Réseaux informatiques : topologies, protocoles et adressage IP

# Réseaux informatiques : topologies, protocoles et adressage IP ## Introduction Un réseau informatique est un ensemble d'équipements (ordinateurs, serveurs, imprimantes, routeurs, etc.) interconnectés afin de partager des ressources (fichiers, applications, connexion Internet) et de communiquer. La maîtrise des concepts de topologie, de protocole et d'adressage IP est fondamentale pour comprendre le fonctionnement d'Internet et des réseaux locaux d'entreprise. Ce chapitre couvre l'ensemble des notions exigibles au programme officiel de Terminale scientifique : des types de réseaux selon leur étendue géographique jusqu'à la simulation de réseaux sur logiciel dédié, en passant par l'adressage IPv4/IPv6 et les commandes de diagnostic. ## I. Types de réseaux selon l'étendue géographique Les réseaux sont classés en fonction de leur portée physique, c'est-à-dire la distance maximale qu'ils couvrent et la zone géographique qu'ils desservent. ### 1. Réseaux personnels : PAN et WPAN **PAN (Personal Area Network)** : réseau personnel d'une portée d'environ 1 à 10 mètres. Il interconnecte les équipements personnels d'un individu : smartphone, tablette, ordinateur portable, montre connectée, écouteurs Bluetooth. Exemple : synchronisation d'un téléphone avec un ordinateur via Bluetooth. **WPAN (Wireless Personal Area Network)** : version sans fil du PAN, utilisant des technologies comme Bluetooth, ZigBee ou infrarouge (IrDA). Portée typique : 10 mètres. Exemple : une oreillette Bluetooth connectée à un smartphone. > **À retenir** : Un PAN/WPAN couvre une portée maximale de 10 mètres et relie les équipements personnels d'un seul individu. ### 2. Réseaux locaux : LAN et WLAN **LAN (Local Area Network)** : réseau local couvrant une zone restreinte : une salle, un étage, un bâtiment, un campus. Portée : de 10 mètres à 1 kilomètre. Il est généralement privé et appartient à une organisation. Les débits sont élevés (100 Mbps à 10 Gbps). Exemple : le réseau informatique d'un lycée reliant les salles de classe et la salle des professeurs. **WLAN (Wireless Local Area Network)** : réseau local sans fil, basé sur la norme IEEE 802.11 (Wi-Fi). Portée : 30 à 100 mètres en intérieur, jusqu'à 300 mètres en extérieur. Exemple : le Wi-Fi d'un café ou d'une bibliothèque universitaire. > **À retenir** : Un LAN est un réseau privé à haute vitesse couvrant un bâtiment ou un campus ; un WLAN est son équivalent sans fil (Wi-Fi). ### 3. Réseaux métropolitains : MAN et WMAN **MAN (Metropolitan Area Network)** : réseau métropolitain couvrant une ville ou une agglomération. Portée : de 1 à 50 kilomètres. Il interconnecte plusieurs LAN d'une même zone urbaine. Exemple : le réseau reliant les différentes agences d'une banque dans la ville de Douala. **WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)** : version sans fil du MAN, basée sur la norme IEEE 802.16 (WiMAX). Portée : jusqu'à 50 kilomètres. Exemple : un fournisseur d'accès Internet local qui dessert une ville entière par ondes radio. ### 4. Réseaux étendus : WAN et WWAN **WAN (Wide Area Network)** : réseau étendu couvrant un pays, un continent ou le monde entier. Portée : supérieure à 50 kilomètres, sans limite supérieure. Il interconnecte des LAN et des MAN distants. Internet est le plus grand WAN public existant. Exemple : le réseau interbancaire SWIFT reliant les banques du monde entier. **WWAN (Wireless Wide Area Network)** : réseau étendu sans fil, utilisant les réseaux de téléphonie mobile (3G, 4G, 5G). Portée : mondiale. Exemple : un smartphone connecté au réseau 4G de MTN ou Orange Cameroun. > **À retenir** : L'ordre croissant d'étendue est : PAN (10 m) < LAN (1 km) < MAN (50 km) < WAN (illimité). Les versions sans fil sont précédées d'un W : WPAN, WLAN, WMAN, WWAN. ### Tableau récapitulatif | Type | Portée | Technologie | Exemple | |------|--------|-------------|---------| | PAN | 1-10 m | Bluetooth, USB | Montre connectée | | LAN | 10 m - 1 km | Ethernet, Wi-Fi | Réseau d'un lycée | | MAN | 1-50 km | Fibre optique, WiMAX | Réseau municipal | | WAN | > 50 km | Fibre, satellite | Internet | ## II. Topologies physiques et logiques des réseaux La topologie d'un réseau décrit la manière dont les équipements sont interconnectés. On distingue la topologie physique (câblage réel) et la topologie logique (cheminement des données). ### 1. Topologies physiques #### a. Topologie en bus Tous les équipements sont connectés à un câble unique (le bus) terminé à chaque extrémité par une résistance de terminaison (bouchon). Les données émises par une machine circulent dans les deux directions et sont reçues par toutes les autres. **Avantages** : câblage simple et économique ; facile à étendre en ajoutant des connecteurs. **Inconvénients** : si le câble principal est coupé, tout le réseau tombe en panne ; les performances se dégradent quand le nombre de machines augmente (collisions fréquentes) ; difficile de localiser une panne. > **À retenir** : Dans une topologie en bus, une seule panne de câble paralyse tout le réseau ; chaque extrémité doit être munie d'un bouchon de terminaison. #### b. Topologie en étoile Tous les équipements sont connectés à un équipement central (hub, switch ou routeur). Chaque machine possède sa propre liaison point-à-point avec le centre. Les données passent obligatoirement par l'équipement central. **Avantages** : panne d'une machine ou d'un câble n'affecte que cette machine ; facile à installer et à diagnostiquer ; extensible facilement. **Inconvénients** : si l'équipement central tombe en panne, tout le réseau est paralysé ; coût plus élevé (câblage plus long, équipement central). > **À retenir** : La topologie en étoile est la plus utilisée aujourd'hui car elle est robuste et facile à administrer ; l'équipement central constitue cependant un point de défaillance unique. #### c. Topologie en anneau Chaque équipement est connecté à deux voisins, formant une boucle fermée. Les données circulent dans un seul sens, de machine en machine, chacune régénérant le signal avant de le retransmettre. **Avantages** : débits élevés ; pas de collision car le jeton (token) régule l'accès ; performances prévisibles. **Inconvénients** : panne d'une machine ou d'un câble interrompt tout le réseau ; ajout ou retrait d'une machine nécessite l'interruption du réseau ; câblage complexe. > **À retenir** : Dans un anneau, chaque machine est un répéteur actif ; la défaillance d'un seul nœud interrompt la circulation des données sur tout le réseau. ### 2. Topologies logiques La topologie logique décrit la manière dont les données circulent entre les équipements, indépendamment du câblage physique. #### a. Topologie logique Ethernet (bus logique) Dans un réseau Ethernet, toutes les machines partagent le même support de transmission et chaque trame émise est reçue par toutes les autres machines. Chaque machine examine l'adresse MAC de destination de la trame : si elle correspond à la sienne, elle traite la trame ; sinon, elle l'ignore. C'est une topologie logique de type bus, même si le câblage physique est en étoile. Le contrôle d'accès au support se fait par la méthode **CSMA/CD** (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) : chaque machine écoute le support avant d'émettre ; si deux machines émettent simultanément, il y a collision et les deux machines attendent un délai aléatoire avant de réémettre. > **À retenir** : Ethernet est une topologie logique en bus : chaque trame est diffusée à toutes les machines, qui filtrent selon l'adresse MAC de destination. #### b. Topologie logique Token Ring (anneau logique) Dans un réseau Token Ring, un jeton (token) circule de machine en machine dans un ordre logique prédéfini. Une machine ne peut émettre que si elle possède le jeton. Elle le retire, émet sa trame, puis régénère un jeton qu'elle transmet à la machine suivante. C'est une topologie logique en anneau, même si le câblage physique peut être en étoile (avec un MAU, Multistation Access Unit). **Avantage** : pas de collision possible, débit garanti. **Inconvénient** : si le jeton est perdu, le réseau s'arrête ; complexité de gestion. > **À retenir** : Token Ring utilise un jeton pour réguler l'accès au support : seule la machine détentrice du jeton peut émettre, ce qui élimine les collisions. ## III. Architectures réseau : pair-à-pair et client/serveur L'architecture réseau définit la répartition des rôles et des responsabilités entre les machines du réseau. ### 1. Architecture pair-à-pair (peer to peer) Dans une architecture pair-à-pair, toutes les machines sont égales : chaque machine peut être à la fois cliente (demander des ressources) et serveuse (fournir des ressources). Il n'y a pas de serveur centralisé. **Caractéristiques** : - Chaque poste gère ses propres ressources et sa propre sécurité. - Les utilisateurs partagent des dossiers, des imprimantes, des fichiers directement entre machines. - Nombre de machines limité (généralement moins de 10) pour des raisons de performance et de sécurité. - Mise en œuvre simple, ne nécessite pas de compétences techniques avancées. **Avantages** : coût réduit (pas de serveur dédié) ; simplicité d'installation ; pas de point de défaillance unique. **Inconvénients** : sécurité faible (chaque utilisateur gère ses propres comptes) ; performances limitées ; pas de sauvegarde centralisée ; difficile à administrer à grande échelle. > **À retenir** : Dans un réseau pair-à-pair, chaque machine est à la fois cliente et serveuse ; cette architecture convient aux petits réseaux de moins de 10 machines. ### 2. Architecture client/serveur Dans une architecture client/serveur, un ou plusieurs serveurs dédiés fournissent des services centralisés (fichiers, impression, messagerie, base de données, authentification) à des machines clientes qui demandent ces services. **Caractéristiques** : - Le serveur est une machine puissante, dédiée, avec un système d'exploitation serveur (Windows Server, Linux). - Les clients sont des postes de travail ordinaires qui envoient des requêtes au serveur. - La sécurité est centralisée : comptes utilisateurs, mots de passe, droits d'accès gérés sur le serveur. - Sauvegardes centralisées des données sur le serveur. **Avantages** : sécurité renforcée et centralisée ; administration simplifiée ; sauvegardes centralisées ; évolutivité (on peut ajouter des serveurs) ; performances élevées. **Inconvénients** : coût élevé (serveur dédié, licences, administrateur) ; point de défaillance unique (si le serveur tombe, les clients ne peuvent plus travailler) ; nécessite des compétences techniques. > **À retenir** : L'architecture client/serveur centralise les ressources et la sécurité sur un serveur dédié ; elle est adaptée aux réseaux de plus de 10 machines et aux environnements professionnels. ### 3. Comparaison | Critère | Pair-à-pair | Client/serveur | |---------|-------------|----------------| | Coût | Faible | Élevé | | Sécurité | Faible | Élevée | | Administration | Décentralisée | Centralisée | | Nombre de machines | < 10 | Illimité | | Point de défaillance unique | Non | Oui (serveur) | | Sauvegarde | Non centralisée | Centralisée | ## IV. Équipements réseau Les équipements réseau sont les composants matériels qui assurent la connexion, l'amplification, la commutation et le routage des données. ### 1. Le modem (modulateur-démodulateur) Le modem convertit les signaux numériques de l'ordinateur en signaux analogiques (modulation) pour les transmettre sur une ligne téléphonique ou un câble coaxial, et inversement (démodulation) pour recevoir les données. **Rôle** : permettre la connexion d'un réseau local à Internet via une ligne téléphonique (ADSL, fibre) ou un câble. Le modem est l'équipement d'interface entre le réseau de l'opérateur et le réseau local. > **À retenir** : Le modem assure la conversion numérique-analogique (modulation) et analogique-numérique (démodulation) pour la transmission sur les lignes téléphoniques ou câblées. ### 2. Le hub (concentrateur) Le hub est un équipement de niveau 1 (physique) qui répète le signal reçu sur un port vers tous les autres ports. Il ne fait aucune analyse des données : il diffuse tout à tout le monde. **Caractéristiques** : - Fonctionne en topologie physique en étoile, mais logique en bus. - Toutes les machines connectées partagent la même bande passante. - Provoque des collisions lorsque plusieurs machines émettent simultanément. - Aujourd'hui largement remplacé par le switch. > **À retenir** : Le hub diffuse chaque trame reçue sur tous ses ports sans aucune analyse ; il ne filtre pas le trafic et génère des collisions. ### 3. Le switch (commutateur) Le switch est un équipement de niveau 2 (liaison de données) qui analyse les adresses MAC des trames et les transmet uniquement au port de destination. **Caractéristiques** : - Chaque port dispose de sa propre bande passante (contrairement au hub). - Il apprend automatiquement les adresses MAC des machines connectées à chaque port (table MAC). - Il réduit les collisions et améliore les performances. - Il peut fonctionner en full-duplex (émission et réception simultanées). > **À retenir** : Le switch achemine chaque trame uniquement vers le port du destinataire en se basant sur la table des adresses MAC ; chaque port bénéficie de la bande passante totale. ### 4. Le routeur Le routeur est un équipement de niveau 3 (réseau) qui interconnecte des réseaux différents et achemine les paquets IP en fonction des adresses IP de destination. **Caractéristiques** : - Il possède une table de routage qui indique le chemin à suivre pour atteindre chaque réseau. - Il permet de connecter un réseau local à Internet. - Il peut faire du NAT (Network Address Translation) pour partager une seule adresse IP publique entre plusieurs machines. - Il intègre souvent un switch et un point d'accès Wi-Fi dans les box Internet. > **À retenir** : Le routeur interconnecte des réseaux distincts et achemine les paquets IP selon la table de routage ; il est indispensable pour accéder à Internet. ### 5. Tableau comparatif | Équipement | Couche OSI | Fonction principale | Filtrage | |------------|-----------|---------------------|----------| | Modem | 1 | Conversion numérique/analogique | Non | | Hub | 1 | Répétition du signal | Non | | Switch | 2 | Commutation selon adresse MAC | Oui (MAC) | | Routeur | 3 | Routage selon adresse IP | Oui (IP) | ## V. Rôle des protocoles Internet Un protocole est un ensemble de règles qui régissent la communication entre deux entités d'un réseau. Les protocoles Internet fonctionnent en couches, chaque couche ayant un rôle spécifique. ### 1. HTTP (HyperText Transfer Protocol) HTTP est le protocole de la couche application utilisé pour le transfert des pages web. Il fonctionne selon le modèle requête/réponse : le client (navigateur) envoie une requête HTTP au serveur web, qui répond avec le contenu demandé (page HTML, image, etc.). - Port par défaut : 80. - Version sécurisée : HTTPS (port 443) avec chiffrement SSL/TLS. - Méthodes principales : GET (récupérer une ressource), POST (envoyer des données), PUT (mettre à jour), DELETE (supprimer). > **À retenir** : HTTP est le protocole du web ; il fonctionne en mode requête/réponse entre le navigateur (client) et le serveur web, sur le port 80 (HTTPS sur 443). ### 2. IP (Internet Protocol) IP est le protocole de la couche réseau qui assure l'adressage et le routage des paquets. Chaque machine possède une adresse IP unique qui permet de l'identifier sur le réseau. IP est un protocole sans connexion : chaque paquet est routé indépendamment. - IP est responsable de l'adressage (adresse source et destination dans l'en-tête du paquet). - IP ne garantit pas la livraison des paquets (aucun accusé de réception). - La version actuelle est IPv4 (32 bits) ; IPv6 (128 bits) est en cours de déploiement. > **À retenir** : IP est le protocole de la couche réseau qui assure l'adressage et le routage des paquets ; il est sans connexion et ne garantit pas la livraison. ### 3. FTP (File Transfer Protocol) FTP est le protocole de transfert de fichiers entre un client et un serveur. Il permet d'uploader (envoyer) et de télécharger (recevoir) des fichiers. - Ports : 21 (contrôle), 20 (données en mode actif). - Authentification par identifiant et mot de passe, ou en mode anonyme. - Commandes principales : USER, PASS, LIST, RETR (télécharger), STOR (envoyer), QUIT. > **À retenir** : FTP permet le transfert de fichiers entre un client et un serveur sur les ports 20 et 21 ; il nécessite une authentification. ### 4. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) SMTP est le protocole d'envoi de courriers électroniques. Il est utilisé pour transmettre les messages d'un client de messagerie vers un serveur de messagerie, et entre serveurs de messagerie. - Port : 25 (SMTP standard), 587 (SMTP avec authentification), 465 (SMTPS chiffré). - SMTP ne gère que l'envoi ; la réception est assurée par POP3 ou IMAP. > **À retenir** : SMTP est le protocole d'envoi de courriels (port 25) ; il ne gère pas la réception, qui est assurée par POP3 ou IMAP. ### 5. POP3 (Post Office Protocol version 3) POP3 est le protocole de réception de courriers électroniques. Le client de messagerie se connecte au serveur POP3 et télécharge les messages sur sa machine locale. - Port : 110 (POP3), 995 (POP3S chiffré). - Les messages sont généralement supprimés du serveur après téléchargement. - Fonctionne en mode déconnecté : le client se connecte, télécharge, puis se déconnecte. > **À retenir** : POP3 télécharge les courriels du serveur vers le client (port 110) et les supprime généralement du serveur ; il fonctionne en mode déconnecté. ### 6. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) DHCP est le protocole qui attribue automatiquement les paramètres de configuration IP aux machines d'un réseau : adresse IP, masque de sous-réseau, passerelle par défaut, serveurs DNS. - Port : 67 (serveur), 68 (client). - Le processus DORA : Discover (le client cherche un serveur), Offer (le serveur propose une configuration), Request (le client demande la configuration proposée), Acknowledge (le serveur confirme). - Les adresses sont louées pour une durée déterminée (bail DHCP). > **À retenir** : DHCP attribue automatiquement les adresses IP et les paramètres réseau via le processus DORA (Discover, Offer, Request, Acknowledge) ; les adresses sont louées temporairement. ### 7. Tableau récapitulatif des protocoles | Protocole | Couche | Port | Fonction | |-----------|--------|------|----------| | HTTP | Application | 80 | Transfert de pages web | | IP | Réseau | - | Adressage et routage | | FTP | Application | 20, 21 | Transfert de fichiers | | SMTP | Application | 25 | Envoi de courriels | | POP3 | Application | 110 | Réception de courriels | | DHCP | Application | 67, 68 | Configuration IP automatique | ## VI. Adresses IPv4 et IPv6 ### 1. Adresse IPv4 Une adresse IPv4 est un nombre binaire de 32 bits, généralement représenté en notation décimale pointée : quatre octets séparés par des points, chaque octet ayant une valeur de 0 à 255. **Exemple** : 192.168.1.10 correspond en binaire à 11000000.10101000.00000001.00001010. **Structure** : une adresse IPv4 est composée de deux parties : - L'identifiant de réseau (network ID) : identifie le réseau auquel appartient la machine. - L'identifiant d'hôte (host ID) : identifie la machine dans ce réseau. La séparation entre les deux parties est déterminée par le masque de sous-réseau. **Masque de sous-réseau** : nombre de 32 bits qui indique combien de bits de l'adresse appartiennent à l'identifiant de réseau. Les bits du masque à 1 correspondent au réseau, les bits à 0 à l'hôte. **Exemple** : masque 255.255.255.0 (soit /24) signifie que les 24 premiers bits sont pour le réseau et les 8 derniers pour l'hôte. > **À retenir** : Une adresse IPv4 est un nombre de 32 bits (4 octets) ; le masque de sous-réseau détermine la frontière entre l'identifiant de réseau et l'identifiant d'hôte. ### 2. Classes d'adresses IPv4 Les adresses IPv4 sont réparties en classes, principalement A, B et C, qui déterminent la taille du réseau et le nombre d'hôtes possibles. #### a. Classe A - Premier octet : de 1 à 126 (le bit de poids fort est 0). - Masque par défaut : 255.0.0.0 (/8). - Identifiant de réseau : 1 octet ; identifiant d'hôte : 3 octets. - Nombre de réseaux : 126 ; nombre d'hôtes par réseau : 16 777 214 (2^24 - 2). - Utilisation : très grands réseaux (grandes entreprises, fournisseurs d'accès). **Exemple** : 10.0.0.0 avec masque 255.0.0.0 — le réseau est 10.0.0.0, les hôtes vont de 10.0.0.1 à 10.255.255.254. #### b. Classe B - Premier octet : de 128 à 191 (les deux premiers bits sont 10). - Masque par défaut : 255.255.0.0 (/16). - Identifiant de réseau : 2 octets ; identifiant d'hôte : 2 octets. - Nombre de réseaux : 16 384 ; nombre d'hôtes par réseau : 65 534 (2^16 - 2). - Utilisation : réseaux de taille moyenne (universités, grandes entreprises). **Exemple** : 172.16.0.0 avec masque 255.255.0.0 — le réseau est 172.16.0.0, les hôtes vont de 172.16.0.1 à 172.16.255.254. #### c. Classe C - Premier octet : de 192 à 223 (les trois premiers bits sont 110). - Masque par défaut : 255.255.255.0 (/24). - Identifiant de réseau : 3 octets ; identifiant d'hôte : 1 octet. - Nombre de réseaux : 2 097 152 ; nombre d'hôtes par réseau : 254 (2^8 - 2). - Utilisation : petits réseaux (PME, écoles, réseaux domestiques). **Exemple** : 192.168.1.0 avec masque 255.255.255.0 — le réseau est 192.168.1.0, les hôtes vont de 192.168.1.1 à 192.168.1.254. > **À retenir** : Classe A (1-126, /8) : 16 millions d'hôtes ; Classe B (128-191, /16) : 65 534 hôtes ; Classe C (192-223, /24) : 254 hôtes. L'adresse réseau (tous les bits hôte à 0) et l'adresse de diffusion (tous les bits hôte à 1) ne sont pas attribuables. ### 3. Adresses IPv4 privées et publiques Certaines plages d'adresses IPv4 sont réservées pour les réseaux privés (non routées sur Internet) : - Classe A privée : 10.0.0.0 à 10.255.255.255 (10.0.0.0/8). - Classe B privée : 172.16.0.0 à 172.31.255.255 (172.16.0.0/12). - Classe C privée : 192.168.0.0 à 192.168.255.255 (192.168.0.0/16). Les adresses publiques sont attribuées par l'IANA et les registres régionaux (AFRINIC pour l'Afrique). > **À retenir** : Les plages privées 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 et 192.168.0.0/16 ne sont pas routées sur Internet ; elles sont utilisées dans les réseaux locaux. ### 4. Adresse IPv6 IPv6 est la version 6 du protocole IP, conçue pour remplacer IPv4. Elle utilise des adresses de 128 bits, soit 3,4 × 10^38 adresses possibles. **Représentation** : huit groupes de 4 chiffres hexadécimaux séparés par des deux-points. **Exemple** : 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 **Règles de simplification** : - Les zéros non significatifs dans un groupe peuvent être omis : 0db8 devient db8. - Une ou plusieurs séquences de groupes nuls peuvent être remplacées par "::" (une seule fois par adresse). **Exemple simplifié** : 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334 **Types d'adresses IPv6** : - Unicast : une adresse pour une interface (comme IPv4). - Multicast : une adresse pour un groupe d'interfaces. - Anycast : une adresse attribuée à plusieurs interfaces, le paquet est livré à la plus proche. **Préfixes courants** : - 2000::/3 : adresses unicast globales (Internet). - FC00::/7 : adresses locales uniques (privées). - FE80::/10 : adresses link-local (lien local). - FF00::/8 : adresses multicast. > **À retenir** : IPv6 utilise des adresses de 128 bits en notation hexadécimale (8 groupes de 4 chiffres) ; la séquence "::" compresse les groupes de zéros ; les adresses link-local commencent par FE80. ### 5. Comparaison IPv4 et IPv6 | Caractéristique | IPv4 | IPv6 | |-----------------|------|------| | Taille de l'adresse | 32 bits | 128 bits | | Notation | Décimale pointée | Hexadécimale | | Nombre d'adresses | 4,3 milliards | 3,4 × 10^38 | | Configuration | Manuelle ou DHCP | Auto-configuration (SLAAC) | | Sécurité | IPSec optionnel | IPSec intégré | | Diffusion | Broadcast | Multicast | ## VII. Identification d'une adresse IPv4 de classe A, B et C Pour identifier la classe d'une adresse IPv4, on examine le premier octet en binaire ou en décimal. ### 1. Méthode d'identification **Étape 1** : Convertir le premier octet en binaire (ou observer sa valeur décimale). **Étape 2** : Appliquer les règles suivantes : - Si le premier bit est 0 (premier octet entre 1 et 126) : classe A. - Si les deux premiers bits sont 10 (premier octet entre 128 et 191) : classe B. - Si les trois premiers bits sont 110 (premier octet entre 192 et 223) : classe C. - Si les quatre premiers bits sont 1110 (premier octet entre 224 et 239) : classe D (multicast). - Si les cinq premiers bits sont 11110 (premier octet entre 240 et 255) : classe E (réservée). ### 2. Exemples détaillés **Exemple 1** : Adresse 10.25.30.5 - Premier octet : 10, soit en binaire 00001010. - Le premier bit est 0 : classe A. - Masque par défaut : 255.0.0.0. - Réseau : 10.0.0.0 ; hôte : 25.30.5. **Exemple 2** : Adresse 172.20.15.8 - Premier octet : 172, soit en binaire 10101100. - Les deux premiers bits sont 10 : classe B. - Masque par défaut : 255.255.0.0. - Réseau : 172.20.0.0 ; hôte : 15.8. **Exemple 3** : Adresse 192.168.1.100 - Premier octet : 192, soit en binaire 11000000. - Les trois premiers bits sont 110 : classe C. - Masque par défaut : 255.255.255.0. - Réseau : 192.168.1.0 ; hôte : 100. > **À retenir** : Pour identifier la classe, on examine les premiers bits du premier octet : 0 → A, 10 → B, 110 → C, 1110 → D, 11110 → E. ### 3. Calcul du nombre d'hôtes Le nombre d'hôtes utilisables dans un réseau est donné par la formule : 2^n - 2, où n est le nombre de bits de l'identifiant d'hôte. On soustrait 2 pour l'adresse réseau (tous les bits hôte à 0) et l'adresse de diffusion (tous les bits hôte à 1). - Classe A : n = 24, hôtes = 2^24 - 2 = 16 777 214. - Classe B : n = 16, hôtes = 2^16 - 2 = 65 534. - Classe C : n = 8, hôtes = 2^8 - 2 = 254. ### 4. Procédure complète d'identification Pour une adresse donnée, par exemple 172.25.10.50 : 1. Premier octet : 172 → binaire 10101100 → les deux premiers bits sont 10 → classe B. 2. Masque par défaut : 255.255.0.0 (/16). 3. Identifiant de réseau : 172.25.0.0 (les deux premiers octets). 4. Identifiant d'hôte : 10.50 (les deux derniers octets). 5. Adresse de diffusion : 172.25.255.255 (tous les bits hôte à 1). 6. Plage d'adresses utilisables : 172.25.0.1 à 172.25.255.254. 7. Nombre d'hôtes : 65 534. ## VIII. Modification des paramètres IPv4 d'une carte réseau La configuration IPv4 d'une carte réseau peut se faire de deux manières : automatique (DHCP) ou manuelle (adresse IP statique). ### 1. Procédure sous Windows 10/11 **Étape 1** : Ouvrir le Panneau de configuration → Réseau et Internet → Centre Réseau et partage. **Étape 2** : Cliquer sur "Modifier les paramètres de la carte" (ou "Modifier les paramètres de l'adaptateur"). **Étape 3** : Faire un clic droit sur la carte réseau concernée (Ethernet ou Wi-Fi) et choisir "Propriétés". **Étape 4** : Sélectionner "Protocole Internet version 4 (TCP/IPv4)" et cliquer sur "Propriétés". **Étape 5** : Choisir l'une des deux options : **Option A — Configuration automatique (DHCP)** : - Cocher "Obtenir une adresse IP automatiquement". - Cocher "Obtenir les adresses des serveurs DNS automatiquement". - Cliquer sur OK. **Option B — Configuration manuelle (statique)** : - Cocher "Utiliser l'adresse IP suivante". - Saisir l'adresse IP (exemple : 192.168.1.10). - Saisir le masque de sous-réseau (exemple : 255.255.255.0). - Saisir la passerelle par défaut (exemple : 192.168.1.1). - Cocher "Utiliser l'adresse des serveurs DNS suivante" et saisir le DNS préféré (exemple : 8.8.8.8) et le DNS auxiliaire (exemple : 8.8.4.4). - Cliquer sur OK. **Étape 6** : Valider en cliquant sur "Fermer" puis redémarrer la carte si nécessaire. > **À retenir** : Pour configurer manuellement une adresse IPv4 sous Windows, il faut saisir : l'adresse IP, le masque de sous-réseau, la passerelle par défaut et les serveurs DNS. En DHCP, tous ces paramètres sont obtenus automatiquement. ### 2. Procédure sous Linux (Ubuntu) **Étape 1** : Ouvrir un terminal. **Étape 2** : Pour une configuration temporaire (jusqu'au redémarrage) : ```bash sudo ifconfig eth0 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 sudo route add default gw 192.168.1.1 ``` **Étape 3** : Pour une configuration permanente, modifier le fichier /etc/netplan/01-netcfg.yaml : ```yaml network: version: 2 ethernets: eth0: dhcp4: no addresses: - 192.168.1.10/24 gateway4: 192.168.1.1 nameservers: addresses: - 8.8.8.8 - 8.8.4.4 ``` **Étape 4** : Appliquer la configuration : ```bash sudo netplan apply ``` ### 3. Vérification de la configuration Après modification, vérifier la configuration avec la commande : - Windows : `ipconfig` ou `ipconfig /all`. - Linux : `ifconfig` ou `ip addr show`. > **À retenir** : Après toute modification de configuration IP, il est indispensable de vérifier avec `ipconfig` (Windows) ou `ifconfig` (Linux) que les paramètres sont correctement appliqués. ## IX. Création et configuration d'un réseau informatique de 3 PC ### 1. Matériel nécessaire - 3 ordinateurs équipés de cartes réseau Ethernet. - 1 switch (ou hub) à 4 ports minimum. - 3 câbles Ethernet RJ45 (câbles droits, catégorie 5e ou 6). ### 2. Procédure pas-à-pas **Étape 1 — Connexion physique** : - Connecter chaque PC à un port du switch à l'aide d'un câble Ethernet. - Vérifier que les voyants LED des ports s'allument (indique une liaison physique active). **Étape 2 — Attribution des adresses IP** : Choisir un plan d'adressage. On utilise la classe C privée 192.168.1.0/24. | PC | Adresse IP | Masque | Passerelle | |----|------------|--------|------------| | PC1 | 192.168.1.1 | 255.255.255.0 | 192.168.1.1 | | PC2 | 192.168.1.2 | 255.255.255.0 | 192.168.1.1 | | PC3 | 192.168.1.3 | 255.255.255.0 | 192.168.1.1 | **Étape 3 — Configuration de chaque PC** : - Sur chaque PC, ouvrir les propriétés de la carte réseau (voir section VIII). - Saisir l'adresse IP, le masque et la passerelle correspondants. - Ne pas configurer de DNS (pas d'accès Internet dans ce réseau local). **Étape 4 — Vérification de la connectivité** : - Sur PC1, ouvrir l'invite de commandes et taper : ``` ping 192.168.1.2 ping 192.168.1.3 ``` - Sur PC2, taper : ``` ping 192.168.1.1 ping 192.168.1.3 ``` - Sur PC3, taper : ``` ping 192.168.1.1 ping 192.168.1.2 ``` **Étape 5 — Vérification du partage de ressources** : - Sur PC1, créer un dossier partagé (clic droit → Propriétés → Partage → Partager). - Sur PC2, ouvrir l'Explorateur de fichiers et taper `\\192.168.1.1` dans la barre d'adresse pour accéder au partage. > **À retenir** : Pour créer un réseau de 3 PC, il faut : connecter chaque PC au switch, attribuer des adresses IP de la même plage réseau (exemple : 192.168.1.x/24), puis vérifier la connectivité avec la commande ping. ### 3. Erreurs fréquentes et solutions | Erreur | Cause probable | Solution | |--------|----------------|----------| | Ping ne répond pas | Adresses IP dans des réseaux différents | Vérifier que les 3 adresses sont dans la même plage (même masque) | | Voyant LED éteint | Câble défectueux ou mal branché | Remplacer le câble, vérifier les connexions | | Conflit d'adresse IP | Deux PC ont la même adresse | Attribuer des adresses différentes à chaque PC | | Pare-feu bloque le ping | Pare-feu Windows actif | Autoriser le ping dans les règles du pare-feu | ## X. Commandes réseau PING et IPCONFIG ### 1. La commande PING PING (Packet Internet Groper) est une commande qui permet de tester la connectivité entre deux machines en envoyant des paquets ICMP (Internet Control Message Protocol) Echo Request et en attendant des réponses Echo Reply. **Syntaxe** : ``` ping [options] adresse_destination ``` **Options courantes** : - `-t` : ping en continu (Windows). - `-n nombre` : nombre de paquets à envoyer (Windows). - `-c nombre` : nombre de paquets à envoyer (Linux). - `-l taille` : taille des paquets en octets (Windows). - `-a` : résolution de l'adresse en nom d'hôte. **Exemples** : ``` ping 192.168.1.2 ping -n 5 192.168.1.2 ping -t 8.8.8.8 ``` **Interprétation des résultats** : - "Réponse de 192.168.1.2 : octets=32 temps<1ms TTL=128" : la machine répond, la connexion est bonne. - "Délai d'attente de la demande dépassé" : la machine ne répond pas (elle est éteinte, l'adresse est incorrecte, ou le pare-feu bloque). - "Hôte inaccessible" : le réseau local ne peut pas joindre la destination (pas de route). > **À retenir** : PING envoie des paquets ICMP Echo Request et attend des Echo Reply ; il permet de tester la connectivité IP entre deux machines. Un ping réussi confirme que les adresses IP sont correctement configurées. ### 2. La commande IPCONFIG IPCONFIG est une commande Windows qui affiche la configuration IP de toutes les cartes réseau de la machine. **Syntaxe** : ``` ipconfig [options] ``` **Options courantes** : - `ipconfig` : affiche les informations de base (adresse IP, masque, passerelle). - `ipconfig /all` : affiche toutes les informations détaillées (adresse MAC, DHCP, DNS, etc.). - `ipconfig /release` : libère l'adresse IP obtenue par DHCP. - `ipconfig /renew` : renouvelle l'adresse IP auprès du serveur DHCP. - `ipconfig /flushdns` : vide le cache DNS. **Exemple de sortie de `ipconfig`** : ``` Carte Ethernet Ethernet : Suffixe DNS propre à la connexion. . . : Adresse IPv4. . . . . . . . . . . . . .: 192.168.1.10 Masque de sous-réseau. . . . . . . . . : 255.255.255.0 Passerelle par défaut. . . . . . . . . : 192.168.1.1 ``` **Exemple de sortie de `ipconfig /all`** : ``` Carte Ethernet Ethernet : Adresse physique . . . . . . . . . . . : 00-1A-2B-3C-4D-5E Adresse IPv4. . . . . . . . . . . . . .: 192.168.1.10 Masque de sous-réseau. . . . . . . . . : 255.255.255.0 Passerelle par défaut. . . . . . . . . : 192.168.1.1 Serveurs DNS. . . . . . . . . . . . . .: 8.8.8.8 ``` > **À retenir** : IPCONFIG affiche la configuration IP de la machine ; `ipconfig /all` donne les détails complets (adresse MAC, DNS) ; `ipconfig /release` et `ipconfig /renew` permettent de renouveler l'adresse DHCP. ### 3. Équivalent Linux Sous Linux, les commandes équivalentes sont : - `ifconfig` : affiche la configuration réseau. - `ip addr show` : affiche les adresses IP. - `ip route show` : affiche la table de routage. ### 4. Utilisation combinée pour le diagnostic Procédure de diagnostic réseau : 1. `ipconfig` : vérifier que la carte réseau a une adresse IP valide. 2. `ping 127.0.0.1` : tester la pile TCP/IP locale (loopback). 3. `ping adresse_IP_locale` : tester la carte réseau. 4. `ping adresse_IP_d'un_autre_PC` : tester la connectivité locale. 5. `ping passerelle` : tester la connexion au routeur. 6. `ping 8.8.8.8` : tester la connexion Internet. > **À retenir** : Le diagnostic réseau suit une progression : loopback (127.0.0.1) → IP locale → IP d'un autre PC → passerelle → Internet. Chaque étape valide une couche du réseau. ## XI. Simulation d'un réseau de quatre ordinateurs sur simulateur La simulation de réseaux permet de créer et de tester des architectures réseau sans matériel physique. Le simulateur le plus utilisé en pédagogie est **Cisco Packet Tracer**. ### 1. Présentation de Cisco Packet Tracer Cisco Packet Tracer est un logiciel de simulation réseau développé par Cisco Systems. Il permet de : - Créer des topologies réseau en glissant-déposant des équipements. - Configurer les équipements (adresses IP, routage, etc.). - Simuler le trafic réseau et observer les trames et paquets. - Tester la connectivité avec des commandes comme ping. ### 2. Procédure de simulation d'un réseau de 4 PC **Étape 1 — Lancement du simulateur** : - Ouvrir Cisco Packet Tracer. - Créer un nouveau projet (File → New). **Étape 2 — Ajout des équipements** : - Dans la barre d'outils en bas, sélectionner la catégorie "End Devices" (équipements terminaux). - Glisser 4 PC dans la zone de travail. - Sélectionner la catégorie "Network Devices" → "Switches". - Glisser 1 switch (exemple : Switch 2960) dans la zone de travail. **Étape 3 — Câblage** : - Sélectionner l'outil "Connections" (icône éclair). - Choisir le câble "Copper Straight-Through" (câble droit). - Cliquer sur PC1, choisir l'interface "FastEthernet0", puis cliquer sur le switch et choisir "FastEthernet0/1". - Répéter pour PC2 (FastEthernet0/2), PC3 (FastEthernet0/3) et PC4 (FastEthernet0/4). **Étape 4 — Configuration des adresses IP** : - Cliquer sur PC1 → onglet "Desktop" → "IP Configuration". - Saisir : IP Address = 192.168.1.1, Subnet Mask = 255.255.255.0. - Répéter pour les autres PC : - PC2 : 192.168.1.2 / 255.255.255.0. - PC3 : 192.168.1.3 / 255.255.255.0. - PC4 : 192.168.1.4 / 255.255.255.0. **Étape 5 — Test de connectivité** : - Cliquer sur PC1 → onglet "Desktop" → "Command Prompt". - Taper : `ping 192.168.1.2`. - Observer les réponses : "Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128". - Tester la connectivité vers les autres PC. **Étape 6 — Vérification en mode simulation** : - Cliquer sur l'onglet "Simulation" en bas de l'écran. - Lancer un ping depuis PC1 vers PC4. - Observer les paquets ICMP traverser le switch dans la fenêtre de simulation. - Cliquer sur un paquet pour voir son contenu (adresses MAC source et destination, adresses IP source et destination). > **À retenir** : Dans Packet Tracer, la simulation d'un réseau de 4 PC nécessite : 4 PC, 1 switch, des câbles droits, la configuration des adresses IP dans la même plage (192.168.1.0/24), puis un test avec ping. ### 3. Exemple de configuration complète Plan d'adressage pour le réseau simulé : | Équipement | Interface | Adresse IP | Masque | Passerelle | |------------|-----------|------------|--------|------------| | PC1 | FastEthernet0 | 192.168.1.1 | 255.255.255.0 | - | | PC2 | FastEthernet0 | 192.168.1.2 | 255.255.255.0 | - | | PC3 | FastEthernet0 | 192.168.1.3 | 255.255.255.0 | - | | PC4 | FastEthernet0 | 192.168.1.4 | 255.255.255.0 | - | | Switch | VLAN 1 | 192.168.1.254 | 255.255.255.0 | - | **Configuration du switch (en CLI)** : ``` Switch>enable Switch#configure terminal Switch(config)#interface vlan 1 Switch(config-if)#ip address 192.168.1.254 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shutdown Switch(config-if)#exit Switch(config)#exit Switch#show ip interface brief ``` ### 4. Vérification finale - Depuis PC1, exécuter `ping 192.168.1.4` : doit répondre. - Depuis PC4, exécuter `ping 192.168.1.1` : doit répondre. - Depuis PC2, exécuter `ping 192.168.1.3` : doit répondre. - Vérifier que tous les voyants des liens sont verts (liaison active). > **À retenir** : La simulation sur Packet Tracer permet de valider la compréhension des concepts : topologie en étoile, adressage IP, commutation Ethernet et protocole ICMP (ping). ## Conclusion Ce chapitre a permis de couvrir l'ensemble des notions fondamentales des réseaux informatiques exigées au programme de Terminale scientifique. Nous avons étudié les différents types de réseaux selon leur étendue géographique (PAN, LAN, MAN, WAN et leurs versions sans fil), les topologies physiques (bus, étoile, anneau) et logiques (Ethernet, Token Ring), ainsi que les architectures pair-à-pair et client/serveur. Les équipements réseau (modem, hub, switch, routeur) et les protocoles Internet (HTTP, IP, FTP, SMTP, POP3, DHCP) ont été détaillés avec leurs rôles respectifs. L'adressage IPv4 (classes A, B, C, adresses privées) et IPv6 a été expliqué en profondeur, avec des procédures concrètes de configuration et de diagnostic (IPCONFIG, PING). Enfin, la création d'un réseau de 3 PC et la simulation d'un réseau de 4 PC sur Cisco Packet Tracer ont permis de mettre en pratique l'ensemble des concepts théoriques. Ces compétences sont essentielles pour comprendre le fonctionnement d'Internet et des réseaux d'entreprise, et constituent une base solide pour les études supérieures en informatique et en télécommunications.