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🌐 Réseau - S5

Année: 2022-2023 (Semestre 5)
Crédits: 3 ECTS
Type: Réseaux Informatiques

PART A: PRÉSENTATION GÉNÉRALE

Objectifs du cours

Ce cours constitue une introduction complète aux réseaux informatiques, couvrant les fondamentaux des architectures réseau, les protocoles de communication, et la configuration pratique d’équipements réseau. L’accent est mis sur le modèle TCP/IP, l’adressage IP, le routage, et les services réseau essentiels.

Compétences visées

Organisation

PART B: EXPÉRIENCE, CONTEXTE ET FONCTION

Contenu pédagogique

Le cours s’organise autour des modèles en couches et des protocoles fondamentaux.

1. Fondamentaux des Réseaux

Types de réseaux:

Type Portée Exemples
PAN ~1m Bluetooth, USB
LAN ~1km Réseau local, Wi-Fi
MAN ~10km Réseau urbain
WAN Mondial Internet

Topologies réseau:

Équipements réseau:

2. Modèles en Couches

Modèle OSI (7 couches):

Couche Nom Fonction Exemples
7 Application Interface utilisateur HTTP, FTP, DNS
6 Présentation Format données SSL/TLS, JPEG
5 Session Gestion sessions NetBIOS
4 Transport Bout en bout TCP, UDP
3 Réseau Routage IP, ICMP
2 Liaison Trame, MAC Ethernet, Wi-Fi
1 Physique Signal électrique Câbles, ondes

Modèle TCP/IP (4 couches):

Version simplifiée utilisée en pratique:

Encapsulation:

Chaque couche ajoute un en-tête aux données:

3. Couche Liaison de Données

Adresse MAC:

Adresse matérielle unique sur 48 bits (6 octets).

Format: XX:XX:XX:XX:XX:XX (hexadécimal)

Exemple: 00:1A:2B:3C:4D:5E

3 premiers octets = OUI (Organizational Unique Identifier, fabricant) 3 derniers octets = identifiant unique

Ethernet:

Norme dominante pour LAN.

Standards:

Trame Ethernet:

Structure: Préambule MAC dest MAC src Type Données CRC

Taille minimale: 64 octets Taille maximale (MTU): 1518 octets

Switch Ethernet:

Apprentissage des adresses MAC:

  1. Reçoit trame sur port A avec MAC source X
  2. Enregistre: “MAC X accessible via port A”
  3. Transfert intelligent vers port de destination

Avantages vs hub:

VLAN (Virtual LAN):

Segmentation logique d’un réseau physique.

Avantages:

4. Couche Réseau et Adressage IP

IPv4:

Adresse sur 32 bits (4 octets).

Format: A.B.C.D où A, B, C, D entre 0 et 255

Exemple: 192.168.1.10

Classes d’adresses (anciennes):

Classe Premier octet Masque par défaut Utilisation
A 1-126 255.0.0.0 (/8) Très grands réseaux
B 128-191 255.255.0.0 (/16) Réseaux moyens
C 192-223 255.255.255.0 (/24) Petits réseaux
D 224-239 - Multicast
E 240-255 - Réservé

Adresses particulières:

Subnetting (sous-réseaux):

Division d’un réseau en sous-réseaux plus petits.

Exemple: réseau 192.168.1.0/24 divisé en 4 sous-réseaux:

Masque /26 = 255.255.255.192

CIDR (Classless Inter-Domain Routing):

Notation /n où n = nombre de bits à 1 dans le masque.

Exemples:

NAT (Network Address Translation):

Traduction d’adresses privées en adresse publique.

Permet:

Types:

IPv6:

Adresse sur 128 bits (16 octets).

Format: xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx (hexadécimal)

Exemple: 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

Simplifications:

Avantages:

5. Routage

Principe:

Choix du chemin pour acheminer les paquets entre réseaux.

Table de routage contient:

Routage statique:

Routes configurées manuellement.

Commande Linux:

ip route add 192.168.2.0/24 via 192.168.1.1

Avantages: simple, prévisible Inconvénients: pas d’adaptation automatique, lourd à gérer

Routage dynamique:

Protocoles échangeant automatiquement les routes.

RIP (Routing Information Protocol):

OSPF (Open Shortest Path First):

BGP (Border Gateway Protocol):

6. Couche Transport

TCP (Transmission Control Protocol):

Protocole fiable orienté connexion.

Caractéristiques:

3-way handshake:

  1. Client → Serveur: SYN
  2. Serveur → Client: SYN-ACK
  3. Client → Serveur: ACK

Segment TCP:

En-tête contient:

UDP (User Datagram Protocol):

Protocole non fiable sans connexion.

Caractéristiques:

Utilisations:

Numéros de ports:

Identifient les applications.

Plages:

7. Couche Application

DNS (Domain Name System):

Traduction noms de domaine ↔ adresses IP.

Hiérarchie:

Types d’enregistrements:

Requête DNS:

  1. Client demande résolution de www.example.com
  2. Serveur DNS local consulte cache ou serveurs autoritaires
  3. Retourne adresse IP

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):

Attribution automatique d’adresses IP.

Processus DORA:

  1. Discover: client cherche serveur DHCP
  2. Offer: serveur propose configuration
  3. Request: client accepte l’offre
  4. Acknowledge: serveur confirme

Informations fournies:

HTTP/HTTPS:

Protocole de transfert hypertexte pour le Web.

Méthodes principales:

Codes de réponse:

HTTPS = HTTP + TLS (chiffrement)

FTP (File Transfer Protocol):

Transfert de fichiers.

Modes:

Ports: 21 (contrôle), 20 (données en mode actif)

PART C: ASPECTS TECHNIQUES

Travaux Pratiques

TP: Introduction aux réseaux et outils

Objectifs:

Commandes réseau essentielles:

ping: test de connectivité ICMP

ping 192.168.1.1
ping -c 4 google.com

traceroute/tracert: tracer le chemin des paquets

traceroute google.com

Affiche tous les routeurs intermédiaires.

ifconfig/ipconfig: configuration des interfaces

ifconfig eth0
ipconfig /all

Affiche adresse IP, MAC, masque, passerelle.

netstat: statistiques réseau

netstat -an    # Connexions actives
netstat -rn    # Table de routage

nslookup/dig: requêtes DNS

nslookup www.google.com
dig www.google.com

arp: table ARP (IP ↔ MAC)

arp -a

Wireshark:

Analyseur de paquets graphique.

Fonctionnalités:

Filtres utiles:

Outil tsock:

Simulateur réseau pédagogique permettant:

Travaux Dirigés

TD1: Bases des réseaux:

Exercices sur:

TD2: Commutation et routage:

Problématiques:

TD3-4: Architecture, services et protocoles:

Analyse:

Configuration Pratique

Configuration d’un switch:

Commandes de base (Cisco):

enable
configure terminal
hostname Switch1
interface vlan 1
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
no shutdown

Configuration VLAN:

vlan 10
name Departement_IT
exit
interface FastEthernet 0/1
switchport mode access
switchport access vlan 10

Configuration routeur:

interface GigabitEthernet 0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
no shutdown
exit
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.254

Configuration serveur DHCP (Linux):

Fichier /etc/dhcp/dhcpd.conf:

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.100 192.168.1.200;
    option routers 192.168.1.1;
    option domain-name-servers 8.8.8.8;
}

PART D: ANALYSE ET RÉFLEXION

Compétences acquises

Théoriques:

Pratiques:

Applications pratiques

Les réseaux sont au cœur de tous les systèmes informatiques modernes:

Entreprise:

Internet et Cloud:

IoT et embarqué:

Télécommunications:

Liens avec autres cours

Cours Lien
Architecture Matérielle (S5) Interfaces réseau, DMA
Systèmes d’exploitation (S5) Pile réseau, sockets
Programmation C (S5) Sockets, protocoles
Sécurité (S7) Chiffrement, VPN, firewall
IoT (S9) Protocoles IoT (MQTT, CoAP)
Cloud Computing (S9) Réseaux virtuels, SDN

Perspectives et évolutions

Technologies émergentes:

SDN (Software-Defined Networking): Séparation plan de contrôle et plan de données, configuration programmable.

NFV (Network Function Virtualization): Fonctions réseau virtualisées (routeurs, firewalls logiciels).

5G et au-delà: Très haut débit, ultra-faible latence, IoT massif.

IPv6: Adoption progressive mais inévitable (épuisement IPv4).

Sécurité: Chiffrement généralisé (TLS 1.3, HTTPS partout), Zero Trust.

Recommandations

Pour approfondir:

  1. Pratiquer avec Packet Tracer ou GNS3
  2. Monter un lab réseau à domicile
  3. Lire les RFCs des protocoles importants
  4. Analyser du trafic réel avec Wireshark
  5. Configurer routeurs et switches (occasion ou simulateurs)

Certifications:

Mon opinion

Ce cours est fondamental pour comprendre comment fonctionnent les communications modernes.

Points forts:

Applications concrètes: Les connaissances acquises sont immédiatement applicables:

Importance professionnelle: Les réseaux sont omniprésents en informatique. Tout ingénieur doit comprendre:

Bilan personnel: Ce cours a fourni les bases essentielles des réseaux informatiques. La combinaison de théorie (modèles, protocoles) et de pratique (Wireshark, configuration) a permis une compréhension solide. Ces connaissances sont indispensables pour tous les cours suivants impliquant des communications (IoT, Cloud, Systèmes distribués) et pour la carrière professionnelle.