Chapitre 7 : Réseaux et IHM
Architecture réseau, protocoles, adressage IP, routage — tout ce qu'il faut maîtriser pour le programme de NSI.
Cours Diapo Détaillé
Notions clés
Les grandes idées à retenir sur les réseaux informatiques en classe de Première NSI.
Qu'est-ce qu'un réseau ?
Un réseau informatique est un ensemble d'équipements (ordinateurs, serveurs, imprimantes…) reliés entre eux afin de pouvoir échanger des données. On distingue les réseaux locaux (LAN) des réseaux étendus (WAN), et Internet est l'interconnexion mondiale de tous ces réseaux.
Architecture d'un réseau
Un réseau repose sur des équipements d'interconnexion :
- Switch (commutateur) : relie les machines d'un même réseau local. Il travaille au niveau des adresses MAC (couche 2).
- Routeur : relie différents réseaux entre eux. Il utilise les adresses IP (couche 3) et possède une table de routage.
- Box Internet : joue à la fois le rôle de switch (réseau local) et de routeur (accès à Internet).
Adressage IP
Chaque machine sur un réseau IP possède une adresse IP unique (en IPv4 : 4 octets, ex. 192.168.1.10). Cette adresse se décompose en partie réseau et partie machine, déterminée par le masque de sous-réseau. La notation CIDR (ex. /24) indique le nombre de bits dédiés au réseau.
Protocoles TCP/IP
La communication repose sur deux protocoles fondamentaux :
- IP (Internet Protocol) : achemine les paquets de données grâce aux adresses IP. Chaque paquet peut prendre un chemin différent.
- TCP (Transmission Control Protocol) : découpe les données en segments, numérote et vérifie leur bonne réception. Il assure une transmission fiable.
Le modèle en couches
Pour organiser les communications, on utilise des modèles en couches. Le modèle TCP/IP comporte 4 couches et le modèle OSI en comporte 7. Chaque couche a un rôle précis et communique avec la couche du dessous via le principe d'encapsulation.
Requête HTTP : que se passe-t-il ?
Quand vous tapez une URL dans votre navigateur, voici ce qui se passe (simplifié) :
- Le navigateur interroge un serveur DNS pour obtenir l'adresse IP du serveur web.
- Un paquet de requête HTTP est envoyé via TCP/IP.
- Les routeurs acheminent le paquet de réseau en réseau grâce aux tables de routage.
- Le serveur renvoie la page web en réponse, qui parcourt le chemin inverse.
Définitions
Le vocabulaire essentiel du chapitre à connaître par cœur.
Adresse IP
Identifiant numérique unique attribué à chaque machine sur un réseau IP. En IPv4 : 4 octets séparés par des points (ex. 192.168.1.5).
Adresse MAC
Adresse physique unique d'une carte réseau (6 octets en hexadécimal, ex. A4:B1:C2:3D:4E:5F). Elle ne change jamais.
Masque de sous-réseau
Suite de bits permettant de séparer la partie réseau de la partie machine dans une adresse IP. Notation CIDR : /24 signifie 24 bits pour le réseau.
Switch (commutateur)
Équipement réseau de couche 2 (liaison) qui relie les machines d'un même réseau local en utilisant les adresses MAC.
Routeur
Équipement de couche 3 (réseau) qui interconnecte différents réseaux en analysant les adresses IP et en consultant sa table de routage.
Table de routage
Tableau stocké dans un routeur indiquant, pour chaque réseau de destination, par quelle interface et quelle passerelle envoyer les paquets.
Protocole TCP
Protocole de la couche transport assurant une transmission fiable : il découpe les données en segments, les numérote et vérifie leur bonne réception.
Protocole IP
Protocole de la couche réseau qui achemine les paquets en se basant sur les adresses IP source et destination.
DNS
Domain Name System : système qui traduit les noms de domaine (ex. www.google.com) en adresses IP.
Trame
Unité de données de la couche liaison. Elle encapsule un paquet IP et contient les adresses MAC source et destination.
Encapsulation
Mécanisme par lequel chaque couche du modèle ajoute un en-tête aux données de la couche supérieure avant de les transmettre à la couche inférieure.
Protocole HTTP
HyperText Transfer Protocol : protocole de la couche application utilisé pour la communication entre un navigateur web et un serveur.
Passerelle (gateway)
Adresse IP du routeur par lequel une machine envoie les paquets destinés à un réseau extérieur au sien.
Protocole ARP
Address Resolution Protocol : permet d'associer une adresse IP à une adresse MAC sur un réseau local.
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol : attribue automatiquement une adresse IP à chaque machine se connectant au réseau.
Broadcast
Envoi d'un message à toutes les machines d'un réseau. Adresse de broadcast : dernière adresse du sous-réseau (ex. 192.168.1.255/24).
Cours détaillé
Les notions du programme expliquées pas à pas.
Le modèle TCP/IP (4 couches)
Le modèle TCP/IP organise la communication en 4 couches. Chaque couche encapsule la précédente :
Le modèle OSI (7 couches)
Le modèle OSI est un modèle théorique plus détaillé, composé de 7 couches :
| N° | Couche | Rôle | Exemples |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | Interface avec l'utilisateur | HTTP, FTP, DNS |
| 6 | Présentation | Format et chiffrement | TLS/SSL, JPEG |
| 5 | Session | Gestion des sessions | NetBIOS |
| 4 | Transport | Fiabilité de bout en bout | TCP, UDP |
| 3 | Réseau | Routage des paquets | IP, ICMP |
| 2 | Liaison | Transfert des trames | Ethernet, WiFi |
| 1 | Physique | Transmission des bits | Câble, fibre, ondes |
Adresses IP et sous-réseaux
Une adresse IPv4 est codée sur 32 bits (4 octets). Elle se décompose en :
- Partie réseau : identifie le réseau (les bits à 1 du masque)
- Partie machine : identifie la machine dans le réseau (les bits à 0 du masque)
Exemple : L'adresse 192.168.1.25/24 avec masque 255.255.255.0
Adresse IP : 11000000.10101000.00000001.00011001
Masque : 11111111.11111111.11111111.00000000
├──── partie réseau ────┤├─machine─┤
Adresse réseau (ET logique) : 192.168.1.0
Broadcast : 192.168.1.255
Machines utilisables : 192.168.1.1 → 192.168.1.254 (254 machines)
Deux machines communiquent directement (via un switch) uniquement si elles sont dans le même sous-réseau. Sinon, il faut passer par un routeur.
Le routage
Quand une machine veut envoyer un paquet vers un réseau différent du sien :
- Elle envoie le paquet à sa passerelle (le routeur local).
- Le routeur consulte sa table de routage pour déterminer le prochain saut.
- Le paquet passe de routeur en routeur jusqu'à sa destination.
Une table de routage contient pour chaque ligne : le réseau de destination, le masque, la passerelle (prochain routeur) et l'interface de sortie.
| Destination | Masque | Passerelle | Interface |
|---|---|---|---|
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | — (direct) | eth0 |
| 192.168.2.0 | 255.255.255.0 | 10.0.0.2 | eth1 |
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 10.0.0.1 | eth1 |
La dernière ligne (0.0.0.0) est la route par défaut : si aucune autre route ne correspond, le paquet est envoyé à cette passerelle.
Encapsulation des données
Les données traversent les couches du modèle en étant successivement encapsulées :
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Trame Ethernet │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Paquet IP │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Segment TCP │ │ │
│ │ │ ┌─────────────────────────────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ Données (ex: requête HTTP) │ │ │ │
│ │ │ └─────────────────────────────────────┘ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────┘
Activités corrigées
Exercices pratiques avec leurs corrections détaillées.
Énoncé : Une machine a l'adresse IP 172.16.45.12 avec le masque 255.255.255.0 (soit /24). Déterminer l'adresse du réseau, l'adresse de broadcast, et le nombre de machines possibles.
Correction :
On fait le ET logique entre l'adresse IP et le masque :
172.16.45.12 → 10101100.00010000.00101101.00001100 255.255.255.0 → 11111111.11111111.11111111.00000000 ET logique → 10101100.00010000.00101101.00000000 → 172.16.45.0
• Adresse réseau : 172.16.45.0
• Adresse broadcast : 172.16.45.255 (tous les bits machine à 1)
• Machines possibles : 2⁸ − 2 = 254 machines
Énoncé : Machine A : 192.168.5.20/24 — Machine B : 192.168.6.15/24. Ces deux machines sont-elles dans le même réseau ?
Correction :
Appliquons le masque 255.255.255.0 à chaque adresse :
Machine A : 192.168.5.20 AND 255.255.255.0 = 192.168.5.0 Machine B : 192.168.6.15 AND 255.255.255.0 = 192.168.6.0
Les adresses réseau sont différentes (192.168.5.0 ≠ 192.168.6.0), donc non, elles ne sont pas dans le même sous-réseau. Elles devront communiquer via un routeur.
Énoncé : Un routeur R1 possède la table de routage suivante :
| Destination | Masque | Passerelle | Interface |
|---|---|---|---|
| 192.168.1.0 | /24 | — | eth0 |
| 192.168.2.0 | /24 | — | eth1 |
| 10.0.0.0 | /8 | 192.168.2.254 | eth1 |
| 0.0.0.0 | /0 | 192.168.1.1 | eth0 |
Un paquet arrive avec l'adresse destination 10.5.3.8. Que fait R1 ?
Correction :
R1 compare 10.5.3.8 avec chaque destination :
192.168.1.0/24→ ne correspond pas192.168.2.0/24→ ne correspond pas10.0.0.0/8→ correspond ! (les 8 premiers bits =10)
R1 envoie le paquet à la passerelle 192.168.2.254 via l'interface eth1.
Énoncé : Soit l'adresse 172.16.35.100/20. Trouver l'adresse du réseau, le broadcast, et le nombre de machines.
Correction :
Masque /20 = 11111111.11111111.11110000.00000000 = 255.255.240.0
172.16.35.100 → 10101100.00010000.00100011.01100100 255.255.240.0 → 11111111.11111111.11110000.00000000 ET logique → 10101100.00010000.00100000.00000000 → 172.16.32.0
• Adresse réseau : 172.16.32.0
• Broadcast : bits machine tous à 1 → 172.16.47.255
• Machines : 2¹² − 2 = 4094 machines
Énoncé : Quand vous accédez à http://www.example.com, listez dans l'ordre les protocoles utilisés et les couches du modèle TCP/IP impliquées.
Correction :
- Couche Application : DNS résout le nom en adresse IP, puis HTTP envoie la requête GET.
- Couche Transport : TCP découpe les données en segments, numérote, et établit une connexion (3-way handshake).
- Couche Internet : IP encapsule chaque segment dans un paquet avec les adresses IP source et destination.
- Couche Accès réseau : le paquet est encapsulé dans une trame Ethernet (ou WiFi) avec les adresses MAC.
À la réception, le processus est inversé : on désencapsule couche par couche.
QCM interactif
Testez vos connaissances — 10 questions sur le chapitre.
🖧 Simulation réseau
Expérimentez le fonctionnement d'un réseau : ping, vérification de sous-réseau, table de routage.
Réseau virtuel
Deux sous-réseaux reliés par un routeur. Testez la connectivité !
Simuler un Ping
Entrez une IP source et destination pour simuler un ping et observer le routage.
Vérificateur de sous-réseau
Entrez une adresse IP et un masque CIDR pour calculer l'adresse réseau, le broadcast et le nombre de machines.