Cours d'introduction ` a TCP/IP

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Cours d’introduction `a TCP/IP Fran¸cois Laissus Version du 25 f´evrier 2009ii cCopyright 1999 - 2009 — $Rev: 131 $ — Fran¸cois Laissus Avant propos Les sources de ce document sont d´evelopp´ees, g´er´ees et conserv´ees grˆace 1aux services de FreeBSD , remarquable syst`eme d’exploitation OpenSource! Lesdiversfichiersqui composent le source sont´edit´es `al’aide de l’´editeur detexte vi;l’historiquedesmodificationsestconfi´eauxbonssoinsdel’outil subversion (gestionnaire de versions). L’ensemble du processus de fabrica- tion est pilot´e par une poign´ee de fichiers Makefile (commande make). ALa mise en forme s’effectue grˆace au logiciel LT X. Les figures sont des-E sin´eessous“XWindowSystems”(X11) `al’aidedulogiciel xfig etint´egr´ees directement dans le document final sous forme de PostScript encapsul´e. Les listings des exemples de code C ont ´et´e fabriqu´es `a l’aide du logiciel a2ps et inclus dans le document final ´egalement en PostScript encapsul´e. Lasortiepapiera´et´eimprim´eeenPostScriptsuruneimprimantedetype laser,avec dvips.LaversionpdfestunetransformationduformatPostScript `a l’aide du logiciel dvipdfm, enfin la version HTML est traduite directement Aen HTML `a partir du format LT X `a l’aide du logiciel latex2html.E Touslesoutilsouformatsutilis´essontenacc`esouusagelibre,c’esta`dire sans versement de droit `a leurs auteurs respectifs. Qu’ils en soient remerci´es pourleurscontributionsinestimablesaumondeinformatiquelibreetouvert! Je remercie ´egalement Jean-Jacques Dh´enin et les nombreux lecteurs que je ne connais qu’au travers de leur e-mails, d’avoir bien voulu prendre le temps de relire l’int´egralit´e de ce cours et de me faire part des innombrables erreurs et coquilles typographiques qu’il comporte, merci encore! Ce support de cours est en consultation libre a` cette url : HTML http://www.laissus.fr/cours/cours.html Ou `a t´el´echarger au format PDF : HTTP http://www.laissus.fr/cours/cours.pdf FTP ftp://ftp.laissus.fr/pub/cours/cours.pdf D’autres formats (.ps,.dvi,...) sont accessibles dans ce r´epertoire : HTTP http://www.laissus.fr/pub/cours/ FTP ftp://ftp.laissus.fr/pub/cours/ 1http://www.freebsd.org/iii cCopyright 1999 - 2009 — $Rev: 131 $ — Fran¸cois Laissus Historique des principaux changements `A ce jour(25/02/2009), ce document existe et est accessible sur l’Internet depuislemilieudesann´ees90.Detr`esnombreuxinternautesl’ontt´el´echarg´e et m’ont renvoy´e leurs commentaires. Il ´etait donc plus que temps de garder une trace des principales modifications et restructurations afin que ces lec- teurs fid`eles puissent suivre les modifications et, peut ˆetre, t´el´echarger une nouvelle version en connaissance de cause! Version du 25 F´evrier 2009 Restructuration de l’ensemble en quatre parties princi- pales (A,B,C, D) et un index g´en´eral. Ajout d’une partie “ R´eseaux IP avanc´es ”. Ajout d’un chapitre sur SNMP et d’un chapitre sur le routage dynamique. Ajout d’un changelog, cette page... Le .pdf est maintenant r´eactif, les urls, les renvois de pages, le sommaire, les listes de tableaux et figures. Nombreuses corrections et mises `a jour de tous les chapitres depuis la version du 14 octobre 2007.ivTable des mati`eres Pr´eface xxi A Introduction `a la pile ARPA 1 I R´eseaux locaux 3 1 Pr´eambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 G´en´eralit´es - LANs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1 G´en´eralit´es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 Mod`ele de communication OSI . . . . . . . . . . . . . 4 3 R´eseaux locaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1 Qu’est-ce qu’un LAN? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 WAN - MAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.3 Communications inter-r´eseaux . . . . . . . . . . . . . . 8 4 Couche 2 - Liaison (Data Link) . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.1 Caract´eristiques d’Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.1.1 Quelques principes fondamentaux . . . . . . . 9 4.1.2 Format d’une “ Frame Ethernet ” . . . . . . . 10 4.1.3 Adresses IEEE 802.3 ou . . . . . . . 11 4.1.4 Unicast, multicast et broadcast . . . . . . . . 12 4.2 Diff´erences Ethernet - 802.2/802.3 . . . . . . . . . . . . 13 5 Interconnexion - Technologie ´el´ementaire . . . . . . . . . . . . 14 5.1 Raccordement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.1.1 10Base5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.1.2 10Base2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.1.3 10BaseT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.1.4 Fibre optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5.2 R´ep´eteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5.3 Concentrateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5.4 Ponts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.5 Commutateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.6 Passerelles — Routeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 6 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 II Introduction `a IP 25`vi TABLE DES MATIERES 1 TCP/IP et l’Internet - Un peu d’histoire . . . . . . . . . . . . 25 2 Caract´eristiques de TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3 Comparaison TCP/IP — ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1 Couche “ Application Layer ” . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Couche “ Transport Layer ” . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3 Couche “ Internet Layer ” . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.4 Couche “ Network Access ” . . . . . . . . . . . . . . . 30 4 Encapsulation d’IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 IIIAnatomie d’une adresse IP 33 1 Adressage IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.1 Unicit´e de l’adresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2 D´elivrance des adresses IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . 34 2 Anatomie d’une adresse IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.1 D´ecomposition en classes . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2 Adresses particuli`eres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3 Sous-r´eseaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.4 CIDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.5 Pr´ecisions sur le broadcast . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3 Adressage multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1 Adresse de groupe multicast . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.2 multicast et adresse MAC . . . . . . . . . . . . 43 4 Conclusion et bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 IV Protocole IP 47 1 Datagramme IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.1 Structure de l’en-tˆete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.2 Network Byte Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.3 Description de l’en-tˆete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.4 Fragmentation IP - MTU . . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.4.1 Fragmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.4.2 R´eassemblage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2 Protocole ARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.1 Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.2 Format du datagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.3 Proxy ARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3 Protocole RARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4 Protocole ICMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.1 Le syst`eme de messages d’erreur . . . . . . . . . . . . . 59 4.2 Format des ICMP . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.3 Quelques types de messages ICMP . . . . . . . . . . . . 61 5 Protocole IGMP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.1 Description de l’en-tˆete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.2 Fonctionnement du protocole . . . . . . . . . . . . . . 64`TABLE DES MATIERES vii 5.3 Fonctionnement du Mbone . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6 Routage IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.1 Table de routage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.2 Routage statique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6.2.1 Algorithme de routage . . . . . . . . . . . . . 70 6.3 Routage dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.3.1 RIP — “ Routing Information Protocol ” . . 72 6.3.2 OSPF — “ Open Shortest Path First ” . . . . 73 6.4 D´ecouverte de routeur et propagation de routes . . . . 73 6.5 Message ICMP “ redirect ” . . . . . . . . . . . . . . . 74 6.6 Interface de “ loopback ” . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7 Finalement, comment ¸ca marche? . . . . . . . . . . . . . . . . 76 8 Conclusion sur IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 9 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 V Protocole UDP 81 1 UDP – User Datagram Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1.1 Identification de la destination . . . . . . . . . . . . . . 81 1.2 Description de l’en-tˆete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 1.3 Ports r´eserv´es — ports disponibles . . . . . . . . . . . 85 1.3.1 Attribution des ports “ancienne m´ethode” . . 86 1.3.2 A des ports “nouvelle m´ethode” . . 86 2 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 VI Protocole TCP 89 1 TCP – Transmission Control Protocol . . . . . . . . . . . . . . 89 1.1 Caract´eristiques de TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 1.2 Description de l’en-tˆete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 2 D´ebut et clˆoture d’une connexion . . . . . . . . . . . . . . . . 94 ´2.1 Etablissement d’une connexion . . . . . . . . . . . . . 94 2.2 Clˆoture d’une connexion . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 2.2.1 Clˆoture canonique . . . . . . . . . . . . . . . 95 2.2.2 Clˆoture abrupte . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3 Contrˆole du transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.1 M´ecanisme de l’acquittement . . . . . . . . . . . . . . 97 3.2 Fenˆetres glissantes . . . . . . . . . . . . . . . . .