Réseaux et Communication
Modèle OSI, TCP/IP, adressage IP, Ethernet, WiFi et protocoles
Objectifs pédagogiques
- Comprendre le modèle OSI et ses 7 couches de communication
- Maîtriser l'adressage IP (IPv4/IPv6), les masques et le routage
- Différencier les protocoles TCP et UDP selon leurs usages
- Configurer un réseau local Ethernet et WiFi
- Analyser les équipements réseau : switch, routeur, point d'accès
1. Modèle OSI et TCP/IP
Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un modèle de référence qui décompose la communication réseau en 7 couches. Chaque couche a un rôle spécifique et communique avec les couches adjacentes. Ce modèle permet de comprendre et de concevoir des protocoles interopérables.
| N° | Couche OSI | Rôle | Exemples |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | Interface utilisateur | HTTP, FTP, SMTP, DNS |
| 6 | Présentation | Format des données | SSL/TLS, JPEG, ASCII |
| 5 | Session | Gestion des connexions | NetBIOS, RPC |
| 4 | Transport | Fiabilité bout-en-bout | TCP, UDP |
| 3 | Réseau | Adressage et routage | IP, ICMP, ARP |
| 2 | Liaison | Transmission locale | Ethernet, WiFi, PPP |
| 1 | Physique | Signal électrique/optique | Câble, fibre, ondes radio |
Modèle TCP/IP (4 couches)
Le modèle TCP/IP est le modèle pratique utilisé sur Internet. Il simplifie OSI en 4 couches : Application, Transport, Internet et Accès réseau.
Chaque couche ajoute son en-tête aux données. Un paquet HTTP est encapsulé dans TCP, puis dans IP, puis dans une trame Ethernet. À la réception, chaque couche retire son en-tête (désencapsulation).
2. Adressage IP
Chaque appareil connecté à un réseau IP possède une adresse IP unique qui l'identifie. L'adresse permet de router les paquets à travers les réseaux. On distingue les adresses IPv4 (32 bits) et IPv6 (128 bits).
Adresse IPv4
Une adresse IPv4 est composée de 4 octets séparés par des points. Chaque octet peut varier de 0 à 255. Exemple : 192.168.1.100
Structure : Partie réseau + Partie hôte
192.168.1.100 / 255.255.255.0
│───────│ │───│
Réseau Hôte
Notation CIDR : 192.168.1.100/24 (24 bits pour le réseau)
Classes d'adresses et réseaux privés
| Type | Plage d'adresses | Usage |
|---|---|---|
| Classe A privée | 10.0.0.0 - 10.255.255.255 | Grands réseaux d'entreprise |
| Classe B privée | 172.16.0.0 - 172.31.255.255 | Réseaux moyens |
| Classe C privée | 192.168.0.0 - 192.168.255.255 | Réseaux domestiques (box) |
| Loopback | 127.0.0.1 | Test local (localhost) |
IPv6 : la nouvelle génération
Avec l'explosion du nombre d'appareils connectés, IPv4 (4 milliards d'adresses) devient insuffisant. IPv6 utilise 128 bits, offrant 340 sextillions d'adresses.
Format IPv6 : 8 groupes de 4 chiffres hexadécimaux
Exemple : 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Abrégé : 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
3. Protocoles TCP et UDP
La couche Transport utilise deux protocoles principaux : TCP (fiable, orienté connexion) et UDP (rapide, sans garantie). Le choix dépend des besoins de l'application.
TCP (Transmission Control Protocol)
- Fiable : garantit la livraison des données
- Orienté connexion : établit une session (3-way handshake)
- Contrôle de flux : adapte le débit
- Ordre garanti : les paquets arrivent dans l'ordre
- Usage : Web (HTTP), email, transfert de fichiers
UDP (User Datagram Protocol)
- Non fiable : pas de garantie de livraison
- Sans connexion : envoie directement
- Rapide : faible latence, moins d'overhead
- Pas d'ordre : les paquets peuvent arriver désordonnés
- Usage : Streaming, VoIP, jeux en ligne, DNS
Ports et services
Un port est un numéro (0-65535) qui identifie un service sur une machine. Les ports 0-1023 sont réservés aux services standards (well-known ports).
| Port | Protocole | Service |
|---|---|---|
| 20/21 | TCP | FTP (transfert fichiers) |
| 22 | TCP | SSH (connexion sécurisée) |
| 53 | UDP/TCP | DNS (résolution noms) |
| 80 | TCP | HTTP (web) |
| 443 | TCP | HTTPS (web sécurisé) |
| 1883 | TCP | MQTT (IoT) |
4. Technologies Ethernet et WiFi
Ethernet (IEEE 802.3) et WiFi (IEEE 802.11) sont les technologies de la couche liaison les plus répandues pour les réseaux locaux (LAN).
Ethernet (réseau filaire)
Ethernet utilise des câbles à paires torsadées (RJ45) ou de la fibre optique. Chaque interface réseau possède une adresse MAC unique (48 bits), gravée en usine.
Adresse MAC : 6 octets en hexadécimal
Exemple : A4:5E:60:B7:C3:21
Débits Ethernet :
• Fast Ethernet : 100 Mbit/s (100BASE-TX)
• Gigabit : 1 Gbit/s (1000BASE-T)
• 10 Gigabit : 10 Gbit/s (10GBASE-T)
WiFi (réseau sans fil)
Le WiFi utilise des ondes radio sur les bandes 2.4 GHz et 5 GHz (et 6 GHz pour WiFi 6E). Plusieurs normes coexistent avec des débits et portées différents.
| Norme | Nom commercial | Bande | Débit max |
|---|---|---|---|
| 802.11n | WiFi 4 | 2.4 / 5 GHz | 600 Mbit/s |
| 802.11ac | WiFi 5 | 5 GHz | 3.5 Gbit/s |
| 802.11ax | WiFi 6 | 2.4 / 5 / 6 GHz | 9.6 Gbit/s |
2.4 GHz : meilleure portée, traverse mieux les murs, mais plus d'interférences (Bluetooth, micro-ondes). 5 GHz : débits plus élevés, moins d'interférences, mais portée réduite.
5. Équipements réseau
Un réseau local repose sur plusieurs équipements qui assurent la connectivité, le routage et la sécurité des communications.
Switch (commutateur)
Connecte plusieurs appareils sur un même réseau local. Fonctionne au niveau de la couche 2 (liaison) avec les adresses MAC.
Apprend les adresses MAC et transmet les trames uniquement au port concerné.
Routeur
Interconnecte différents réseaux (LAN/WAN). Fonctionne au niveau de la couche 3 (réseau) avec les adresses IP.
Détermine le meilleur chemin pour acheminer les paquets (tables de routage).
Point d'accès WiFi
Permet aux appareils sans fil de rejoindre le réseau. Fait le pont entre le réseau filaire et les connexions radio.
Gère l'authentification (WPA2/WPA3) et la distribution des canaux.
Box Internet
Équipement tout-en-un : modem + routeur + switch + point d'accès WiFi + serveur DHCP + pare-feu.
Fait la traduction d'adresses (NAT) entre le réseau privé et Internet.
Configuration réseau type
# Commandes utiles (Windows/Linux)
# Afficher la configuration IP
ipconfig /all # Windows
ip addr # Linux
# Tester la connectivité
ping 192.168.1.1 # Ping vers la passerelle
ping google.com # Ping vers Internet
# Afficher la table de routage
route print # Windows
ip route # Linux
# Tracer le chemin vers une destination
tracert google.com # Windows
traceroute google.com # LinuxDHCP : attribution automatique d'adresses
Le protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) attribue automatiquement une adresse IP, un masque, une passerelle et des serveurs DNS aux appareils qui se connectent au réseau.
Processus DHCP (DORA) :
1. Discover : le client cherche un serveur DHCP
2. Offer : le serveur propose une adresse
3. Request : le client accepte l'offre
4. Ack : le serveur confirme l'attribution
À retenir
•OSI : 7 couches, du physique à l'application
•IPv4 : 32 bits (192.168.1.1), IPv6 : 128 bits
•TCP : fiable, orienté connexion (web, email)
•UDP : rapide, sans garantie (streaming, jeux)
•Ethernet/WiFi : couche 2, adresses MAC
•Switch = couche 2, Routeur = couche 3
