TD n° 4 : Adressage et routage IP

Ce travaux dirigés (TD) porte sur l’adressage et le routage IP. Il permet d’apprendre à identifier les classes d’adresses IP, à calculer les sous-réseaux, à configurer des tables de routage simples et à comprendre le cheminement d’un paquet IP dans un réseau comportant plusieurs routeurs. Pour réaliser ce TD, il est nécessaire de connaître les bases des adresses IP, des masques de sous-réseau, ainsi que le fonctionnement des tables de routage.

Objectifs

• Identifier la classe d’une adresse IP et calculer le nombre d’adresses machines possibles.
• Calculer le nombre de sous-réseaux et déterminer le masque de sous-réseau adapté.
• Déterminer le nombre maximal d’ordinateurs par sous-réseau et le nombre de sous-réseaux.
• Établir des tables de routage minimales pour un réseau multi-routeurs.
• Comprendre et décrire le cheminement d’un paquet IP entre deux machines sur des sous-réseaux différents.
• Interpréter une table de routage issue d’un routeur et en déduire la topologie réseau.

Prérequis et préparation

• Connaissances de base sur les adresses IP, les classes d’adresses et les masques de sous-réseau.
• Notions élémentaires sur les protocoles de routage et le fonctionnement des routeurs.
• Accès à un environnement réseau simulé ou réel permettant d’observer les tables de routage et les adresses MAC/IP.
• Matériel : ordinateurs, routeurs, câblage Ethernet (pour la partie pratique sur réseau physique).

Exercice 1 : Identification des classes d’adresses IP et calcul des adresses machines

Dans cet exercice, vous devez déterminer la classe des adresses IP données et calculer le nombre d’adresses machines utilisables dans chaque réseau.

• Pour l’adresse 204.160.241.93 (www.javasoft.com) :
  Le premier octet 204 en binaire est 11001100, ce qui correspond à une adresse de classe C.
  Le nombre d’adresses machines possibles est 2^8 - 2 = 254 (on retire l’adresse réseau et l’adresse de diffusion).
• Pour l’adresse 138.96.32.3 (www.inria.fr) :
  Le premier octet 138 en binaire est 10001010, ce qui correspond à une adresse de classe B.
  Le nombre d’adresses machines possibles est 2^16 - 2 = 65 534.
• Pour l’adresse 18.181.0.31 (www.mit.edu) :
  Le premier octet 18 en binaire est 00010010, ce qui correspond à une adresse de classe A.
  Le nombre d’adresses machines possibles est 2^24 - 2 = 16 777 214.
• Pour l’adresse 226.192.60.40 :
  Le premier octet 226 en binaire est 11100010, ce qui correspond à une adresse de classe D (multidiffusion).
  Le nombre d’adresses de diffusion restreinte est 2^28 - 2 = 268 435 454.

Ce premier exercice vous permet de vous familiariser avec la classification des adresses IP et les calculs de capacité d’adressage.

Exercice 2 : Sous-réseaux dans une adresse de classe B avec extension de la partie réseau

On considère une adresse IP de classe B où la partie réseau est étendue de 16 à 22 bits. Vous devez :

• Calculer le nombre de sous-réseaux possibles.
• Donner le masque de sous-réseau correspondant.

Calcul :

La partie réseau passe de 16 à 22 bits, donc 6 bits sont utilisés pour la partie sous-réseau.

Nombre de sous-réseaux possibles = 2^6 - 2 = 62 (les adresses 000000 et 111111 sont réservées).

Masque de sous-réseau :

22 bits à 1 suivis de 10 bits à 0 :

11111111.11111111.11111100.00000000 = 255.255.252.0

Ce masque permet de segmenter un réseau de classe B en 62 sous-réseaux.

Exercice 3 : Calcul du nombre d’ordinateurs et de sous-réseaux avec un masque donné

Un réseau de classe B utilise le masque 255.255.240.0. Vous devez :

• Déterminer le nombre maximum d’ordinateurs par sous-réseau.
• Calculer le nombre de sous-réseaux disponibles.

Analyse :

• Le masque 255.255.240.0 correspond à 16 bits pour la partie réseau (classe B) + 4 bits pour la partie sous-réseau (240 = 11110000).
• Le reste, soit 12 bits, est utilisé pour identifier les machines.

Nombre d’ordinateurs par sous-réseau = 2^12 - 2 = 4094 (on retire l’adresse réseau et l’adresse de diffusion).

Nombre de sous-réseaux = 2^4 - 2 = 14 (les adresses 0000 et 1111 sont réservées).

Exercice 4 : Routage IP entre deux machines sur des sous-réseaux différents

Ce cas pratique illustre le routage d’un datagramme IP entre deux machines MA et MB situées sur des sous-réseaux différents, via deux routeurs R1 et R2. Les réseaux physiques Ethernet utilisés sont de classe C avec un masque 255.255.255.0 et les adresses réseau suivantes : 193.2.2.0, 193.5.5.0 et 193.8.8.0.

Étape 1 : Détermination des adresses source et destination du paquet IP

La machine MA prépare un paquet IP avec :

@IP_src = 193.2.2.2
@IP_dest = 193.8.8.8

Étape 2 : Tables de routage minimales

Chaque machine doit posséder une table de routage minimale pour acheminer le paquet de MA vers MB.

Machine	Destinataire	Masque	Prochain routeur	Interface	Coût
MA	193.2.2.0	255.255.255.0	-	eth0	0
MA	default	0.0.0.0	192.2.2.3 (R1)	eth0	-

Machine	Destinataire	Masque	Prochain routeur	Interface	Coût
R1	192.2.2.0	255.255.255.0	-	eth0	0
R1	192.5.5.0	255.255.255.0	-	eth0	0
R1	192.8.8.0	255.255.255.0	192.5.5.5 (R2)	eth1	1

Machine	Destinataire	Masque	Prochain routeur	Interface	Coût
R2	192.5.5.0	255.255.255.0	-	eth0	0
R2	192.8.8.0	255.255.255.0	-	eth1	0
R2	192.2.2.0	255.255.255.0	-	eth1	1

Machine	Destinataire	Masque	Prochain routeur	Interface	Coût
MB	192.8.8.0	255.255.255.0	-	eth0	0
MB	default	0.0.0.0	192.8.8.6	eth0	1

Étape 3 : Description du cheminement du paquet IP et des adresses Ethernet utilisées

1. MA compare l’adresse IP de MB avec la sienne en appliquant le masque 255.255.255.0. Le résultat montre que MB n’est pas sur le même réseau (193.2.2.0 pour MA, 193.8.8.0 pour MB). MA consulte sa table de routage et décide d’envoyer le paquet via le routeur R1.
2. MA encapsule le paquet IP dans une trame Ethernet destinée à R1 avec :

@MAC_src = 00:11:22:33:44:AA (MA)
@MAC_dest = 00:11:22:33:44:C1 (R1)
@IP_src = 193.2.2.2 (MA)
@IP_dest = 193.8.8.8 (MB)

3. R1 reçoit la trame, décapsule le paquet IP, constate qu’il n’est pas le destinataire final et consulte sa table de routage. Il trouve que le réseau de destination est accessible via son interface eth1 en passant par le routeur R2.
4. R1 encapsule le paquet IP dans une trame Ethernet destinée à R2 :

@MAC_src = 00:11:22:33:44:C2 (R1)
@MAC_dest = 00:11:22:33:44:C3 (R2)
@IP_src = 193.2.2.2 (MA)
@IP_dest = 193.8.8.8 (MB)

5. R2 reçoit la trame, décapsule le paquet IP, constate qu’il n’est pas le destinataire final et consulte sa table de routage. Il trouve que le réseau de destination est directement accessible via son interface eth1.
6. R2 encapsule le paquet IP dans une trame Ethernet destinée directement à MB :

@MAC_src = 00:11:22:33:44:C4 (R2)
@MAC_dest = 00:11:22:33:44:BB (MB)
@IP_src = 193.2.2.2 (MA)
@IP_dest = 193.8.8.8 (MB)

7. MB reçoit la trame, décapsule le paquet IP, constate qu’il est le destinataire final et traite le paquet.

Exercice 5 : Interprétation d’une table de routage

Une commande show ip route appliquée à un routeur donne la sortie suivante :

LAB-B#show ip route
Les codes : C - connecté, S - statique, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, * - candidate default
U - per-user static route
Gateway of last resort is not set
R 204.204.7.0/24 [120/1] via 199.6.13.2, 00:00:09, Serial0
R 223.8.151.0/24 [120/1] via 199.6.13.2, 00:00:09, Serial0
C 201.100.11.0/24 is directly connected, Serial1
C 219.17.100.0/24 is directly connected, Ethernet0
R 192.5.5.0/24 [120/1] via 201.100.11.1, 00:00:04, Serial1
C 199.6.13.0/24 is directly connected, Serial0
R 210.93.105.0/24 [120/2] via 199.6.13.2, 00:00:09, Serial0

À partir de cette table, vous devez déduire la topologie réseau :

• Le routeur est directement connecté aux réseaux 201.100.11.0/24 (interface Serial1), 219.17.100.0/24 (interface Ethernet0) et 199.6.13.0/24 (interface Serial0).
• Les réseaux 204.204.7.0/24, 223.8.151.0/24 et 210.93.105.0/24 sont accessibles via le routeur 199.6.13.2 sur l’interface Serial0.
• Le réseau 192.5.5.0/24 est accessible via le routeur 201.100.11.1 sur l’interface Serial1.

La topologie suggère un routeur central connecté à trois réseaux locaux, avec des routes vers d’autres réseaux via des routeurs intermédiaires sur les interfaces Serial0 et Serial1.

Résultats attendus

• Identification correcte des classes d’adresses IP et des nombres d’adresses machines.
• Calcul précis du nombre de sous-réseaux et du masque correspondant.
• Détermination exacte du nombre d’ordinateurs par sous-réseau et du nombre de sous-réseaux.
• Tables de routage minimales cohérentes permettant le routage entre MA et MB.
• Description claire et précise des étapes de routage avec les adresses MAC et IP utilisées.
• Interprétation correcte de la table de routage et déduction logique de la topologie réseau.

Pièges courants

• Confondre les classes d’adresses IP en ne regardant pas correctement les bits de poids fort du premier octet.
• Oublier de retirer les adresses réseau et diffusion dans le calcul du nombre d’adresses machines.
• Ne pas appliquer la règle de ne pas utiliser les sous-réseaux 000...0 et 111...1 dans le calcul des sous-réseaux.
• Mal configurer les tables de routage, notamment en oubliant les routes par défaut ou en mettant des interfaces incorrectes.
• Ne pas vérifier si les machines sont sur le même réseau avant de décider d’envoyer le paquet à un routeur.
• Omettre les adresses MAC correctes lors de l’encapsulation des paquets dans les trames Ethernet.
• Ne pas interpréter correctement les codes et interfaces dans la table de routage lors de l’analyse de la topologie.