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TCP/IPTCP/IP

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PLAN DU COURS

• Introduction• Historique• protocole IP• Routage IP• protocole TCP• protocole UDP• protocole ICMP• Quelques applications

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INTRODUCTION 1 - Présentation générale

P ROTOCOLES DE COMMUNICATION

+A PPLICATIONS D 'INTERCONNEXION DE SYSTEMES

HETEROGENES

E NVIRONNEMENTS PHYSIQUES

TCP/IP

Ensemble descouches physiques

• C'est l'architecture réseau la plus répandue.• TCP/IP n'est pas réduit à 2 protocoles, TCP et IP, mais c’est

une suite de protocoles dont TCP et IP sont les deux principaux.• TCP/IP s'appuie sur n'importe quelles couches basses

existantes.

Introduction•But de TCP/IP : permettre l’interconnexion des réseaux hétérogènes sur une base planétaire

•Fournir un système d’adressage universel permettant à deux machines Quelconques de communiquer indépendamment du type des réseaux

•Interconnecte divers réseaux : Ethernet, T.R., X25, FR, FDDI, etc

•Projet des années 1970, de projets DARPA

•Une famille de protocoles dont TCP et IP sont les deux principaux

•Ces protocoles se présentent sous la forme d’une architecture en couches

•Interconnexion d’égal à égal (pas de machines prioritaires)

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Concepts de l’interconnexion

• Le concept d'interconnexion ou d'internet repose sur la mise en œuvre d'une couche réseau IP masquant les détails de la communication physique du réseau et détachant les applications des problèmes de routage.

• L'interconnexion : faire transiter des informations depuis un réseau vers un autre réseau par des noeuds spécialisés appelés passerelles ou routeurs

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Concepts de l’interconnexion (suite)• Les routeurs possèdent une connexion sur chacun des réseaux:

La passerelle P interconnecte les réseaux 1 et 2.

• Le rôle de la passerelle P est de transférer sur le réseau 2, les paquets circulant sur le réseau 1 et destinés au réseau 2 et inversement.

PReseau 1 Reseau 2

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Concepts de l’interconnexion (suite)

• P1 transfère sur le réseau B, les paquets circulant sur le réseau A et destinés aux réseaux B et C

• P1 doit avoir connaissance de la topologie du réseau; à savoir que C est accessible depuis le réseau B.

• Le routage n'est pas effectué sur la base de la machine destinataire mais sur la base du réseau destinataire

P1Reseau A Reseau B P2 Reseau C

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Concepts de l’interconnexion (suite)

• A l'intérieur de chaque réseau, les noeuds utilisent la technologie spécifique de leur réseau (Ethernet,Token Ring, X25, etc)

• Le logiciel d'interconnexion (couche réseau) encapsule ces spécificités et offre un service commun à tous les applicatifs, faisant apparaître l'ensemble de ces réseaux disparates comme un seul et unique réseau.

Vue utilisateur Vue réelle du réseau8

INTRODUCTION 1 - Présentation générale

• TCP/IP ne cadre pas exactement avec le modèle OSI.

Application

Présentation

Transport

Inter-réseau

Réseau

Liaison

Physique

Session

Services d'application :- Transfert de fichiers (FTP, TFTP)- Messagerie (SMTP)- Service de nommage (DNS)- Gestion de réseau (SNMP)

TCP ou UDP

IP

Ethernet, IEEE 802,...

X25, DECNet, IBM, SNA

Modèle OSI Modèle TCP/IP

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1 - Présentation générale• IP :

– Est situé au niveau 3 du modèle OSI, responsable d’adressage et du routage dans un environnement inter-réseau.

– Permet l'échange de datagrammes en mode non connecté entre des hôtes reliés à des réseaux physiques divers.

• TCP :– Est situé au niveau 4 du modèle OSI, c'est un protocole orienté

connexion, c'est à dire que les échanges de données ont lieu de façon ordonnée et fiable, après négociation des paramètres de transfert.

– Garde une copie des données émises jusqu'à leur acquittement.– Utilise un mécanisme de checksum pour garantir l'intégrité des

données, plus des numéros de séquence pour la réception ordonnée des données.

UDP :– Protocole répondant à un besoin de rapidité et de simplicité, plutôt que

de fiabilité.– Checksum optionnel. 10

INTRODUCTIONEnsemble des protocoles

Ethernet, IEEE 802,...X25, DECNet, IBM, SNA

IP RARPARP

ICMPIGMP TCPUDP

RIPOSPF

RPC

XDR

NFS NIS

DNS

SNMP rloginrshrcp

SMTP

FTP

telnet

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PROTOCOLE IP1 - Définitions

LE PROTOCOLE DE BASE DE L'ARCHITECTURE TCP/IP

Véhicule des datagrammes entre hôtes connectés à des réseaux physiques différents

Schéma d'adressage universel => Routage "inter-réseau" des datagrammes (liens inter-réseaux = "Routeurs")

Équipements connectés à un seul réseau = "Hôtes" Équipement utilisant le protocole IP = "Station IP"

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PROTOCOLE IP2 - Fonctions

Assure un adressage uniforme, logique et distinct des adressages des sous-réseaux physiques

Permet le transfert de datagrammes entre les hôtes Effectue le relais de datagrammes de sous-réseaux

en sous-réseaux Offre une interface d'accès à un réseau logique quel

que soit le sous-réseau physique utilisé Réalise une adaptation des tailles des paquets aux

trames des sous-réseaux physiques utilisés Comporte des éléments de contrôle du

fonctionnement des réseaux

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L’adressage Internet

• But : fournir un service de communication standards et universel permettant la communication entre toutes les machines de l’Internet

• Solution : Adressage binaire compact assurant un routage

• Adressage « à plat » permettant la mise en œuvre de l’interconnexion d’égal à égal

• Utilisation des noms pour identifier les machines : (pour les utilisateurs) (voir partie DNS)

• Une route précisant comment la machine peut être atteinte.

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L’adressage Internet

• Les classes d'adressage– L’adresse IP est constituée de 32 bits; soit 4 octets notés

de façon décimale de 0 à 255; par ex 192.168.20.30.– Une adresse est affectée non pas à une machine mais à

une interface d’une machine. Celle-ci peut donc avoir plusieurs adresses.

– Une adresse Internet se décompose en deux parties, une partie réseau « NetId » et une partie machine ou Hôte TCP/IP « HostId »

– Pour des raisons administrative et de routage, cette paire (netid, hostid) est structurée de manière à définir cinq classes d'adresse

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L’adressage Internet (suite)

0 Net-id

0 24

Host-id

8 16 31

Classe A

1 Net-id

Host-id

Classe B

Net-id

Host-id

Classe C

Multicast

Classe D

0

1 01

1 01

1

Réservé

Classe E 1 011 1

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• Notation décimale

L'interface utilisateur concernant les adresses IP consiste en la notation de quatre entiers décimaux séparés par un point, chaque entier représentant un octet de l'adresse IP :

01000000 00001000 00001010 00011101 est écrit :

127.8.10.29

• Adresses particulières

– Adresse réseau : adresse IP dont la partie hostid ne comprend que des zéros; => la valeur zéro ne peut être attribuée à une machine réelle : 192.168.0.0 désigne le réseau de classe B 192.168.

– Adresse machine locale : adresse IP dont le champ réseau (netid) ne contient que des zéros;

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• Adresses de diffusion : la partie hostid ne contient que des 1

• Adresse de diffusion limitée : netid ne contient que des 1 : l'adresse constituée concerne uniquement le réseau physique associé

• L'adresse de diffusion dirigée : netid est une adresse réseau spécifique => la diffusion concerne toutes les machines situées sur le réseau spécifié : 192.20.255.255 désigne toutes les machines du réseau 192.20.

• En conséquence, une adresse IP dont la valeur hostid ne comprend que des 1 ne peut être attribuée à une interface d’une machine réelle.

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• Adresse de boucle locale : l'adresse réseau 127.x.y.z est particulier , il est réservée pour l’usage locale de la machine et ne doit jamais être utilisée sur le réseau. Ceci permet de faire des tests en local sans sortir sur le réseau. « adresse non routable »

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• Résumé0 24

Tout à zéro

8 16 31

Host-id

Tout à zéro

Tout à un

Net-id

Tout à un

127

N’importe quoi (souvent 1)

désigne la machineCourante ou adresse non spécifiée

machine Host-idsur le réseau courant

diffusion limitée surle réseau courant

diffusion dirigée surle réseau Net-id

boucle locale

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L’adressage Internet (suite)•Adresses et connexions

Une adresse IP => une interface physique => une connexion réseau.

S'applique particulièrement aux routeurs qui possèdent par définition plusieurs connexions à des réseaux différents

A une machine, est associé un certain nombre N d'adresses IP. Si N > 0 la machine (ou passerelle) est multi-domiciliée.

193.49.60.41 193.49.60.43 193.49.60.1

192.100.1.1

192.100.1.2

192.100.1.7

La passerelle est multi-domiciliée:interface 1 : Ethernet 193.49.60.1interface 2 : Token Ring 192.100.1.1

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ARP : Address Resolution Protocol– Comment faire communiquer deux machines en sachant

que ces dernières ne peuvent communiquer que via l'interface physique et que Les applicatifs ne connaissent que des adresses IP, donc comment faire le lien entre les deux niveaux d’adressage

Réponse : c’est le rôle de ARP protocole de bas niveau de la Pile TCP/IP capable de faire le lien entre les adresses de niveau liaison (MAC : ex ETHERNET) et les adresses IP niveau 3.

Pour arriver à informer tout le monde, au niveau liaison « ex : ETHERNET », on utilise comme adresse de destination, une adresse de diffusion. Ainsi, toutes les machines lisent la trame, et celle qui a la bonne adresse répond.

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ARP : Adress Resolution Protocol

Diffusion pour tout le monde,Quelle est la machine Dont l’adresse IP est10.100.1.2Mon adresse est 10.100.1.1

Je suis pas concernée

C’est moi,Voila mon adresseMAC : XX:XX:XX:XX:XX:XX

10.100.1.1 10.100.1.34

10.100.1.2

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ARP : Adress Resolution Protocol

• La Commande arp permet de donner la correspondance adreese IP > adresse MAC

• Arp –a : existe sous Unix, Windows• ARP correspond à un numéro de service bien particulier

dans la trame «niveau 2 » (806 : dans la trame ETHERNET). Dans la trame ARP, est indiqué le type de protocole.

• Cache ARP: une fois une résolution ARP est fait, le résultat est mis dans un cache en mémoire, et qui peut être effacé par la commande arp –d. Ce cache doit être rafraîchi périodiquement entre 10 et 20 minutes selon les systèmes.

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ARP: Address Resolution Protocol

0 248 16 31

Type de matériel Type de protocole

LGR-MAT LGR-PROT Opération

Adresse matériel émetteur (octets 0-3)

Adresse Mat émetteur (octets 4,5) Adresse IP émetteur (octets 0,1)

Adresse IP émetteur (octets 3,4) Adresse Mat cible (octets 0,1)

Adresse Matériel cible (octets 2,5)

Adresse IP cible (octets 0-3)

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RARP: ReverseAddress Resolution Protocol

c’est arp à l’envers, la machine diffuse une trame pour demander sa propre adresse IP. Un serveur va lui répondre avec une trame qui contient son adresse IP demandée. Ceci est utilisé pour des machines n’ayant pas de disque dur, serveurs de terminaux…

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IP : Internet Protocol• L’INTERNET s’appuie sur le protocole IP qui est un

service de remise de paquets non fiable. La remise du paquet s’effectue sans garantie de remise mais un message ICMP (voir plus tard) « doit » signaler la suppression du paquet; les paquets peuvent suivre des chemins différents ( mode sans connexion les paquets sont traités indépendamment les uns des autres), arriver dans le désordre, être dupliqués,

• Le protocole réalise les fonctionnalités de la couche réseau selon le modèle OSI

Transport

Service réseau en mode non connecté

Applications

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IP : Internet Protocol (suite)

• Le protocole IP définit :

– l'unité de transfert de données paquet ou (datagramme);

– Le routage;– les règles de remise de paquets en mode non

connecté.

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IP : Format du datagramme

• Le datagramme IP = en-tête + données:

0 24

8 16 31

Type de service

Longueur totale

Identification Offset fragment

Adresse IP Source

Adresse IP Destination

Options IP (eventuellement)

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VERS HLEN

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Flags

Durée de vie

Protocole Somme de contrôle Header

Padding

Données

. . .29

IP : Internet Protocol (le datagramme)Signification :

• VERS : numéro de version de IP

• HLEN ou LGMAT : longueur de l'en-tête en mots de 32 bits, généralement égal à 5 c.a.d 20 octets (pas d'option),

• Type de service : codé sur 8 bits, indique comment le datagramme doit être géré :

Priorité D T R Inutilisé

Priorité 0 (cas normal), 7 (supervision réseau) D, T, R : représentent le type d'acheminement désiré du datagramme,

permettant à un routeur de choisir entre plusieurs routes (si elles existent) : D requiert un délai court

T débit élevé R grande fiabilité.

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IP : Internet Protocol (le datagramme)• Longueur totale : longueur en octets du datagramme (en-tête+ données)• FRAGMENT OFFSET, FLAGS, IDENTIFICATION : les champs de la

fragmentation.– Sur toute machine ou passerelle mettant en oeuvre TCP/IP une unité

maximale de transfert (Maximum Transfert Unit ou MTU) définit la taille maximale d'un datagramme véhiculé sur le réseau physique correspondant

– lorsque le datagramme est routé vers un réseau physique dont le MTU est plus petit que le MTU courant, la passerelle fragmente le datagramme en un certain nombre de fragments, véhiculés par autant de trames sur le réseau physique correspondant,

– lorsque le datagramme est routé vers un réseau physique dont le MTU est supérieur au MTU courant, la passerelle route les fragments tels quels (rappel : les datagrammes peuvent emprunter des chemins différents),

– le destinataire final reconstitue le datagramme initial à partir de l'ensemble des fragments reçus; la taille de ces fragments correspond au plus petit MTU emprunté sur le réseau. Si un seul des fragments est perdu, le datagramme initial est considéré comme perdu : la probabilité de perte d'un datagramme augmente avec la fragmentation.

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IP : Internet Protocol (le datagramme)

• FRAGMENT OFFSET : indique le déplacement des données contenues dans le fragment par rapport au datagramme initial. C'est un multiple de 8 octets; la taille du fragment est donc également un multiple de 8 octets.

• chaque fragment a une structure identique à celle du datagramme initial, seul les champs FLAGS et FRAGMENT OFFSET sont spécifiques.

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Réseau 1 Réseau 2 Réseau 3

MTU=1500MTU=1500MTU=620P1 P2

En-tête datagramme

Données 1400 octets EF1

EF2

EF3

600 octets

600 octets

200 oct.

En-tête fragments: M=0; depl=1200



EF1

EF2

EF3

600 octets

600 octets

200 oct.

EF1 et EF2 ont le bit More (M)positionné.Le déplacement (depl) est relatif au datagramme initial.

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• Longueur totale : taille du fragment et non pas celle du datagramme initial, à partir du dernier fragment (TOTAL LENGTH, FRAGMENT OFFSET et FLAGS) on peut déterminer la taille du datagramme initial.

• IDENTIFICATION : entier qui identifie le datagramme initial (utilisé pour la reconstitution à partir des fragments qui ont tous la même valeur).

• FLAGS : contient un bit appelé "do not fragment" (01X)

• un autre bit appelé "More fragments" (FLAGS = 001 signifie d'autres fragments à suivre) permet au destinataire final de reconstituer le datagramme initial en identifiant les différents fragments (milieu ou fin du datagramme initial)

• les passerelles doivent accepter des datagrammes dont la taille maximale correspond à celle du MTU le plus grand, des réseaux auxquels elle est connectée.

• les passerelles doivent accepter sans les fragmenter, les datagrammes de longueur 576 octets.

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• Durée de vie :– Un compteur que l’on décrémente a chaque passage

d’un routeur ou d’une passerelle, quand il atteint un 0, le paquet est détruit, et un message ICMP est retourné à la source.

• Protocole :

Ici on indique le type de protocole de niveau supérieur dont le message est véhiculé dans le champ données du datagramme, il s’agit de : 6 : TCP, 17 : UDP, 1 : ICMP…

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• Somme de contrôle de l’en-tête– Ce champ permet de vérifier l’intégrité de l’entête.

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IP : Internet Protocol (le datagramme)• OPTIONS :

– Souvent utilisées pour la supervision du réseau : pour résumer, on trouve : Enregistrement de route Routage définit par la source (avec retour des temps de passage)Horodatage…

C Numéro d’optionclassed’option

0 1 2 3 7

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