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La couche Réseau
Les fonctions de la couche Réseau
Deux protocoles opèrent au sein de la couche Réseau : il s’agit d’IPv4 et d’IPv6.
Les protocoles qui opèrent la couche Réseau ont pour objectif de fournir les services de cette couche. C’est-à-dire remplir un certain nombre de fonctions nécessaires à la communication interréseau.
D’un point de vue général, les services fournis sont les suivants :
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L’adressage logique.
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Le routage.
Comme les autres couches, la couche Réseau a besoin d’ajouter de l’information aux données existantes afin de pouvoir remplir ces fonctions. Le PDU qui résulte de l’ajout des informations de cette couche est un PDU de niveau 3 aussi appelé paquet. C’est donc sur cette couche que l’on trouve les paquets IPv4 et IPv6.
Pour expliquer les fonctions de cette couche, nous allons utiliser un scénario où un hôte A souhaite communiquer avec un hôte B. Les deux hôtes ne sont pas situés dans les mêmes réseaux de niveau 2 et sont donc forcés de faire appel aux services de la couche 3.
L’hôte A souhaite joindre l’hôte B
1. L’adressage logique
Une des fonctions principales de la couche Réseau est l’adressage logique. Ici l’adjectif logique doit se comprendre en opposition à l’adressage physique de la couche inférieure, la couche Liaison de données.
L’adressage logique de la couche Réseau est logique dans le sens où il est décidé par l’administrateur du réseau concerné (ou du moins par l’organisation qui gère le réseau) et il est susceptible de changer. À l’inverse, une adresse MAC ne change pas même si elle est déplacée d’un réseau à un autre.
L’adressage logique utilisé en couche 3 doit permettre d’identifier deux éléments :
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Le préfixe réseau : c’est-à-dire le réseau auquel appartient la machine.
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L’identifiant de la machine : c’est-à-dire le numéro d’identification de la machine elle-même.
Le réseau auquel appartient la machine définit le domaine de Broadcast auquel la machine appartient...
Le protocole IPv4
Le processus d’encapsulation est aussi nécessaire pour la couche de niveau 3. Les données arrivant de la couche supérieure doivent être traitées par la couche de niveau 3 qui ajoute des informations nécessaires aux services qu’elle fournit.
C’est sur cette couche qu’un segment devient un paquet. Ainsi IP vient ajouter un en-tête qui contient entre autres :
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L’adresse IP source.
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L’adresse IP destination.
1. L’en-tête IPv4
Au moment de l’écriture de ce chapitre, IPv4 est le protocole le plus répandu sur les réseaux locaux et sur Internet. Utilisé depuis le début des années 1980, il a largement contribué au développement des réseaux en général.
IPv4 est l’un des protocoles qui opèrent sur la couche 3. IPv4 définit une adresse logique sur 32 bits (voir le chapitre IPv4 : adressage et subnetting).
L’en-tête qu’ajoute IPv4 dans le procédé d’encapsulation est le suivant :
En-tête IPv4
2. Description des champs de l’en-tête
Version
Ce champ de 4 bits sert à indiquer quelle version du protocole IP est utilisée. Bien entendu pour IPv4, ce champ a la valeur 4.
IHL
Le champ IHL (Internet Header Length) est codé sur 4 bits et sert à donner la longueur totale de l’en-tête IP. La longueur est exprimée en mots de 32 bits.
ToS
Le champ ToS (Type of Service), codé sur 8 bits, est un champ très important. Le champ ToS se décompose en deux sous-champs qui sont respectivement DSCP (Differenciated Service Code Point) sur 6 bits et ECN (Explicit Congestion Notification) sur 2 bits.
Il est possible d’attribuer des valeurs aux paquets IP à l’aide de ce champ afin de permettre un traitement différencié des paquets. Ce genre de mécanisme participe à ce qu’on appelle la QoS (Quality of Service).
Par défaut...
Le protocole IPv6
1. L’en-tête IPv6
IPv6 est destiné, à terme, à remplacer IPv4 dont les adresses sont de moins en moins disponibles.
En tant que protocole de niveau 3, il partage les mêmes caractéristiques de base avec IPv4. Son rôle est d’encapsuler les segments qui arrivent de la couche Transport dans le but d’assurer la bonne délivrance de l’information.
Le PDU créé par IPv6 est donc un paquet IPv6 qui contient les mêmes informations de base qu’un paquet IPv4 qui serviront à rendre les services attendus de la couche 3.
Par rapport à IPv4, l’en-tête IPv6 a été simplifié dans sa structure. Un en-tête IPv4 a une taille minimale de 20 octets tandis qu’un en-tête IPv6 a une taille fixe de 40 octets, la différence de taille étant liée au format de l’adresse.
En-tête IPv6
2. Description des champs de l’en-tête
Version
Codé sur 4 bits, le champ Version indique la version 6 d’IP (0110).
Class
La classe de trafic est l’équivalent du champ ToS d’IPv4. Ce champ remplit exactement la même fonction et utilise le même nombre de bits (8). Par ailleurs sa composition est identique au ToS avec 6 bits pour DSCP et 2 bits pour ECN.
Flow Label
Ce nouveau champ utilise 20 bits dans l’en-tête. Son rôle...
Les routeurs
1. Les types de routeurs
Les gammes de routeurs Cisco sont divisées en trois grandes catégories :
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Les routeurs "Branch", qui sont destinés aux petites entreprises, aux télétravailleurs jusqu’aux sites de taille moyenne. Les modèles concernés vont du petit Cisco 800 jusqu’au Cisco 3900. Ces routeurs sont souvent appelés ISR (Integrated Services Router) car ils embarquent les fonctionnalités essentielles dans un modèle tout-en-un.
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Les routeurs "WAN" qui ont pour objectif de relier une entreprise de taille conséquente sur le WAN. L’une des principales caractéristiques de ces routeurs est leur capacité de traitement de l’information bien plus importante que celle de la gamme inférieure. Ils possèdent également plus d’options qui permettent d’assurer la redondance en raison de leur place critique dans le réseau. La gamme de routeurs ASR 1000 et les switches Catalyst 6500 sont les modèles principaux de cette catégorie.
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Enfin les routeurs "Service Provider", les plus puissants (et souvent aussi les plus encombrants), qui sont principalement destinés aux fournisseurs d’accès Internet en raison de la nécessité de fournir une bande passante très importante. Ces routeurs fournissent aussi les meilleurs mécanismes de redondance. Parmi les routeurs de cette gamme, on retrouve les ASR 1000 mais aussi les ASR 9000 ainsi que les modèles CRS, des monstres encombrants et énergivores.
Les routeurs fonctionnent tous autour des mêmes composants essentiels qui sont :
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Le système d’exploitation. Pour les routeurs de la gamme "Branch" il s’agit de l’IOS Cisco. Les routeurs de gamme supérieure peuvent utiliser un autre système qui est l’IOS-XR.
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Le processeur qui fournit la puissance de calcul.
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La RAM qui permet de charger le système d’exploitation et d’autres composants.
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La ROM qui va contenir le bootloader.
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La NVRAM, une mémoire non volatile chargée de stocker la configuration de démarrage.
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La mémoire Flash qui permet le stockage de fichiers, dont l’image IOS.
2. Les composants
Les routeurs disposent, en substance, de composants identiques aux switches dont il a été question...