icnd1 0x05 l'internet protocol version 4 (ipv4)
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8/13/2019 ICND1 0x05 L'Internet Protocol version 4 (IPv4)
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L'Internet Protocolversion 4 (IPv4)
goffinet@goffinet.eu
version 14.02
L'Internet Protocol version 4 (IPv4) de goffinet@goffinet.eu est mis
disposition selon les termesde la la Licence Creative Commons
Attribution 3.0 non transpos.
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.frhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.frhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.frhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.frmailto:goffinet@goffinet.eu -
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Objectifs
Dcrire le fonctionnement et la ncessit
d'utiliser des adresses IP prives et
publiques pour l'adressage IPv4
Identifier les schmas d'adressage IPv4
appropris en utilisant VLSM et la
summarization
Satisfaire aux exigences d'adressage dansun environnement LAN / WAN.
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Sommaire
1. Internet Protocol version 4
2. Exercices dadressage IPv4
3. Adressage classless
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1. Internet Protocol
version 4Gnralits
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Dfinition Internet Protocol
L'Internet Protocol est celui qui permet :
travers des rseaux distincts (donc diffrents)
interconnects entre eux
d'acheminerdes paquets d'une extrmit l'autre del'Interrseau.
Les routeurs transfrent le trafic d'une origine une
destination et prennent leurs dcisions sur base des
adresses IP :
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Principes fondateurs
L'Internet Protocol rpond aux principes de :
d'une communication de bout en boutLes adresses d'origine et de destination utilises pour adresser les
machines communicantes sont joignables de bout en bout
du meilleur effortLes paquets sont achemins sans garantie quant leur acheminement
Il est aussi rput "non-fiable"Sans mcanisme de fiabilit (pas de contrle de flux, pas d'accuss de
rception, pas gestion des erreurs, il est nanmoins robuste
Il est "non orient connexion"Un protocole "orient connexion" est celui qui tablit, maintient et termine
une communication.
Unicit des adresses
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Perspectives pratiques
IP fait le lien ENTREl'infrastructure qui transporte les
donnes ETles services offerts. Il est donc central et
critique.
Le NAT contrevient au principe d'une communication de
bout en bout empchant d'exploiter tout le potentiel de
TCP/IP.
Des fonctionnalits/modles de Qualit de Service
(QoS) peuvent tre mises en oeuvre.
Selon le service utilis, TCP prend en charge lesfonctionnalits de fiabilit.
Sur le plan physique, la couche sous-jacente (Accs
Rseau) peut ventuellement aussi prendre en charge
ce genre mcanisme de fiabilit.
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Organisation des adresses
IPv4 offre un espace d'adressage de 32 bits, soit un espace de
2^32 adresses, aujourd'hui puis.
IPv6 offre quant lui 128 bits, soit un espace de 2^128 adresses.
Ce sont des adresses organises de manire hirarchique sur
base gographique (globe/continent/pays/FAI/Client).Ces attributions d'adresses s'organise comme suit :
1. La gestion de l'espace d'adresse est confie par l'IANA aux
diffrents RIRs comme le RIPE-NCC, .
2. Les RIRs confient des blocs des LIRs, des ISP (FAI) ou des
grandes entreprises.3. Les ISP offrent des services de connectivit leurs client finaux
(EU).
NB :Toute demande d'adresse IP doit tre justifie par un projet et une
continuit.
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Type d'adresses IPv4
Au dpart, l'espace d'adressage est divis en classes
d'adresses qui suffit dterminer la porte de chaque
rseau (RFC791) :
Par exemple, 100.234.56.89 est une adresse de classe A;
160.56.89.220 est une adresse de classe B.
Classe Usage 1er octet (bin) 1er octet (dc) Masque par
dfaut
A Unicast 0xxx 0 127 /8
B Unicast 10xx 128 191 /16
C Unicast 110x 192 223 /24
D Multicast 1110 224 239
E Rserv 1111 240 255
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Type d'adresses IPv4
Dans les classes A, B et C des adresses privesUnicast
sont rserves (RFC1918) :
Dans la classe A, 10.0.0.0/8
Dans la classe B, 172.16.0.0/12 Dans la classe C, 192.168.0.0/16
Ces adresses ne connaissent pas de destination dans
l'Internet. Leur routage est purement priv.
Adresses Multicast: La plupart des adresses Multicastcourantes ont leur numro de rserv. Par exemple,
destinations des routeurs RIPv2 : 224.0.0.6
Adresse de bouclage: la plage 127.0.0.0/8
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Dcoupage d'adresses
Ce dcoupage s'exprime en blocs d'adresses IP : Le rseau et son
masque.
Une adresse IP est constitue :
d'une partie fixe et commune toutes les adresses identifiant
le rseau et d'une partie variableservant adresser les noeuds
communicants de manire unique
Comment distinguerces deux parties ?Sachant que les classes d'adresses (routage Unicast) sont devenues
obsoltes.
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Masque (RFCs 950-RFC4632)
Un masque dtermine cette frontireet organise les
adresses en domaines IP, en rseaux distincts,
interconnects par des routeurs.
Les bits 1 dans un masque correspondent la partie
"rseau", la partie fixe, la partie commune toutes les
adresses d'un bloc.
Les bits 0 dans le masque reprsentent la partie
variable du bloc, chacune de ces possibilits permettant
d'adresser les interfaces de manire unique. Un masque est toujours une suite homogne de 1 et
puis seulement de 0 : 1111111.1111111.11111111.00000000 =
255.255.255.0
http://tools.ietf.org/search/rfc950http://tools.ietf.org/search/rfc4632http://tools.ietf.org/search/rfc4632http://tools.ietf.org/search/rfc950 -
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CIDR Classless Inter-Domain
Routing
Propos en 1993, le CIDR propose de se
passer de l'organisation en classes au profit
de l'usage d'un masque dclar. Il se note /
(slash) suivi du nombre de bits 1. Le but du CIDR tait de ralentir la croissance
des tables de routage sur les routeurs
travers l'Internet ainsi que l'puisementrapide des adresses IPv4 .
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Adressage IPv4
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Domaine IP
Deux noeuds (htes, interfaces, cartes rseau, PC, smartphone, etc.)
doivent appartenir au mme rseau, au mme domaine IP, pour
communiquer directement entre eux.
Quand les noeuds sont distants, ils ont besoin de livrer leur trafic une
passerelle, soit un routeur (...)
192.168.1.0/24
2001:6f8:14d6:1::/64
192.168.2.0/24
2001:6f8:14d6:2::/64
192.168.3.0/24
2001:6f8:14d6:3::/64
.1/24
1/64
.1/24
1/64 .1/24
1/64
.2/24
2/64
.10/24
10/64
.10/24
10/64
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Routage
Chaque machine de l'intr-rseau dispose de sa table de
routage, soit pour chaque entre :
Un rseau de destination et son masque
une interface de sortie et une passerelleSous Windows :route print
Sous GNU/Linux/MacOSX :netstat -r
Sous Cisco IOS :show ip route
Cette table sert encapsuler le paquet (L3) sur la liaison
(L2) la proche de la destination.
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Routeurs
Seuls les routeurs sont capables de
transfrer les paquets d'une interfaces une
autre.
Les routeurs limitent les domaines debroadcast sur chacune de leur interface.
Les routeurs changent entre eux des
informations concernant les diffrentesdestinations (des rseaux joindre) grce
des protocoles de routage.
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Table de routage
Une table de routage sous Microsoft Windows
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Modes de livraison
Des adresses sont rserves des modes de
transmission :
Unicast Broadcast Multicast Anycast
destination d'une seuleinterface, adresse une
seule interface
destination de toutesles interfaces du domaine
IP (rseau)
destination de certainesinterfaces, gnralis pour le
trafic de gestion IPv6
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filtr par les commutateurs
et les routeurs
non filtr par les
commutateurs
par dfaut, filtr par les routeurs
et non filtr par les commutateurs
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disparait en IPv6 remplace le broadcast en IPv6 -
Blocs rservs :IPv4 : classes A, B, CIPv6 Global Unicast :
2000::/3mais aussi ULA(FC00::/7) et Link-local(FE80::/10)
dernire adresserserve dans la plageen IPv4
Blocs rservs :IPv4 : classe DIPv6 : FF00::0/8
AdressesUnicast
IPv6
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En-ttes IP
En-tte IPv4 longueur variable
Une somme de contrle est
insre dans chaque en-tte
La fonction de fragmentation est
incluse dans l'en-tte (options)
Les champs d'adresses sont des
mots de 32 bits.
Dure de vie d'un paquet "Time
to Live"
IPv6 vise minimiser la surcharge
son niveau et simplifier le
processus de traitement des
paquets sur les routeurs.
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Epuisement des adresses IPv4
On prdit l'puisement des adresses IPv4
depuis 1996. D'o la mise en oeuvre
progressive :
des masques (RFC 950)
du VLSM (RFC 4632)
du CIDR (RFC 4632)
de l'adressage priv (RFC 1918) du NAT (RFC 2663)
http://tools.ietf.org/search/rfc950http://tools.ietf.org/search/rfc2663http://tools.ietf.org/search/rfc1918http://tools.ietf.org/search/rfc4632http://tools.ietf.org/search/rfc950 -
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Epuisement d'IPv4
Aujourd'hui, le RIPE-NCC attribue son dernier
bloc IPv4 /8 en blocs /24 aux LIR dj en Dual-
Stack IPv4/IPv6 seulement.
Les nouveaux entrants sont exclus d'IPv4.
Trafic illgal d'adresses IPv4 prvisible.
Cela signifie concrtement le dbut d'une
impossiblit dployer largement desservices TCP/IP au niveau global.
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ICMP
En IPv4, ICMP "aide" IP par des messages de contrle et
d'erreur. En IPv6, il devient une composante obligatoire.
Communment, il y a deux classes de messages ICMP :
Les messages d'erreur dont le type est de 0 127. Les messages d'information dont le type est de 128
255.
ICMPv6 supporte aussi les messages ND (NeighborDiscovery) utiles la rsolution d'adresse et la
configuration du rseau.
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Autres considrations
Fonctions de fragmentation en gnral opre par les
routeurs alors que les htes terminaux pourraient s'en
charger.
La rsolution d'adresses est prise en charge par un
protocole indpendant d'IPv4 (ARP).
Les rseaux NATs, derrire des routeurs NAT,
correspondent au dploiement massif d'un Internet
cach constitu de rseaux adresss de manire
identique. Bref, lInternet en version 4 fonctionne de manire sous-
optimale.
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Etude de cas
Capture de paquets ICMP :
la suite de la commande
>ping www.google.com:http://www.cloudshark.org/captures/96a2bb5fe747?filter=icmp
http://www.cloudshark.org/captures/96a2bb5fe747?filter=icmp -
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2. Exercices d'adressage
IPv4Exercices de base classful
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Exercices d'adressage IPv4
1. Dterminer la plage IP partir d'une adresse et de son
masque
2. Comparer deux adresses IP afin de dterminer si elles
sont dans la mme plage3. Choisir un masque adapt aux contraintes en nombre
d'htes, avec une marge de croissance
4. Choisir un masque adapt aux contraintes en nombre
de rseaux, avec une marge de croissance5. Planifier un adressage avec masques fixes
6. Planifier un adressage avec masques longueurs
variables
7. Calculer une summarization de route
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Premier exemple (1/4)
Une adresse s'accompagne
toujours de son masque
(CIDR). Le masque identifie
cette adresse son rseau.
Le masque est une suite
homogne de 1 et puis de 0
en binaire
Ici, en notation dcimale pointe :
10.0.0.249 255.255.255.0
ou en notation CIDR
10.0.0.249/24
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Premier exemple (2/4)
Connatre les valeurs des octets d'un masque
IPv4 :00000000 0
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255
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Premier exemple (3/4)
L'opration binaire ET entre l'adresse de
rfrence et son masque fournit la premire
adresse du rseau, soit en IPv4 l'identifiant du
rseau :
ET 1 0
1 1 0
0 0 0
10. 0. 0. 249
BIN ET255. 255. 255.0
10. 0. 0. 0
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Premier exemple (4/4)
Ce masque 255.255.255.0
fournit "un bloc /24" soit 24
bits 1 et 8 bits 0.
Les 8 bits 0 du masqueexpriment la plage du
rseau soit, 2^8 = 256
adresses
La dernire adresse durseau est 10.0.0.255
10. 0. 0. 249
BIN ET255. 255. 255.0
10. 0. 0. 0
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Second exemple
Tant que les termes du masque sont des
valeurs de 255 ou de 0, il est facile de rsoudre
les adresses IP. Par exemple, pour
192.168.1.145/24 : 192 ET BIN 255 = 192
168 ET BIN 255 = 168
1 ET BIN 255 = 1
145 ET BIN 0 = 0
Soit le numro de rseau : 192.168.1.0
On maximise les 8 derniers bits (32-24) : 192.168.1.255
pour obtenir la dernire adresse.
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Troisime exemple (1/5)
Toutefois, on pourrait avoir un autre masque
pour l'adresse 192.168.1.145/24
Par exemple : 192.168.1.145/29
Que s'est -il pass ? Regardons la valeur dumasque sur le dernier octet.
On a pris 5 bits 0 de la partie hte et on les
a remplacs par 5 bits 1 On a donc cr 2^5 = 32 "sous-rseaux"
distincts de 2^3 (32-29) = 8 htes
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Troisime exemple (2/5)
Comment manipuler
ces concepts
facilement ?Connatre par coeur
le tableau suivant :
00000000 0
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000
24811111100 252
11111110 254
11111111 255
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Troisime exemple (3/5)
192.168.1.145/29 :
192 ET BIN 255 = 192
168 ET BIN 255 = 168
1 ET BIN 255 = 1
145 ET BIN 248 = ?
Solution 1 = rsolution binaire
Solution 2 = nombre magique
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Troisime exemple (4/5)
Trouver le nombre magique*, soit le multiplicateur derseausoit
256 moins le nombre intressant dans le masque.
Soit une adresse 192.168.1.145/29.
Le masque est 255.255.255.248
* = 256-248= 8*
8*est appel le nombre magique
8*
est le multiplicateur des numros de rseau sur ledernier octet
8*est la cadence des numros de rseau sur le dernier
octet : .0, .8, .16, .24, .32, ..., .240, .248
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Troisime exemple (5/5)
On va se demander quel est le multiple de 8*(rsultat d'une
multiplication de 8*) infrieur ou gal la valeur de l'octet
o s'applique le masque problmatique :
Soit une adresse 192.168.1.145/29.
Le masque est 255.255.255.248
* = 256-248= 8*
8*est appel le nombre magique
Quel est le multiple de 8*(rsultat d'une multiplication de 8*) infrieur ou gal
145 ? c'est 144.
Le numro de rseau est 192.168.1.144/29
Le numro de broadcast se trouve en prenant le rsultat + le nombre magique
- 1. Le numro de broadcast, la dernire adresse est 192.168.1.151/29 (144+8-
1).
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Exercice de rsolution d'adresse
A partir d'une adresse IPv4 et de son masque,
dterminer :
Le numro de rseau
Le numro de broadcast
La plage d'adresses valides
Le nombre d'adresses dans ce bloc
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Conformit d'adressage
Est-ce que toutes les interfaces du lien (du
LAN) sont dans le mme bloc ?
Cas dcole Cisco Academy adressage classful
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Quiz Adressage IPv4 niveau 1
http://cisco.goffinet.org/quiz/quiz-ipv4-1http://cisco.goffinet.org/quiz/quiz-ipv4-1 -
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3. Adressage ClasslessCIDR, VLSM, Super-Rseau,
Summarization
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Routage sans classe
Les RFC 1518 (historique) et RFC 4632
(technique) consacrent la mthode CIDR,
routage sans classe interdomaine, comme
mthode de gestion et d'organisation plusefficace des adresses Internet.
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Principes (1/3)
Une adresse est toujours accompagne de son masque
identifiant son appartenance un rseau (domaine de
broadcast)
La notion de classe d'adresse IPv4 disparat dans la
pratique. La notion de blocs identifiant des domaines de routage
remplace la notion de classe d'adresse IPv4, rendant
l'usage d'un masque indispensable.
Pour simplifier la notation, on prfre reprsenter unslash / + le nombre de bits 1 dans le masque : /26 au
lieu de 255.255.255.192.
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Principes (2/3)
Les blocs sont variables, peuvent tre agrgs ou
dcoups dans les informations de routage ou dans les
plans d'adressage.
Ces blocs sont des ensembles homognes (les
adresses se suivent) d'adresses en base 2 : 1, 2, 4, 8,16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, ..., 65536,
... adresses.
Le RFC 950 reste une rfrence en matire de calculs
(numro de rseau, broadcast, plage d'adresses).
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Topolgie VLSM
Dans l'ancienne mthode, les masques de
dcoupage devaient tre identiques parce
qu'ils n'taient pas transports dans les
informations de routage.
Pour bien comprendre le mcanisme, il est plus intressant de se reprsenter
une topologie cense tre fixe. Dans la ralit, il faudra tenir compte de
l'volutivit des besoins en adresses tant donn qu'un rseau que l'on planifiene dcrot jamais par dfinition. Le quotidien de l'administration des rseaux
consiste en la gestion des adressages privs (cachs par du NAT). Pourquoi
se passer d'un bloc 192.168.0.0/16, 17.16.0.0/12 ou 10.0.0.0/8 que l'on
dcoupera aisment ?
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Cas dcole
On vous octroie un bloc d'adresses IPv4 195.167.46.0/24. Selon les contraintes
reprsentes d'un internet maills de trois routeurs ayant chacun un rseau
local :
Lan de R1 100 PCs,
LAN de R2 50 PCs,
LAN de R3 25 PCs.
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Explication
1. La premire adresse du bloc est attribue comme numro de rseau au
rseau LAN de R1 car il a les plus gros besoins : 195.167.46.0. Pour
trouver la plage du rseau LAN de R1 (100 adresses), on fixe les bits
zro dans le masque : 7 bits zro (2 EXP 7 = 128 adresses) soit de
195.167.46.0/25 195.167.46.127/25.
2. La prochaine adresse est 195.167.46.128. Elle est le numro de rseau duprochain rseau ayant les plus gros besoins en adresses : le LAN de R2.
Le masque a besoin de 6 bits zro (2 EXP 6 = 64) pour le LAN de R2 (50
adresses adresses), soit de 195.167.46.128/26 195.167.46.191/26
3. 64 adresses plus loin, 195.167.46.192 est la premire adresse (le numro
de rseau) du LAN de R3. Le LAN de R3 a besoin de 25 adresses en
offrant un masque avec 5 bits zro (2 EXP 5 = 32 adresses) : de195.167.46.192/27 195.167.46.223/27.
4. 195.167.46.224 est la prochaine adresse disponible. Il reste un bloc de 32
adresses, jusqu' 195.167.46.255. Les connexions point point prennent
un masque /30 comprenant 4 adresses dont 2 utiles : l'une pour le numro
de rseau, deux utiles, la dernire pour la diffusion.
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Plan dadressage
Cette perspective restrictive correspond aux principes de conservation des
adresse IPv4 publiques et ne dispose daucune marge de croissance.
Attribution Contrainte Rseau Plage disponible Diffusion
LAN R1 100 195.167.46.0/25 195.167.46.1/25
195.167.46.126/25
195.167.46.127/25
LAN R2 50 195.167.46.128/26 195.167.46.129/26 195.167.46.190/26
195.167.46.191/26
LAN R3 25 195.167.46.192/27 195.167.46.193/27 195.167.46.222/27
195.167.46.223/27
R2-R3 4 195.167.46.224/30 195.167.46.225/30 195.167.46.226/30
195.167.46.227/30
R1-R2 4 195.167.46.228/30 195.167.46.229/30 195.167.46.230/30
195.167.46.231/30
R1-R3 4 195.167.46.232/30 195.167.46.233/30 195.167.46.234/30
195.167.46.235/30
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Plan d'adressage priv
Bloc 192.168.1.0/24 LAN A : 17, LAN B :13, LAN C : 27
Bloc 172.16.0.0/16 LAN A : 17, LAN B :13, LAN C : 27
Bloc 172.16.0.0/16 LAN A : 500, LAN B : 200, LAN C: 100
Idem avec une croissance en rseaux LAN (X4 par exemple) prvue
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Plan d'adressage priv
Bloc 172.17.0.0/16, LAN D : 500 machines
Blocs en /24 doubls (/23) ou quadrupls (/22) sur les LANS
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Super-rseaux
Ce qu'on appelle communment le super-netting consiste regrouper des
blocs contigus pour crer un seul bloc plus large.
Par exemple, pour adresser un rseau de 500 machines on peut prendre deux
/24, soit 2 X 256. Le masque devient /23. En effet, /23 nous offre 9 bits 0, soit
2 EXP 9 = 512 adresses. Le CIDR a permit d'octroyer des blocs larges aux
derniers FAI IPv4 indpendamment des classes d'adresses C.
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Summarization
Afin de diminuer la taille des tables de routage, alors que le
comportement courant est de trouver une entre pour
chaque rseau, on peut "rsumer" les routes condition
d'avoir un plan d'adressage qui regroupe les rseaux
gographiquement.
Considrons par exemple la topologie d'un rseau priv
entre Paris et six sites distants : plusieurs rseaux
concentrs sur Lille et sur Lyon. Les rseaux d'extrmit
contiennent deux VLANs : l'un pour les donnes et l'autrepour la voix.
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Summarization : exemple
Protocoles de routage sans classe
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Protocoles de routage sans classe
(Classless)
Le CIDR doit tre support par les protocoles
de routage :
RIPv2
OSPFv2 et OSPFv3 EIGRP
BGPv4
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Outils
Parmi beaucoup dautres outils de
plannification pour IPv4 et/ou IPv6 on citera la
libraire Python netaddr: https://netaddr.
readthedocs.org/en/latest/
https://netaddr.readthedocs.org/en/latest/https://netaddr.readthedocs.org/en/latest/ -
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Comptences acqurir
Dterminer la plage IP partir d'une adresse et de son
masque
Comparer deux adresses IP afin de dterminer si elles
sont dans la mme plage
Choisir un masque adapt aux contraintes en nombred'htes, avec une marge de croissance
Choisir un masque adapt aux contraintes en nombre
de rseaux, avec une marge de croissance
Planifier un adressage avec masques fixes Planifier un adressage avec masques longueurs
variables
Calculer une summarization de route
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Quiz Adressage IPv4 niveau 2
http://cisco.goffinet.org/quiz/quiz-ipv4-2http://cisco.goffinet.org/quiz/quiz-ipv4-2 -
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Sources
http://cisco.goffinet.org/internet-protocol
http://cisco.goffinet.org/internet-protocol
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