 20. Le bit juste à gauche de celui-ci contient une valeur de 21.

Cela continue jusqu’au bit le plus à gauche, ou le bit le plus significatif, qui contient une valeur de 27. Donc, si tous les bits binaires sont à 1, l’équivalent décimal serait 255, comme indiqué ici :

Pour : 11111111

11111111
2726252423222120
1286432168   421

  128         +     64     +     32      +     16       +     8       +    4        +     2        +  1  = 255

Voici un exemple de conversion d’octet lorsque tous les bits ne sont pas mis à 1.

Pour : 0 1 0 0 0 0 0 1

01000001
2726252423222120
064000   001

      0         +    64       +    0         +      0       +         0      +     0       +       0      +   1  =  65

Exemple

Et cet exemple montre donc une adresse IP représentée à la fois en binaire et en décimal.

10. 1. 23. 19 (décimal)

00001010.000000001.00010111.00010011 (binaire)

Ces octets sont donc décomposés pour fournir un schéma d’adressage pouvant s’adapter aux grands et petits réseaux.

En effet, il existe cinq classes d’adresses IPv4 différentes, de A à E.

Classes d’adresse IPv4

Dans une adresse de classe A, le premier octet est la partie réseau, donc l’exemple de classe A, l’adresse réseau principale va de :

1.0.0.0 à 127.255.255.255.

Les octets 2, 3 et 4 (les 24 bits suivants) sont donc destinés au gestionnaire de réseau à diviser en sous-réseaux et en hôtes comme bon lui semble.

Cette classe peut comporter jusqu’à 23×8-2, soit 16 777 214 adresses.

Pour l’adresse de classe B, les deux premiers octets sont la partie réseau, donc l’exemple de classe B, l’adresse réseau principale va de :

128.0.0.0 – 191.255.255.255.

Les octets 3 et 4 (16 bits) sont destinés aux sous-réseaux locaux et aux hôtes. Cependant, les adresses de classe B sont utilisées pour les réseaux qui ont entre 256 et 65534 hôtes.

Cette classe peut comporter jusqu’à 22×8-2, soit 65 534 adresses.

Dans une adresse de classe C, les trois premiers octets sont la partie réseau. L’exemple de classe C, l’adresse réseau principale va de :

192.0.0.0 – 223.255.255.255.

L’octet 4 (8 bits) est destiné aux sous-réseaux locaux et aux hôtes, parfait pour les réseaux avec moins de 254 hôtes.

Cette classe peut compter jusqu’à 28-2, soit 254 adresses.

Les adresses de classe D sont donc utilisées pour les communications multicast.

Le premier octet d’adresse IP d’une classe D commence toujours par la séquence de bits 1110, il est donc compris entre 224 et 239.

Les réseaux disponibles en classe D sont donc les réseaux allant de l’adresse IP 224.0.0.0 à 239.255.255.255 (adresses de multicast)

Et enfin, Les adresses de classe E qui sont réservées par IANA (Internet Assigned Numbers Authority) à un usage non déterminé.

Les adresses de classe E commencent toujours par la séquence de bits 1111, ils débutent donc en 240.0.0.0 et se terminent en 255.255.255.255.

Résumé des classes d’adresse IPv4

A          0                     0.0.0.0      –    127.255.255.255                                  255.0.0.0

B          10                  128.0.0.0    –   191.255.255.255                                255.255.0.0

C          110                192.0.0.0    –    223.255.255.255                                 255.255.255.0

D          1110              224.0.0.0    –    239.255.255.255                                 pas défini

E          1111              240.0.0.0    –    255.255.255.255                                 Non défini

Masques d’un réseau IPv4

Un masque de réseau vous aide à savoir quelle partie de l’adresse identifie le réseau et quelle partie de l’adresse identifie l’hôte. Les réseaux de classe A, B et C ont des masques par défaut comme illustré ici :

La Classe A : 255.0.0.0

Ensuite la Classe B : 255.255.0.0

Et la Classe C : 255.255.255.0

Une adresse IPv4 sur un réseau de classe A qui n’a pas été divisé en sous-réseaux aurait une paire adresse/masque similaire à : 8.20.15.1/ 255.0.0.0

Afin de voir comment le masque vous aide à identifier les parties réseau et hôte de l’adresse, convertissez l’adresse et le masque en nombres binaires.

8.20.15.1 = 00001000.00010100.000011111.00000001

255.0.0.0 = 1111111.00000000.000000000.000000000

Une fois que vous avez l’adresse et le masque représentés en binaire, alors la partie du réseau et de la partie hôte est plus facile.

Tous les bits d’adresse dont les bits de masque correspondants sont définis sur 1 représentent la partie de réseau. Tous les bits d’adresse dont les bits de masque correspondants sont définis sur 0 représentent la partie de l’hôte.

8.20.15.1 = 00001000.00010100.000011111.00000001

255.0.0.0 = 1111111.    00000000.000000000.000000000

              Réseau    | Partie d’hôte

Partie réseau = 00001000 = 8

Hôte = 00010100 00001111.00000001 = 20.15.1

Comprendre le sous-réseau

Le sous-réseau vous permet de créer plusieurs réseaux logiques qui existent au sein d’un même réseau de classe A, B ou C. Si vous ne créez pas de sous-réseau, vous ne pouvez utiliser qu’un seul réseau de votre réseau de classe A, B ou C, ce qui est irréaliste.

Chaque liaison de données sur un réseau doit avoir un identifiant de réseau unique, chaque hôte de cette liaison étant membre du même réseau.

Si vous divisez un réseau principal (classe A, B ou C) en sous-réseaux plus petits, cela vous permet de créer un réseau de sous-réseaux interconnectés. Chaque liaison de données sur ce réseau aurait alors un identifiant de réseau/sous-réseau unique.

Cependant, tout appareil, ou passerelle, qui se connecte à n réseaux/sous-réseaux possède n adresses IP distinctes, une pour chaque réseau/sous-réseau qu’il interconnecte.

Afin de créer un sous-réseau d’un réseau, étendez le masque naturel avec certains des bits de la partie d’hôte de l’adresse afin de créer un ID de sous-réseau.

Exemple

Par exemple, étant donné un réseau de classe C de 204.17.5.0 qui a un masque naturel de 255.255.255.0, vous pouvez créer des sous-réseaux de cette manière :

Convertir en binaire l’adresse et le masque…

204.17.5.0 = 11001100.00010001.00000101.00000000

255.255.255.224 = 11111111.11111111.11111111.11100000

En étendant le masque à 255.255.255.224, vous avez pris trois bits (indiqués en rouge) de la partie hôte d’origine de l’adresse et utilisés pour créer des sous-réseaux.

Avec ces trois bits, il est donc possible de créer huit sous-réseaux (23 = 8). Avec les cinq bits d’ID d’hôte restants (en vert), chaque sous-réseau peut avoir jusqu’à 32 adresses d’hôte, dont 30 peuvent être attribuées à un périphérique (25-2 = 30). 2 adresses en moins car une est réservée pour l’adresse du sous-réseau lui-même et l’autre pour la diffusion du sous-réseau (« broadcast »).

Et c’est ainsi que ces sous-réseaux ont été créés.

Voici donc les plages des sous-réseaux

  • 204.17.5.0 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 1 à 30
  • 204.17.5.32 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 33 à 62
  • 204.17.5.64 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 65 à 94
  • 204.17.5.96 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 97 à 126
  • 204.17.5.128 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 129 à 158
  • 204.17.5.160 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 161 à 190
  • 204.17.5.192 255.255.255.224 plage d’adresses d’hôte 193 à 222
  • 204.17.5.224 255.255.255.224 plage d’adresses hôte 225 à 254

Types d’adresses IPv4

Alors que la plupart les adresses IPv4 sont des adresses publiques utilisées sur des réseaux accessibles via Internet, d’autres blocs d’adresses sont attribués à des réseaux qui nécessitent peu ou pas d’accès à Internet. Ces adresses sont appelées adresses privées.

Voici ces plages d’adresses privées :

  • 10.0.0.0 à 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)
  • 172.16.0.0 à 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
  • 192.168.0.0 à 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)

Les blocs d’adresses IPv4 d’espace privé, comme l’illustre ci-dessus, sont utilisés sur les réseaux privés.

Les hôtes qui n’auront donc pas besoin d’accéder à Internet pourront utiliser des adresses privées.

Contrairement aux adresses IPv4 privées, les adresses IPv4 publiques ne sont pas utilisées dans un réseau local mais uniquement sur internet.

Une adresse IPv4 publique est unique dans le monde, ce qui n’est pas le cas des adresses privées qui doivent être unique dans un même réseau local ; Mais pas au niveau planétaire étant donné que ces adresses ne peuvent pas être routées sur internet.

Les adresses IPv4 publiques représentent toutes les adresses IPv4 des classes A, B et C qui ne font donc pas partie de la plage d’adresses privées de ces classes ou des exceptions de la classe A.

Passerelles par défaut

Si un ordinateur sur un réseau IP doit communiquer avec un hôte sur un autre réseau, alors, il communiquera généralement via un périphérique appelé routeur. En effet, un routeur est spécifié comme un hôte qui relie le sous-réseau de l’hôte à d’autres réseaux, appelé passerelle par défaut.

Lorsqu’un hôte tente de communiquer avec un autre périphérique via le réseau IP ; Il effectue donc un processus de comparaison en utilisant le masque de sous-réseau défini et l’adresse IP de destination par rapport au masque de sous-réseau et sa propre adresse IP. Le résultat de cette comparaison indique à l’ordinateur si la destination est un hôte local ou un hôte distant.

Si le résultat de ce processus détermine que la destination est un hôte local, l’ordinateur enverra le paquet sur le sous-réseau local. Si le résultat de la comparaison détermine que la destination est un hôte distant, l’ordinateur transmettra le paquet à la passerelle par défaut (routeur) définie dans ses propriétés TCP/IP. Il est alors de la responsabilité du routeur de transmettre le paquet au sous-réseau approprié.

Dépannage réseaux IP

Les problèmes de réseau IP sont donc souvent causés par une configuration incorrecte des trois entrées principales dans les propriétés TCP/IP d’un hôte.

Alors, en comprenant comment les erreurs de configuration le réseau IP affectent les opérations réseau, vous pouvez résoudre de nombreux problèmes TCP/IP courants.

Masque de sous-réseau incorrect 

Si un réseau utilise un masque de sous-réseau autre que le masque par défaut pour sa classe d’adresses et qu’un client est toujours configuré avec le masque de sous-réseau par défaut pour la classe d’adresses, la communication échouera avec certains réseaux proches mais pas vers les réseaux distants.

Par exemple, si vous créez quatre sous-réseaux mais, vous utilisez le masque de sous-réseau 255.255.255.0 dans votre configuration TCP/IP ; Les hôtes ne pourront donc pas déterminer que certains ordinateurs se trouvent sur des sous-réseaux différents de les leurs.

Dans cette situation, les paquets destinés aux hôtes sur différents réseaux physiques qui font partie de la même adresse de classe C ne seront donc pas envoyés à une passerelle par défaut pour la livraison.

En effet, un symptôme courant de ce problème est lorsqu’un hôte peut communiquer avec des hôtes qui se trouvent sur son réseau local et peut communiquer à tous les réseaux distants, à l’exception des réseaux à proximité et ayant la même adresse de classe A, B ou C.

Pour résoudre ce problème, entrez donc simplement le masque de sous-réseau correct dans la configuration TCP/IP de cet hôte.

Adresse IP incorrecte

Et si vous placez des hôtes avec des adresses IP qui devraient être sur des sous-réseaux séparés sur un même réseau local les uns avec les autres, ils ne pourront donc pas communiquer.

Ils essaieront donc de s’envoyer des paquets via un routeur qui ne peut pas les transmettre correctement. Un symptôme de ce problème est un ordinateur qui peut communiquer avec des hôtes sur des réseaux distants, mais qui ne peut pas communiquer avec certains ou tous les hôtes de leur réseau local.

Alors, pour corriger ce problème, assurez-vous que tous les ordinateurs du même réseau physique ont des adresses IP sur le même sous-réseau IP.

Passerelle par défaut incorrecte 

Un hôte configuré avec une passerelle par défaut incorrecte peut donc communiquer avec des hôtes sur son propre réseau local. Mais il ne parviendra pas à communiquer avec les hôtes sur certains ou tous les réseaux distants.

Un hôte peut communiquer avec certains réseaux distants, mais pas avec d’autres si les conditions suivantes sont remplies :

  • Un même réseau physique possède donc plusieurs routeurs.
  • Et le mauvais routeur est ainsi configuré comme passerelle par défaut.

Ce problème est alors courant si une entreprise dispose d’un routeur vers un réseau IP interne et d’un autre routeur connecté à Internet.

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Adam Guipelbé

Ingénieur Systèmes et Réseaux

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