Architecture fonctionnelle d’un système communicant


  1. Modèle OSI




  1. Protocoles ARP 

Protocoles de résolution d'adresse, protocole ARP

2.1. Présentation

Le plan d'adressage IP est l'attribution d'adresse logique pour donner l'impression d'un réseau virtuel (communication entre les nœuds indépendante des supports de transmission). Ces adresses logiques sont utilisées par la couche réseau des protocoles TCP/IP (Couche IP : adresse IP = identificateur de 32 bits, ex 192.168.203.1). Mais les datagrammes IP sont encapsulés dans des trames de la couche liaison de données (couche niveau 2, ex : trame Ethernet). Ces trames contiennent des adresses physiques (adresses matérielles, ex : adresse Ethernet sur 8 octets, ex 00 00 C0 A2 0F 8E). On parle aussi d'adresse MAC (Media Access Control).

Dans les réseaux TCP/IP, il existe des protocoles qui permettent d'associer une adresse matérielle (physique) à une adresse IP (logique). On parle de protocoles de résolution d'adresse.

(ARP : Address Resolution Protocol) Le protocole ARP fournit une correspondance dynamique entre adresses physiques et adresses logiques (adresses respectivement de niveau 2 et 3)

              Remarque : Dans les réseaux TCP/IP, il existe déjà des mécanismes d'association de nom                          symbolique de machine et d'adresse IP, fonction réalisée par les serveurs DNS (Domain

              Name System). 

2.2. Résolution d'adresse physique

Un émetteur de message doit connaître l'adresse matérielle de l'hôte de destination, en effet l'adresse physique doit être indiquée dans l'entête de la trame de la couche liaison de données. L'adresse IP de destination est connue, comment déterminer l'adresse physique de l'hôte de destinataire du message?

● Gérer une table statique de correspondance entre adresse IP et adresse physique. Quasiment impossible ou en tous cas excessivement lourd : il faut remettre à jour, sur chaque hôte, les tables lors d'un changement de carte d'interface ou d'extension du réseau.

● Gérer une table de correspondance dynamique. Les fonctions de remise à jour automatique sont implantées dans les protocoles de résolution d'adresse (ARP : Address

Resolution Protocol).

L'hôte A souhaite déterminer l'adresse matérielle de l'hôte B, avant d'envoyer son message.

L'hôte A envoie sur le réseau une trame Ethernet (couche liaison de données) de diffusion appelée requête ARP (broadcast MAC). Cette trame de requête ARP contient :

✔ L'adresse IP et MAC de l'émetteur (hôte A)

          ✔ L'adresse IP de l'hôte de destination (hôte B)

Tous les nœuds du réseau physique reçoivent la trame de requête ARP (diffusion). Chaque nœud du réseau compare l'adresse IP de destination de la trame reçue avec sa propre adresse IP. Seul l'hôte possédant l'adresse IP de destination répond, les autres rejettent la trame. La trame réponse de l'hôte B contient l'adresse MAC de celui-ci, information recherchée par l'hôte A. La correspondance entre adresse logique et adresse physique de l'hôte B est alors établie. L'hôte A rafraîchit sa table de cache ARP, les données de la table expirent après une temporisation en général configurable.

             


L'hôte A effectue une requête ARP en générant une trame de couche liaison de données. La trame (ici Ethernet) est envoyée en diffusion (adresse de diffusion : FF FF FF FF FF FF). La requête ARP est confinée au réseau local et ne franchit pas les routeurs. Seul le nœud dont l'adresse IP correspond à l'adresse IP cible (l'hôte B) répond en envoyant ne trame de couche liaison de données à l'hôte

A.

● Le protocole ARP part du principe que le réseau physique sous-jacent prend en charge la diffusion (c'est le cas pour les réseaux locaux Ethernet).

● La requête ARP est envoyée avec une adresse matérielle de diffusion, la cible n'est bien sur pas connue.

● La réponse ARP de la cible n'est pas une trame de diffusion, la cible connaît l'adresse physique de l'émetteur en examinant la trame de requête ARP effectuée par celui-ci.

● Le cache ARP est mis à jour après chaque requête ARP. Ce cache est consulté avant chaque requête ARP, si la correspondance adresse logique adresse matérielle existe dans cette table, l'hôte se passe de l'utilisation de requête ARP. Les données de la table ARP ont une durée de vie limitée.


Le format ARP

● Type de matériel, identifiant d'adresse physique : valeur 1 pour Ethernet, 6 pour les réseaux

IEEE 802

● Type de protocole, identifiant d'adresse logique : valeur 800 (hex) pour protocole IP

● Longueur de l'adresse physique en octets (champ Hlen) : valeur 6 pour Ethernet

● Longueur de l'adresse logique, ou adresse de protocole, en octets (champ Plen) : valeur 4 pour protocole IP

● Code de l'opération : valeur 1 pour requête ARP, valeur 2 pour réponse ARP

● Champ AM (abréviation de Adresse Matérielle) émetteur : Adresse matérielle du nœud envoyant la requête ARP

● Champ adresse logique de l'émetteur : Adresse IP du noeud envoyant la requête ARP

● Champ AM cible : Adresse matérielle du noeud cible de la requête ARP, ce champ n'est pas connue lors de l'envoi de la requête ARP, il est souvent rempli de « 1 » à l'émission. Ce champ contient l'adresse physique de la cible en réponse à la requête ARP.

● Champ adresse logique de cible : Adresse IP du nœud cible de la requête ARP dont on souhaite déterminer l'adresse matérielle.



  1. Protocoles FTP, HTTP, UDP, TCP


HTTP - HyperText Transport Protocol : protocole du web, échange de requête/réponse entre un client et un serveur web pour consulter des pages

HTML.

FTP - File Transfer Protocol : protocole de manipulation de fichiers distants, transfert, suppression, création, …

TELNET - TELetypewriter Network Protocol : système de terminal virtuel permet l'ouverture d'une session distante.

SMTP - Simple Mail Transfer Protocol : service d'envoi de courrier électronique, réception (POP, IMAP, IMAPS, …)

DNS - Domain Name System : assure la correspondance entre un nom symbolique et une adresse Internet (adresse IP), bases de données réparties sur le globe.

SNMP - Simple Network Management Protocol : protocole d'administration de réseau (interrogation, configuration des équipements, …)

TCP : transfert fiable de données en mode connecté (connexions bidirectionnelles et simultanées), garantie de non perte de messages ainsi que de l'ordonnancement.

UDP : protocole de transport sans connexion de service applicatif, émission de messages applicatifs sans établissement de connexion au préalable, l'arrivée des messages ainsi que l’ordonnancement ne sont pas garanti, transport de données non fiable.


L'unité de transfert de base dans un réseau internet est le datagramme IP qui est constituée d'un en-tête et d'un champ de données provenant des couches supérieures (encapsulation), l'entête IP est constituée d'un minimum de cinq mots de 32 bits :



  1. Architecture client/ serveur


➢ Point de départ: les réseaux interconnectés sont de nature diverse. Les différences entre tous ces réseaux ne doivent pas apparaître à l'utilisateur de l'interconnexion.

➢ Abstraction à chaque niveau de fonctionnalité (couches de protocoles) qui encapsule les fonctionnalités de niveau inférieur. Affranchit l'utilisateur des détails relatifs aux couches inférieures et finalement au réseau lui-même (couche physique).

➢ Les premiers systèmes d'interconnexion ont traité le problème au niveau applicatif : messagerie relayant le message de nœud en nœud. Cette solution présente plusieurs inconvénients :

- si les applications interfacent elles-mêmes le réseau (aspects physiques), elles sont

victimes de toute modification de celui-ci.

- plusieurs applications différentes sur une même machine dupliquent l'accès au réseau.

- lorsque le réseau devient important, il est impossible de mettre en œuvre toutes les applications nécessaires à l'interconnexion sur tous les nœuds des réseaux.

➢ Alternative à cette solution: mise en œuvre de l'interconnexion au niveau des protocoles gérant la couche réseau de ces systèmes.

➢ Avantage considérable: les données sont routées par les nœuds intermédiaires sans que ces nœuds aient la moindre connaissance des applications responsables des ces données.

➢ Autres avantages:

- la commutation est effectuée sur la base de paquets de petite taille plutôt que sur la totalité de fichiers pouvant être de taille très importante,

- le système est flexible puis-qu’on peut facilement introduire de nouvelles interfaces physiques en respectant le protocole de communication avec la couche réseau. Les applications demeurent inchangées, sont totalement indépendantes des modifications des couches de protocoles inférieures. Les protocoles peuvent être modifiés sans que les applications soient affectées.

➢ Le concept d'interconnexion ou d'internet repose sur la mise en œuvre d'une couche réseau 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 nœuds spécialisés appelés passerelles (gateway) ou routeurs (router)




4)  ICMP - Internet Control Message Protocol


Internet Control Message Protocol est l'un des protocoles fondamentaux constituant la suite de protocoles Internet. Il est utilisé pour véhiculer des messages de contrôle et d'erreur pour cette suite de protocoles, par exemple lorsqu'un service ou un hôte est inaccessible.


ICMP se situe au même niveau que le protocole IP bien qu'il ne fournisse pas les primitives de service habituellement associées à un protocole de couche réseau. Son utilisation est habituellement transparente du point de vue des applications et des utilisateurs présents sur le réseau.


 Format d'un paquet ICMP


Bien qu'il soit à un niveau équivalent au protocole IP (si l'on tente de rapprocher le modèle OSI au modèle TCP/IP), un paquet ICMP est néanmoins encapsulé dans un datagramme IP. Dans le cadre de l'IPv4, la forme générale d'un tel paquet est la suivante :



Habituellement, les trois couches supérieures du modèle OSI (Application, Présentation et Session) sont considérées comme une seule couche Application dans TCP/IP. Comme TCP/IP n'a pas de couche session unifiée sur laquelle les couches plus élevées peuvent s'appuyer, ces fonctions sont généralement remplies par chaque application (ou ignorées). 

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