Travaux Dirigés: Networking Exercises

Ce document présente des travaux dirigés en réseau informatique, sous forme d'exercices pratiques. Ils évaluent la compréhension des concepts d'adressage IP, de sous-réseaux, de routage, ainsi que le fonctionnement des protocoles ARP et ICMP. Chaque exercice propose des questions demandant des raisonnements détaillés et des calculs précis.

Exercice 1

Il s'agit d'analyser un réseau IP de classe B (132.227) découpé avec un masque 255.255.255.0, puis de déterminer des adresses pour les routeurs et hôtes, calculer un masque pour 8 sous-réseaux, et identifier les adresses de réseau et de diffusion.

1. Attribution des adresses aux routeurs et aux hôtes

On demande de discuter les différentes solutions possibles pour attribuer des adresses IP aux routeurs et aux hôtes dans le réseau.

Le réseau 132.227.0.0 est de classe B, donc le masque par défaut est 255.255.0.0. Ici, on utilise un masque 255.255.255.0, ce qui signifie que le troisième octet sert à identifier le sous-réseau, et le dernier octet les hôtes.

Le sous-réseau est divisé en plusieurs segments interconnectés par des routeurs, chaque segment pouvant avoir jusqu'à 3 hôtes.

Solutions possibles :

• Attribuer aux interfaces des routeurs des adresses fixes dans chaque sous-réseau, par exemple la première adresse utilisable (adresse réseau + 1) pour le routeur.
• Attribuer aux hôtes des adresses dans la plage restante du sous-réseau, en évitant les adresses réservées (adresse réseau et adresse de diffusion).
• Utiliser une convention d'adressage claire, par exemple réserver les adresses basses pour les routeurs et les adresses hautes pour les hôtes.
• Veiller à ce que chaque interface de routeur ait une adresse IP dans le sous-réseau auquel elle est connectée.

Réponse : Les routeurs doivent avoir une adresse IP dans chaque sous-réseau auquel ils sont connectés, généralement la première adresse utilisable. Les hôtes reçoivent des adresses dans la plage restante du sous-réseau, en respectant les règles d'adressage (pas d'adresse réseau ni de diffusion).

2. Calcul du masque pour 8 sous-réseaux dans 132.227.72

On demande de déterminer le masque permettant d'obtenir 8 sous-réseaux dans le réseau 132.227.72.

Le réseau de base est 132.227.72.0 avec un masque par défaut de classe B modifié. Pour créer 8 sous-réseaux, il faut emprunter des bits à la partie hôte.

Calcul :

• Nombre de sous-réseaux souhaités : 8
• Nombre de bits nécessaires : 3 bits (car 2^3 = 8)
• Masque de base : 255.255.255.0 (soit /24)
• Emprunter 3 bits supplémentaires dans le dernier octet (car le masque actuel est déjà /24)

Le masque devient donc :

255.255.255.0 + 3 bits = 255.255.255.224

En notation binaire, le dernier octet est 11100000, soit 224 en décimal.

Réponse : Le masque permettant 8 sous-réseaux est 255.255.255.224.

3. Adresses de réseau et adresses de diffusion des sous-réseaux

On doit :

• (a) Identifier les adresses de réseau des sous-réseaux connectés aux routeurs R2, R1, R3.
• (b) Pour chaque interface de machine du sous-réseau 132.227.72, fournir un tableau avec l'adresse IP et l'adresse de diffusion du sous-réseau.

Malheureusement, la figure 1 et le tableau mentionnés ne sont pas fournis dans le document. Sans ces informations, il est impossible de déterminer précisément les adresses de réseau des sous-réseaux ni de dresser le tableau demandé.

Réponse : Impossible de répondre faute d'informations sur la topologie et les adresses précises des sous-réseaux.

Exercice 2

Ce réseau comprend trois réseaux physiques Ethernet de classe C (193.2.2.0, 193.5.5.0, 193.8.8.0) avec masque 255.255.255.0. La machine MA souhaite envoyer un datagramme à MB, nécessitant un routage via R1 et R2.

1. Tables de routage de MA, R1, R2 et MB

Il faut donner les tables de routage de chaque machine, en tenant compte des réseaux connectés et des routes vers les autres réseaux via les routeurs.

Analyse :

• MA est sur le réseau 193.2.2.0/24
• R1 connecte 193.2.2.0/24 et 193.5.5.0/24
• R2 connecte 193.5.5.0/24 et 193.8.8.0/24
• MB est sur 193.8.8.0/24

Tables de routage :

Machine	Destination	Masque	Passerelle	Interface
MA	193.2.2.0	255.255.255.0	–	Direct
MA	193.5.5.0	255.255.255.0	R1	Interface vers R1
MA	193.8.8.0	255.255.255.0	R1	Interface vers R1
R1	193.2.2.0	255.255.255.0	–	Direct
R1	193.5.5.0	255.255.255.0	–	Direct
R1	193.8.8.0	255.255.255.0	R2	Interface vers R2
R2	193.5.5.0	255.255.255.0	–	Direct
R2	193.8.8.0	255.255.255.0	–	Direct
R2	193.2.2.0	255.255.255.0	R1	Interface vers R1
MB	193.8.8.0	255.255.255.0	–	Direct
MB	193.5.5.0	255.255.255.0	R2	Interface vers R2
MB	193.2.2.0	255.255.255.0	R2	Interface vers R2

Réponse : Les tables de routage sont celles indiquées ci-dessus, avec routes directes vers les réseaux locaux et routes via les routeurs pour les réseaux distants.

2. Étapes d’acheminement du datagramme de MA vers MB

On doit décrire les étapes successives, les adresses dans les en-têtes Ethernet, et les requêtes ARP nécessaires.

Étapes :

1. MA veut envoyer un datagramme à MB (193.8.8.x), adresse hors de son sous-réseau (193.2.2.0/24).
2. MA consulte sa table de routage, voit que pour 193.8.8.0/24, la passerelle est R1.
3. MA doit connaître l'adresse MAC de R1 sur le réseau 193.2.2.0. Si elle n'est pas dans la table ARP, MA envoie une requête ARP broadcast sur 193.2.2.0 pour obtenir l'adresse MAC de R1.
4. R1 répond avec son adresse MAC.
5. MA envoie la trame Ethernet à l'adresse MAC de R1, avec l'adresse IP source de MA et IP destination de MB.
6. R1 reçoit la trame, extrait le datagramme IP, consulte sa table de routage et voit que pour 193.8.8.0/24, la passerelle est R2.
7. R1 doit envoyer la trame Ethernet sur le réseau 193.5.5.0 vers R2. Il effectue une requête ARP si nécessaire pour connaître l'adresse MAC de R2 sur ce réseau.
8. R2 répond à la requête ARP.
9. R1 envoie la trame Ethernet à R2 avec IP source MA et IP destination MB.
10. R2 reçoit la trame, consulte sa table de routage, voit que MB est sur son réseau local 193.8.8.0.
11. R2 effectue une requête ARP pour connaître l'adresse MAC de MB si nécessaire.
12. MB répond à la requête ARP.
13. R2 envoie la trame Ethernet à MB.
14. MB reçoit la trame et traite le datagramme IP.

Réponse : Le datagramme est acheminé via R1 et R2, avec des requêtes ARP sur chaque segment Ethernet pour résoudre les adresses MAC des routeurs et de MB, et les trames Ethernet sont adressées successivement aux adresses MAC correspondantes.

3. État des tables ARP après réception du datagramme par MB

On suppose que les tables ARP étaient vides au départ.

Après l’échange :

• MA a dans sa table ARP l'adresse MAC de R1 (car il a fait une requête ARP pour R1).
• R1 a dans sa table ARP l'adresse MAC de MA (réponse ARP) et celle de R2 (après requête ARP).
• R2 a dans sa table ARP l'adresse MAC de R1 (réponse ARP) et celle de MB (après requête ARP).
• MB a dans sa table ARP l'adresse MAC de R2 (car il a répondu à une requête ARP de R2).

Réponse : Chaque machine possède dans sa table ARP les adresses MAC des machines directement connectées avec lesquelles elle a communiqué lors de l’acheminement.

Exercice 3

Analyse d’un échange ARP et ICMP produit par la commande ping entre deux machines, zoe et lena.

1. Utilité de la requête ARP

La requête ARP (Address Resolution Protocol) sert à découvrir l'adresse MAC correspondant à une adresse IP donnée sur un réseau local. Ici, zoe envoie une requête ARP pour connaître l'adresse MAC de lena, afin de pouvoir envoyer une trame Ethernet à lena.

Réponse : La requête ARP permet à zoe de connaître l'adresse MAC de lena pour pouvoir lui envoyer une trame Ethernet.

2. La première trame est-elle une trame Ethernet de diffusion ?

La première trame est une requête ARP envoyée à l'adresse MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff, qui est l'adresse de diffusion Ethernet.

Réponse : Oui, la première trame est une trame Ethernet de diffusion (broadcast) adressée à toutes les machines du réseau local.

3. Adresse IP de zoe d’après l’échange ARP

Dans la requête ARP, l'adresse IP source est indiquée dans le paquet ARP. D’après les données, l’adresse IP de zoe est d’après l’échange ARP (non explicitement donnée dans le texte, mais on peut déduire qu’elle est associée à l’adresse MAC 08:00:20:18:d5:f9).

Le texte ne donne pas explicitement l'adresse IP, donc on ne peut pas la préciser.

Réponse : L’adresse IP de zoe n’est pas explicitement donnée dans le texte, mais elle correspond à l’adresse MAC 08:00:20:18:d5:f9.

4. Protocole ICMP utilisé pour le ping

Le protocole ICMP (Internet Control Message Protocol) est utilisé pour envoyer des messages d’écho (ping). Le ping utilise ICMP pour envoyer des requêtes Echo Request et recevoir des Echo Reply.

Réponse : Le protocole ICMP est utilisé pour transporter les messages Echo Request et Echo Reply du ping.

5. Adresses IP source, destination et durée de vie du premier datagramme IP

Dans le premier datagramme IP (ICMP Echo Request) :

• Adresse IP source : adresse IP de zoe (non explicitement donnée dans le texte)
• Adresse IP destination : adresse IP de lena (non explicitement donnée)
• Durée de vie (TTL) : 255 (valeur hexadécimale ff)

Le texte mentionne "00 00 ff 01" dans l’en-tête IP, où ff correspond à 255, la durée de vie.

Réponse : L’adresse IP source est celle de zoe, la destination celle de lena, et la durée de vie (TTL) du datagramme est 255.

6. Types de messages ICMP utilisés par ping

Le ping utilise deux types de messages ICMP :

• Type 8 : Echo Request (requête d’écho)
• Type 0 : Echo Reply (réponse d’écho)

Réponse : Les types de messages ICMP utilisés par ping sont Echo Request (type 8) et Echo Reply (type 0).

Méthode

Ce travail dirigé récompense une bonne maîtrise des concepts fondamentaux du réseau IP, notamment :

• La compréhension des classes d’adresses IP et des masques de sous-réseau, ainsi que le calcul des sous-réseaux.
• La capacité à construire et interpréter des tables de routage en fonction d’une topologie donnée.
• La connaissance du fonctionnement des protocoles ARP et ICMP, et la capacité à analyser des échanges de trames et de paquets.
• La rigueur dans la présentation des étapes de raisonnement, avec des calculs précis et une justification claire des choix.

Les erreurs fréquentes sanctionnées sont :

• Confusion entre adresse réseau, adresse de diffusion et adresses d’hôtes.
• Calcul incorrect du masque de sous-réseau ou du nombre de sous-réseaux.
• Omission des étapes ARP dans le processus de routage.
• Manque de précision dans l’identification des adresses IP et MAC utilisées dans les échanges.

Une réponse complète doit toujours expliciter les étapes intermédiaires, ne pas se contenter de la réponse finale, et respecter les conventions données dans l’énoncé.