Réseaux informatiques : types, topologies et adressage IP

# RÉSEAUX INFORMATIQUES : TYPES, TOPOLOGIES ET ADRESSAGE IP ## Introduction Un réseau informatique est un ensemble d'équipements (ordinateurs, imprimantes, smartphones, serveurs) reliés entre eux afin d'échanger des données et de partager des ressources. Dans notre vie quotidienne, nous utilisons les réseaux sans toujours en avoir conscience : consulter sa boîte mail, regarder une vidéo en streaming, imprimer un document depuis son téléphone ou effectuer un transfert d'argent mobile sont autant d'actions rendues possibles par les réseaux. Ce chapitre vous permettra de comprendre les différents types de réseaux selon leur étendue, leur organisation physique et logique, les équipements qui les composent, ainsi que le système d'adressage qui permet à chaque machine d'être identifiée de manière unique sur le réseau. --- ## I. Types de réseaux selon l'étendue géographique La classification la plus courante des réseaux se fait en fonction de leur portée géographique. On distingue huit types principaux, regroupés en deux grandes familles : les réseaux filaires (PAN, LAN, MAN, WAN) et les réseaux sans fil (WPAN, WLAN, WMAN, WWAN). ### 1. Les réseaux personnels : PAN et WPAN **PAN (Personal Area Network)** : réseau personnel dont la portée est de l'ordre de quelques mètres (1 à 10 mètres). Il permet de connecter des appareils personnels entre eux, par exemple un ordinateur portable à une imprimante ou à un scanner. La connexion se fait généralement par câble USB ou par Bluetooth. **WPAN (Wireless Personal Area Network)** : version sans fil du PAN. La technologie la plus répandue est le Bluetooth, qui permet de connecter une oreillette à un téléphone, ou encore de transférer des fichiers entre deux smartphones. La portée est également de quelques mètres (jusqu'à 10 mètres environ). > **À RETENIR** : Un PAN/WPAN couvre une zone de quelques mètres autour d'une personne. Le Bluetooth est l'exemple type de WPAN. ### 2. Les réseaux locaux : LAN et WLAN **LAN (Local Area Network)** : réseau local qui couvre une zone géographique limitée : une salle informatique, un bureau, un bâtiment, un campus universitaire. Sa portée varie de 10 mètres à 1 kilomètre. Les débits sont élevés (de 100 Mbit/s à plusieurs Gbit/s). Les câbles à paires torsadées et la fibre optique sont les supports les plus utilisés. Un exemple concret : le réseau informatique d'un lycée reliant la salle des professeurs, l'administration et les salles de classe. **WLAN (Wireless Local Area Network)** : réseau local sans fil, communément appelé Wi-Fi. Il permet à des ordinateurs portables, tablettes et smartphones de se connecter à Internet ou à un réseau local sans câble, grâce à un point d'accès sans fil (borne Wi-Fi). La portée est d'environ 100 mètres en intérieur. Dans un cybercafé ou un hôtel, le WLAN permet aux clients de se connecter avec leurs appareils personnels. > **À RETENIR** : Un LAN est un réseau local filaire (câbles), tandis qu'un WLAN est un réseau local sans fil (Wi-Fi). Les deux couvrent un bâtiment ou un campus. ### 3. Les réseaux métropolitains : MAN et WMAN **MAN (Metropolitan Area Network)** : réseau métropolitain qui interconnecte plusieurs réseaux locaux (LAN) à l'échelle d'une ville. Sa portée est de 10 à 100 kilomètres. Il est souvent utilisé par les administrations municipales, les universités ou les entreprises disposant de plusieurs sites dans une même ville. Par exemple, la ville de Douala peut relier ses différents services municipaux (mairie centrale, mairies d'arrondissement, services techniques) via un MAN. **WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)** : version sans fil du MAN. La technologie la plus connue est le WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), qui permet de couvrir une ville entière avec un débit correct. Cette technologie est utilisée dans les zones où le déploiement de la fibre optique est difficile ou trop coûteux. ### 4. Les réseaux étendus : WAN et WWAN **WAN (Wide Area Network)** : réseau étendu qui interconnecte des réseaux locaux et métropolitains à l'échelle d'un pays, d'un continent, voire du monde entier. Sa portée dépasse 100 kilomètres. Le plus grand WAN existant est Internet. Un WAN peut être constitué de liaisons par fibre optique sous-marines, par satellites ou par lignes téléphoniques. Une banque camerounaise ayant des agences à Douala, Yaoundé, Bafoussam et Garoua utilise un WAN pour interconnecter ses agences. **WWAN (Wireless Wide Area Network)** : réseau étendu sans fil, couvrant de très vastes zones. Les réseaux de téléphonie mobile (3G, 4G, 5G) sont des exemples de WWAN. Lorsque vous utilisez votre téléphone pour naviguer sur Internet en dehors de toute zone Wi-Fi, vous êtes connecté à un WWAN. > **À RETENIR** : L'ordre croissant de portée est : PAN (quelques mètres) < LAN (bâtiment) < MAN (ville) < WAN (pays/monde). Le préfixe "W" devant chaque sigle indique la version sans fil (Wireless). ### 5. Tableau récapitulatif des types de réseaux | Type | Portée | Exemple d'utilisation | |------|--------|----------------------| | PAN | 1 à 10 m | Connexion d'une oreillette Bluetooth à un téléphone | | WPAN | 1 à 10 m | Transfert de fichiers entre deux smartphones par Bluetooth | | LAN | 10 m à 1 km | Réseau informatique d'un lycée | | WLAN | 100 m | Connexion Wi-Fi dans un cybercafé | | MAN | 10 à 100 km | Interconnexion des services municipaux d'une ville | | WMAN | 10 à 100 km | Couverture WiMAX d'une ville | | WAN | > 100 km | Réseau national d'une banque | | WWAN | > 100 km | Internet mobile 4G/5G | --- ## II. Avantages des réseaux sans fil Les réseaux sans fil (WLAN, WPAN, WMAN, WWAN) présentent des avantages significatifs par rapport aux réseaux filaires, ce qui explique leur adoption massive. ### 1. Mobilité et flexibilité Le principal avantage des réseaux sans fil est la mobilité. Un utilisateur peut se déplacer librement dans la zone de couverture tout en restant connecté. Par exemple, dans un lycée équipé du Wi-Fi, un élève peut se connecter depuis la bibliothèque, la salle de classe ou la cour, sans être contraint par un câble. Cette mobilité est essentielle pour les appareils portables comme les smartphones, tablettes et ordinateurs portables. ### 2. Facilité et rapidité d'installation L'installation d'un réseau sans fil est beaucoup plus rapide et simple que celle d'un réseau filaire. Il n'est pas nécessaire de tirer des câbles à travers les murs, de poser des goulottes ou de percer des cloisons. Dans un foyer, il suffit de brancher une box Internet pour que tous les appareils soient connectés en quelques minutes. Dans une entreprise, l'installation d'un réseau Wi-Fi peut se faire en une journée, alors qu'un réseau câblé nécessiterait plusieurs semaines de travaux. ### 3. Réduction des coûts d'infrastructure L'absence de câblage réduit considérablement les coûts : pas d'achat de câbles, pas de main-d'œuvre pour l'installation, pas de matériel de fixation. De plus, l'extension du réseau est plus économique : ajouter un nouvel utilisateur ne nécessite aucun câblage supplémentaire. Pour une petite entreprise qui s'installe, le choix du Wi-Fi permet de démarrer rapidement avec un budget limité. ### 4. Esthétique et encombrement réduit Les réseaux sans fil évitent les câbles qui s'entremêlent, les prises murales multiples et les goulottes disgracieuses. Dans un bureau moderne ou une salle de classe, l'absence de câbles améliore l'esthétique et facilite le nettoyage des locaux. ### 5. Facilité d'extension et d'adaptation Ajouter de nouveaux appareils à un réseau sans fil est immédiat : il suffit de connaître le mot de passe du réseau. Dans un réseau filaire, il faut prévoir des prises supplémentaires et tirer de nouveaux câbles. Les réseaux sans fil s'adaptent également plus facilement aux changements d'aménagement des locaux : déplacer un bureau ne nécessite pas de déplacer une prise réseau. > **À RETENIR** : Les réseaux sans fil offrent la mobilité, une installation rapide, des coûts réduits, une meilleure esthétique et une grande facilité d'extension. Leur principal inconvénient est la sécurité (les données circulent dans l'air et peuvent être interceptées). --- ## III. Topologies physiques et logiques des réseaux La topologie d'un réseau décrit la manière dont les équipements sont interconnectés. On distingue la topologie physique (l'agencement réel des câbles et des équipements) et la topologie logique (la manière dont les données circulent sur le réseau). ### 1. Les topologies physiques #### a. La topologie en bus Dans une topologie en bus, tous les équipements sont connectés à un câble principal unique, appelé « backbone » ou « bus ». Chaque machine est reliée au bus par un connecteur. Les données émises par une machine circulent dans les deux directions sur le bus et sont reçues par toutes les autres machines, mais seule la machine destinataire les traite. **Avantages** : simple à mettre en place, économique en câble (un seul câble pour toutes les machines), facile à comprendre. **Inconvénients** : si le câble principal est coupé ou endommagé, tout le réseau tombe en panne ; il est difficile d'identifier la panne ; les performances diminuent lorsque le nombre de machines augmente (collisions de données fréquentes). **Exemple concret** : dans une petite salle informatique de 5 postes, on peut relier chaque poste à un câble coaxial unique qui traverse la salle. #### b. La topologie en étoile Dans une topologie en étoile, tous les équipements sont connectés à un équipement central (un switch ou un hub) par un câble individuel. Chaque machine possède sa propre connexion au centre de l'étoile. Les données passent obligatoirement par l'équipement central pour aller d'une machine à une autre. **Avantages** : si un câble est coupé, seule la machine concernée est affectée, le reste du réseau continue de fonctionner ; facile à diagnostiquer et à réparer ; bonnes performances car chaque machine a sa propre connexion. **Inconvénients** : si l'équipement central tombe en panne, tout le réseau est paralysé ; nécessite plus de câble que la topologie en bus. **Exemple concret** : c'est la topologie la plus utilisée dans les lycées et les entreprises. Chaque ordinateur est relié par un câble Ethernet à un switch situé dans une armoire technique. #### c. La topologie en anneau Dans une topologie en anneau, chaque machine est connectée à deux machines voisines, formant ainsi une boucle fermée. Les données circulent dans un seul sens (ou dans les deux sens selon la variante) et passent de machine en machine jusqu'à atteindre le destinataire. Chaque machine joue le rôle de répéteur : elle reçoit les données, les régénère et les transmet à la machine suivante. **Avantages** : débit équitable entre toutes les machines ; pas de collision de données car le jeton (token) circule de manière ordonnée. **Inconvénients** : si une machine tombe en panne ou si le câble est coupé, tout le réseau est interrompu ; l'ajout ou le retrait d'une machine nécessite d'interrompre le réseau. **Exemple concret** : cette topologie est rarement utilisée aujourd'hui, mais elle a été employée dans les réseaux Token Ring d'IBM dans les années 1980-1990. > **À RETENIR** : La topologie en étoile est la plus répandue aujourd'hui car elle est fiable (une panne de câble n'affecte qu'une machine) et facile à administrer. La topologie en bus est économique mais fragile. La topologie en anneau est robuste en termes de débit mais vulnérable aux pannes. ### 2. Les topologies logiques La topologie logique décrit la manière dont les données circulent sur le réseau, indépendamment de l'agencement physique des câbles. #### a. La topologie logique Ethernet Ethernet est la technologie de réseau local la plus utilisée au monde. Dans une topologie logique Ethernet, toutes les machines partagent le même support de transmission et écoutent avant d'émettre. Le principe est le suivant : chaque machine vérifie si le canal est libre avant d'envoyer ses données ; si deux machines émettent en même temps, il y a collision et les deux machines attendent un délai aléatoire avant de réessayer. Cette méthode est appelée CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Ethernet fonctionne généralement sur une topologie physique en étoile (avec un switch), mais la logique reste celle d'un bus partagé : le switch gère les communications pour éviter les collisions. **Exemple concret** : dans un lycée, les ordinateurs de la salle informatique sont reliés à un switch par des câbles Ethernet. Lorsqu'un élève envoie un document à l'imprimante, le switch achemine les données directement vers l'imprimante, sans les envoyer à toutes les autres machines. #### b. La topologie logique Token Ring La topologie logique Token Ring (anneau à jeton) repose sur le principe du jeton (token). Un jeton spécial circule en permanence sur l'anneau, de machine en machine. Une machine qui souhaite émettre des données doit attendre de recevoir le jeton, puis elle le capture, y attache ses données et le relance sur l'anneau. Le destinataire copie les données, puis le jeton continue son chemin jusqu'à revenir à l'émetteur, qui le libère pour la machine suivante. Cette méthode garantit qu'il n'y a jamais de collision, car une seule machine peut émettre à la fois. Cependant, elle est moins efficace qu'Ethernet lorsque le réseau est peu chargé, car une machine doit attendre le passage du jeton. **Exemple concret** : cette technologie a été utilisée dans les réseaux d'entreprise IBM. Elle est aujourd'hui obsolète, remplacée par Ethernet. > **À RETENIR** : La topologie physique décrit l'agencement des câbles (bus, étoile, anneau), tandis que la topologie logique décrit la circulation des données (Ethernet avec gestion des collisions, Token Ring avec jeton). Ethernet est la norme dominante aujourd'hui. --- ## IV. Architectures réseau : peer to peer et client/serveur L'architecture réseau définit la manière dont les machines interagissent entre elles, c'est-à-dire qui fournit les ressources et qui les utilise. ### 1. L'architecture peer to peer (poste à poste) Dans une architecture peer to peer (P2P), toutes les machines sont égales : chaque machine peut à la fois fournir des ressources (imprimante, fichiers, connexion Internet) et en utiliser. Il n'y a pas de serveur central dédié. Chaque utilisateur décide de partager ou non ses ressources avec les autres. **Caractéristiques** : - Aucun serveur dédié ; chaque poste est à la fois client et serveur. - Mise en place simple et peu coûteuse. - Adaptée aux petits réseaux (moins de 10 machines). - Pas d'administration centralisée ; chaque utilisateur gère ses propres partages. - Sécurité limitée : chaque utilisateur définit ses propres mots de passe. **Exemple concret** : dans une maison avec deux ordinateurs, on peut créer un groupe de travail pour partager des documents et une imprimante. L'utilisateur de l'ordinateur A peut imprimer sur l'imprimante branchée à l'ordinateur B, et vice versa. **Avantages** : coût réduit (pas de serveur), installation simple, aucune compétence technique particulière requise. **Inconvénients** : performances limitées (chaque machine doit gérer ses propres tâches et celles des autres), sécurité faible, pas de sauvegarde centralisée, difficile à administrer au-delà de 10 machines. ### 2. L'architecture client/serveur Dans une architecture client/serveur, on distingue deux types de machines : les serveurs, qui fournissent des ressources et des services, et les clients, qui utilisent ces ressources. Le serveur est une machine puissante, dédiée à une fonction précise (serveur de fichiers, serveur d'impression, serveur web, serveur de messagerie), et il est administré de manière centralisée. **Caractéristiques** : - Un ou plusieurs serveurs dédiés, centralisant les ressources. - Les clients (ordinateurs, smartphones, tablettes) demandent des services aux serveurs. - Administration centralisée : les comptes utilisateurs, les mots de passe et les permissions sont gérés par l'administrateur réseau. - Sécurité renforcée : les données sont centralisées sur les serveurs, avec des sauvegardes régulières. - Adaptée aux réseaux de taille moyenne et grande (entreprises, administrations, écoles). **Exemple concret** : dans un lycée, un serveur central stocke les comptes des élèves et des professeurs. Chaque élève se connecte depuis n'importe quel poste du lycée avec son identifiant et son mot de passe. Les documents sont sauvegardés sur le serveur, et l'administrateur réseau peut bloquer l'accès d'un élève en cas de problème. **Avantages** : performances élevées (le serveur est dédié), sécurité centralisée, sauvegardes régulières, gestion simplifiée des utilisateurs, extensibilité (on peut ajouter des serveurs selon les besoins). **Inconvénients** : coût élevé (matériel serveur, logiciels, administrateur réseau), dépendance au serveur (si le serveur tombe en panne, les clients ne peuvent plus travailler), nécessite des compétences techniques. > **À RETENIR** : Le peer to peer convient aux petits réseaux (moins de 10 machines) avec un budget limité. Le client/serveur est obligatoire pour les réseaux d'entreprise et d'établissement scolaire, car il offre sécurité, centralisation et performances. ### 3. Comparaison des deux architectures | Critère | Peer to peer | Client/serveur | |---------|--------------|----------------| | Nombre de machines | Moins de 10 | 10 et plus | | Coût | Faible | Élevé | | Administration | Décentralisée | Centralisée | | Sécurité | Faible | Élevée | | Serveur dédié | Non | Oui | | Sauvegarde des données | Chaque poste | Centralisée sur serveur | | Compétences techniques | Faibles | Élevées | --- ## V. Supports physiques d'interconnexion Les supports physiques sont les canaux par lesquels les données circulent entre les équipements. On distingue trois principaux types de câbles : les paires torsadées, le câble coaxial et la fibre optique. ### 1. Les paires torsadées La paire torsadée est le support le plus courant pour les réseaux locaux. Elle est constituée de plusieurs paires de fils de cuivre torsadés ensemble, afin de réduire les interférences électromagnétiques. Chaque paire est isolée, et l'ensemble est recouvert d'une gaine protectrice. **Caractéristiques** : - Deux catégories principales : la paire torsadée non blindée (UTP, Unshielded Twisted Pair) et la paire torsadée blindée (STP, Shielded Twisted Pair). - Connecteur standard : RJ45 (ressemble à une prise téléphonique élargie). - Débits : de 10 Mbit/s (catégorie 3) à 10 Gbit/s (catégorie 6a et 7). - Portée maximale : environ 100 mètres sans répéteur. - Coût : faible, c'est le support le moins cher. **Exemple concret** : les câbles Ethernet que l'on branche entre un ordinateur et une box Internet sont des paires torsadées. Dans un lycée, les câbles qui relient les salles informatiques au switch sont des paires torsadées de catégorie 5e ou 6. **Avantages** : faible coût, installation facile, adapté aux réseaux locaux. **Inconvénients** : sensibilité aux interférences électromagnétiques, portée limitée à 100 mètres, débits inférieurs à la fibre optique. ### 2. Le câble coaxial Le câble coaxial est constitué d'un conducteur central en cuivre, entouré d'un isolant, puis d'un blindage métallique (tresse ou feuille) et enfin d'une gaine extérieure. Le blindage protège le signal des interférences. **Caractéristiques** : - Deux types : le câble fin (10Base2, épaisseur 6 mm) et le câble épais (10Base5, épaisseur 12 mm). - Connecteurs : BNC pour le câble fin, AUI pour le câble épais. - Débits : jusqu'à 10 Mbit/s (technologie Ethernet d'origine). - Portée : jusqu'à 185 mètres pour le câble fin, 500 mètres pour le câble épais. - Coût : modéré. **Exemple concret** : le câble coaxial a été utilisé dans les premiers réseaux Ethernet en topologie en bus. Il est encore utilisé aujourd'hui pour la télévision par câble et pour les connexions Internet par câble (câble modem). **Avantages** : bonne protection contre les interférences grâce au blindage, portée supérieure à la paire torsadée. **Inconvénients** : débit limité (10 Mbit/s), installation plus rigide et moins pratique, technologie obsolète pour les réseaux locaux modernes. ### 3. La fibre optique La fibre optique est un support en verre ou en plastique très fin (environ 125 micromètres de diamètre) qui transmet les données sous forme de signaux lumineux. La lumière est émise par un laser ou une diode électroluminescente et se propage dans la fibre par réflexion totale. **Caractéristiques** : - Deux types : la fibre monomode (un seul rayon lumineux, longue distance) et la fibre multimode (plusieurs rayons lumineux, courte distance). - Débits : de 100 Mbit/s à plusieurs Tbit/s (térabit par seconde). - Portée : de 2 km (multimode) à plus de 100 km (monomode) sans répéteur. - Coût : plus élevé que les autres supports (câble, connecteurs, équipements). - Insensibilité aux interférences électromagnétiques. **Exemple concret** : les liaisons Internet à très haut débit (fibre optique jusqu'au domicile, FTTH) utilisent la fibre optique. Les câbles sous-marins qui relient les continents sont également en fibre optique. Au Cameroun, les liaisons entre les grandes villes et les connexions internationales utilisent la fibre optique. **Avantages** : débits extrêmement élevés, portée très longue, insensibilité aux interférences, légèreté et faible encombrement. **Inconvénients** : coût élevé, installation délicate (nécessite des soudeuses spéciales et des techniciens qualifiés), fragilité du verre. > **À RETENIR** : La paire torsadée est le support standard des réseaux locaux (coût faible, portée 100 m). Le câble coaxial est obsolète pour les réseaux informatiques. La fibre optique offre les meilleures performances (débit et portée) mais à un coût plus élevé. ### 4. Tableau comparatif des supports | Critère | Paire torsadée | Câble coaxial | Fibre optique | |---------|----------------|---------------|---------------| | Débit maximal | 10 Gbit/s | 10 Mbit/s | Plusieurs Tbit/s | | Portée maximale | 100 m | 500 m | Plus de 100 km | | Coût | Faible | Modéré | Élevé | | Sensibilité aux interférences | Élevée | Faible | Nulle | | Utilisation actuelle | Réseaux locaux | Télévision, Internet par câble | Réseaux étendus, très haut débit | --- ## VI. Équipements réseaux : modem, hub, switch Les équipements réseaux sont les dispositifs matériels qui permettent de connecter les machines entre elles et d'acheminer les données. ### 1. Le modem Le modem (modulateur-démodulateur) est un équipement qui permet de connecter un réseau local à Internet en transformant les signaux numériques de l'ordinateur en signaux analogiques (modulation) pour les faire transiter sur les lignes téléphoniques ou les câbles, et inversement (démodulation) pour recevoir les données. **Fonctionnement** : lorsque vous envoyez une requête depuis votre ordinateur, le modem convertit les données numériques en signaux adaptés au support de transmission (ligne téléphonique, câble coaxial, fibre optique). À la réception, il effectue l'opération inverse. **Types de modems** : - Modem ADSL : utilise la ligne téléphonique classique. - Modem câble : utilise le câble coaxial de la télévision. - Modem fibre : utilise la fibre optique (appelé aussi ONT, Optical Network Terminal). - Modem 4G/5G : utilise le réseau mobile (clé USB ou box 4G). **Exemple concret** : à la maison, la box Internet (Livebox, Bbox, etc.) est un modem qui permet de se connecter à Internet via la ligne téléphonique ou la fibre. Au Cameroun, les box des opérateurs comme Camtel ou Orange sont des modems. > **À RETENIR** : Le modem est l'équipement qui relie le réseau local à Internet en convertissant les signaux numériques en signaux analogiques et vice versa. ### 2. Le hub (concentrateur) Le hub est un équipement qui permet de connecter plusieurs machines entre elles dans un réseau local en topologie en étoile. Il reçoit les données d'une machine et les retransmet à toutes les autres machines connectées, sans distinction. **Fonctionnement** : lorsqu'un ordinateur envoie des données à un autre, le hub reçoit les données sur un port et les diffuse sur tous les autres ports. Toutes les machines reçoivent les données, mais seule la machine destinataire les traite. Cela provoque des collisions lorsque plusieurs machines émettent en même temps. **Caractéristiques** : - Fonctionne au niveau physique du modèle OSI (couche 1). - Ne fait aucune analyse des données : il ne sait pas qui est le destinataire. - Partage la bande passante entre toutes les machines connectées. - Obsolète, remplacé par le switch. **Exemple concret** : dans un petit réseau de 4 ordinateurs, un hub à 4 ports relie les machines. Si l'ordinateur A envoie un fichier à l'ordinateur C, le hub envoie les données à B, C et D. Les ordinateurs B et D ignorent les données, seul C les traite. **Inconvénients** : inefficace (diffusion à toutes les machines), collisions fréquentes, performances médiocres. ### 3. Le switch (commutateur) Le switch est un équipement plus intelligent que le hub. Il connecte également plusieurs machines en topologie en étoile, mais il analyse les données reçues pour identifier le destinataire et ne les transmet qu'à la machine concernée. **Fonctionnement** : le switch apprend automatiquement l'adresse MAC (adresse physique) de chaque machine connectée à ses ports. Lorsqu'il reçoit des données, il lit l'adresse du destinataire et achemine les données uniquement vers le port correspondant. Cela évite les collisions et améliore les performances. **Caractéristiques** : - Fonctionne au niveau liaison de données du modèle OSI (couche 2). - Chaque port dispose de sa propre bande passante. - Réduit les collisions et améliore la sécurité (les données ne circulent pas sur tous les ports). - C'est l'équipement standard des réseaux locaux modernes. **Exemple concret** : dans un lycée, le switch central de l'armoire technique relie toutes les salles informatiques. Lorsqu'un élève de la salle 1 envoie un document à l'imprimante de la salle 2, le switch achemine les données uniquement vers la salle 2, sans perturber les autres salles. > **À RETENIR** : Le hub diffuse les données à toutes les machines (inefficace), tandis que le switch achemine les données uniquement vers le destinataire (efficace). Le switch a remplacé le hub dans les réseaux modernes. ### 4. Tableau comparatif modem, hub, switch | Critère | Modem | Hub | Switch | |---------|-------|-----|--------| | Fonction principale | Connecter au réseau Internet | Relier des machines en étoile | Relier des machines en étoile | | Analyse des données | Non (modulation/démodulation) | Non (diffusion à tous) | Oui (acheminement au destinataire) | | Niveau OSI | Couche physique | Couche physique | Couche liaison | | Utilisation actuelle | Indispensable pour Internet | Obsolète | Standard des réseaux locaux | --- ## VII. Adresses IPv4 et IPv6, classes d'adresses, modes d'adressage L'adressage IP est le système qui permet d'identifier de manière unique chaque machine sur un réseau. Sans adresse IP, il est impossible de communiquer sur Internet ou sur un réseau local. ### 1. L'adresse IPv4 L'adresse IPv4 (Internet Protocol version 4) est une adresse de 32 bits, représentée sous forme de quatre nombres décimaux séparés par des points, chacun compris entre 0 et 255. Chaque nombre correspond à un octet (8 bits). **Exemple d'adresse IPv4** : 192.168.1.10 **Structure** : une adresse IPv4 est composée de deux parties : - L'identifiant du réseau (network ID) : identifie le réseau auquel appartient la machine. - L'identifiant de l'hôte (host ID) : identifie la machine spécifique dans ce réseau. La séparation entre ces deux parties est déterminée par le masque de sous-réseau. Par exemple, avec le masque 255.255.255.0, les trois premiers octets (192.168.1) identifient le réseau et le dernier octet (10) identifie la machine. **Nombre d'adresses possibles** : 2^32 = 4 294 967 296 adresses, soit environ 4,3 milliards. Ce nombre est insuffisant pour couvrir tous les appareils connectés à Internet aujourd'hui, d'où la création de l'IPv6. > **À RETENIR** : Une adresse IPv4 est composée de 32 bits, écrits sous forme de 4 octets séparés par des points (exemple : 192.168.1.10). Chaque octet est compris entre 0 et 255. ### 2. Les classes d'adresses IPv4 Pour faciliter la gestion des adresses, les adresses IPv4 ont été divisées en classes, notées A, B, C, D et E. Les classes A, B et C sont utilisées pour l'adressage des machines ; la classe D est réservée au multicast (diffusion groupée) ; la classe E est réservée à la recherche. #### a. Classe A - Premier octet : de 1 à 126 (le bit de poids fort est 0). - Masque par défaut : 255.0.0.0. - 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** : l'adresse 10.0.0.1 appartient à la classe A. Le réseau est identifié par le premier octet (10), et les trois derniers octets identifient la machine. #### b. Classe B - Premier octet : de 128 à 191 (les deux premiers bits sont 10). - Masque par défaut : 255.255.0.0. - Nombre de réseaux : 16 384. - Nombre d'hôtes par réseau : 65 534 (2^16 - 2). - Utilisation : réseaux de taille moyenne (universités, grandes entreprises). **Exemple** : l'adresse 172.16.5.20 appartient à la classe B. Les deux premiers octets (172.16) identifient le réseau, les deux derniers (5.20) identifient la machine. #### c. Classe C - Premier octet : de 192 à 223 (les trois premiers bits sont 110). - Masque par défaut : 255.255.255.0. - Nombre de réseaux : 2 097 152. - Nombre d'hôtes par réseau : 254 (2^8 - 2). - Utilisation : petits réseaux (PME, écoles, réseaux domestiques). **Exemple** : l'adresse 192.168.1.10 appartient à la classe C. Les trois premiers octets (192.168.1) identifient le réseau, le dernier octet (10) identifie la machine. #### d. Classes D et E - Classe D : premier octet de 224 à 239, réservée au multicast (diffusion vers un groupe de machines). - Classe E : premier octet de 240 à 255, réservée à la recherche et aux essais. > **À RETENIR** : Pour identifier la classe d'une adresse IPv4, on examine le premier octet : Classe A (1-126), Classe B (128-191), Classe C (192-223), Classe D (224-239), Classe E (240-255). Les classes A, B et C sont utilisées pour les machines. ### 3. Identification d'une adresse de classe A, B ou C Pour identifier la classe d'une adresse IPv4, il suffit de regarder la valeur du premier octet : | Classe | Premier octet | Masque par défaut | Nombre d'hôtes | |--------|---------------|-------------------|----------------| | A | 1 à 126 | 255.0.0.0 | 16 777 214 | | B | 128 à 191 | 255.255.0.0 | 65 534 | | C | 192 à 223 | 255.255.255.0 | 254 | **Procédure pas à pas pour identifier une adresse** : 1. Prenez l'adresse IPv4, par exemple 172.20.15.8. 2. Examinez le premier octet : 172. 3. Comparez avec les plages : 172 est compris entre 128 et 191, donc c'est une adresse de classe B. 4. Le masque par défaut est 255.255.0.0 : les deux premiers octets (172.20) identifient le réseau, les deux derniers (15.8) identifient la machine. **Autre exemple** : adresse 192.168.1.100. Premier octet : 192, compris entre 192 et 223, donc classe C. Masque 255.255.255.0 : réseau 192.168.1, machine 100. **Cas particulier** : l'adresse 127.0.0.1 est appelée « loopback » (boucle locale). Elle permet à une machine de communiquer avec elle-même pour tester sa configuration réseau. Le premier octet 127 n'est pas utilisé pour l'adressage normal. ### 4. L'adresse IPv6 L'adresse IPv6 (Internet Protocol version 6) a été créée pour pallier l'épuisement des adresses IPv4. Elle est composée de 128 bits, soit 16 octets, ce qui permet d'obtenir environ 3,4 × 10^38 adresses, soit un nombre pratiquement illimité. **Représentation** : une adresse IPv6 est écrite sous forme de huit groupes de quatre chiffres hexadécimaux, séparés par des deux-points. **Exemple d'adresse IPv6** : 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 **Règles d'écriture simplifiée** : - Les zéros en tête de chaque groupe peuvent être omis : 2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334. - Une suite de groupes nuls peut être remplacée par « :: » (une seule fois) : 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334. **Avantages de l'IPv6** : - Nombre d'adresses pratiquement illimité. - Configuration automatique des adresses (sans serveur DHCP). - Sécurité renforcée (IPsec intégré). - Routage plus efficace. **Exemple concret** : lorsque vous consultez un site web, votre ordinateur peut utiliser une adresse IPv6 si votre fournisseur d'accès et le site le supportent. La plupart des systèmes d'exploitation modernes (Windows 10, Android, iOS) sont configurés pour utiliser l'IPv6 en priorité. > **À RETENIR** : L'IPv4 utilise 32 bits (4,3 milliards d'adresses), l'IPv6 utilise 128 bits (adresses pratiquement illimitées). L'IPv6 est représentée en hexadécimal avec des deux-points (exemple : 2001:db8::1). ### 5. Les modes d'adressage On distingue trois modes d'adressage dans les réseaux IP : #### a. L'adressage unicast L'adressage unicast est le mode d'adressage le plus courant : une adresse unicast identifie une seule machine sur le réseau. Lorsqu'un paquet est envoyé à une adresse unicast, il est acheminé uniquement vers la machine qui possède cette adresse. **Exemple concret** : lorsque vous envoyez un e-mail à un destinataire précis, votre ordinateur utilise l'adresse IP unicast du serveur de messagerie pour acheminer le message. #### b. L'adressage broadcast (diffusion) L'adressage broadcast permet d'envoyer un paquet à toutes les machines d'un réseau. L'adresse de broadcast est obtenue en mettant tous les bits de la partie hôte à 1. Par exemple, pour le réseau 192.168.1.0 avec le masque 255.255.255.0, l'adresse de broadcast est 192.168.1.255. **Exemple concret** : lorsqu'un ordinateur démarre et cherche un serveur DHCP pour obtenir une adresse IP, il envoie une requête en broadcast à l'adresse 255.255.255.0 (ou 192.168.1.255 sur son réseau local). Toutes les machines du réseau reçoivent la requête, mais seul le serveur DHCP y répond. #### c. L'adressage multicast (multidiffusion) L'adressage multicast permet d'envoyer un paquet à un groupe de machines spécifiques, identifiées par une adresse de groupe. Les adresses multicast IPv4 sont comprises entre 224.0.0.0 et 239.255.255.255 (classe D). **Exemple concret** : la diffusion d'une vidéo en direct (streaming) à plusieurs spectateurs peut utiliser le multicast pour envoyer les données une seule fois à tous les membres du groupe, plutôt que d'envoyer une copie à chaque spectateur. > **À RETENIR** : L'unicast envoie à une seule machine, le broadcast envoie à toutes les machines du réseau, le multicast envoie à un groupe de machines. L'adresse de broadcast d'un réseau est obtenue en mettant tous les bits de la partie hôte à 1. ### 6. Adresses IP publiques et privées Les adresses IP sont classées en deux catégories : publiques et privées. **Adresses publiques** : attribuées par les organismes de régulation (IANA, AfriNIC pour l'Afrique) aux fournisseurs d'accès et aux entreprises. Elles sont uniques au monde et permettent de communiquer sur Internet. **Adresses privées** : réservées à l'usage interne des réseaux locaux. Elles ne sont pas routables sur Internet. Les plages d'adresses privées sont : - Classe A : 10.0.0.0 à 10.255.255.255. - Classe B : 172.16.0.0 à 172.31.255.255. - Classe C : 192.168.0.0 à 192.168.255.255. **Exemple concret** : dans un lycée, les ordinateurs utilisent des adresses privées (par exemple 192.168.1.10, 192.168.1.11, etc.). Le routeur du lycée possède une adresse publique (par exemple 41.202.100.5) qui permet à tout le réseau d'accéder à Internet. Les adresses privées sont traduites en adresse publique par le mécanisme NAT (Network Address Translation). --- ## Conclusion Les réseaux informatiques constituent l'infrastructure invisible qui soutient la communication numérique moderne. Nous avons vu que les réseaux se déclinent en plusieurs types selon leur étendue géographique, du PAN personnel au WAN mondial, avec des versions filaires et sans fil pour chaque catégorie. Les réseaux sans fil offrent des avantages considérables en termes de mobilité, de coût et de facilité d'installation, ce qui explique leur adoption massive. La topologie d'un réseau, qu'elle soit physique (bus, étoile, anneau) ou logique (Ethernet, Token Ring), détermine sa fiabilité et ses performances. L'architecture client/serveur s'est imposée dans les organisations pour sa sécurité et sa centralisation, tandis que le peer to peer reste pertinent pour les petits réseaux domestiques. Les supports physiques ont évolué de la paire torsadée vers la fibre optique, offrant des débits toujours plus élevés. Les équipements comme le switch ont remplacé le hub pour une gestion plus intelligente du trafic. Enfin, l'adressage IP, avec ses classes A, B et C et la transition vers l'IPv6, permet d'identifier chaque machine de manière unique et d'acheminer les données vers leur destinataire, que ce soit en unicast, en broadcast ou en multicast. La maîtrise de ces concepts est essentielle pour tout utilisateur de l'outil informatique, car elle permet de comprendre le fonctionnement d'Internet, de diagnostiquer des problèmes de connexion et d'utiliser les ressources réseau de manière efficace et sécurisée.