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Cours d'introduction à TCP/IP Par François Laissus Date de publication : 25 fév

Cours d'introduction à TCP/IP Par François Laissus Date de publication : 25 février 2009 Ce cours n'est pas un cours général sur les réseaux, mais une présentation minimale de cette technologie pour pouvoir aborder le cours de concepts et programmation TCP/IP sous UNIX. TCP/IP est le protocole le plus répandu dans le monde grâce à l'Internet. En 1980, il ne comptait que quelques dizaines d'hôtes, en juin 1996 ce nombre était de 12 millions de machines, réparties en près de 500 000 réseaux (par comparaison, en février 1995, les mêmes chiffres étaient 4 850 000 machines pour plus de 71 000 réseaux locaux). N'hésitez pas à commenter ce document ! Cours d'introduction à TCP/IP par François Laissus - 2 - Copyright ® 2009 François Laissus. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://laissus.developpez.com/tutoriels/cours-introduction-tcp-ip/ 1 - Avant-propos.......................................................................................................................................................... 9 1.1 - Historique des principaux changements....................................................................................................... 9 1.2 - Préface.........................................................................................................................................................10 2 - Réseaux locaux....................................................................................................................................................10 2.1 - Préambule....................................................................................................................................................10 2.2 - Généralités - LAN........................................................................................................................................11 2.2.1 - Généralités.......................................................................................................................................... 11 2.2.2 - Modèle de communication OSI...........................................................................................................11 2.3 - Réseaux locaux........................................................................................................................................... 13 2.3.1 - Qu'est-ce qu'un LAN ?........................................................................................................................ 14 2.3.2 - WAN - MAN.........................................................................................................................................14 2.3.3 - Communications interréseaux.............................................................................................................15 2.4 - Couche 2 - Liaison (Data Link)................................................................................................................... 15 2.4.1 - Caractéristiques d'Ethernet................................................................................................................. 16 2.4.1.1 - Quelques principes fondamentaux............................................................................................. 16 2.4.1.2 - Format d'une « Frame Ethernet »...............................................................................................16 2.4.1.3 - Adresses IEEE 802.3 ou Ethernet..............................................................................................17 2.4.1.4 - Unicast, multicast et broadcast...................................................................................................18 2.4.2 - Différences Ethernet - 802.2/802.3..................................................................................................... 19 2.5 - Interconnexion - Technologie élémentaire...................................................................................................20 2.5.1 - Raccordement..................................................................................................................................... 20 2.5.1.1 - 10Base5...................................................................................................................................... 20 2.5.1.2 - 10Base2...................................................................................................................................... 21 2.5.1.3 - 10BaseT......................................................................................................................................21 2.5.1.4 - Fibre optique...............................................................................................................................21 2.5.1.5 - Conclusion...................................................................................................................................22 2.5.2 - Répéteur..............................................................................................................................................22 2.5.3 - Concentrateur......................................................................................................................................23 2.5.4 - Ponts....................................................................................................................................................24 2.5.5 - Commutateurs..................................................................................................................................... 25 2.5.6 - Passerelles - Routeurs........................................................................................................................26 2.6 - Bibliographie................................................................................................................................................ 27 3 - Introduction à IP...................................................................................................................................................27 3.1 - TCP/IP et l'Internet - Un peu d'histoire....................................................................................................... 27 3.2 - Caractéristiques de TCP/IP.........................................................................................................................29 3.3 - Comparaison TCP/IP - ISO.........................................................................................................................29 3.3.1 - Couche « Application Layer »............................................................................................................. 31 3.3.2 - Couche « Transport Layer »................................................................................................................31 3.3.3 - Couche « Internet Layer »...................................................................................................................31 3.3.4 - Couche « Network Access »...............................................................................................................31 3.4 - Encapsulation d'IP....................................................................................................................................... 32 3.5 - Bibliographie................................................................................................................................................ 32 4 - Anatomie d'une adresse IP..................................................................................................................................33 4.1 - Adressage IP............................................................................................................................................... 33 4.1.1 - Unicité de l'adresse.............................................................................................................................33 4.1.2 - Délivrance des adresses IPv4............................................................................................................ 33 4.2 - Anatomie d'une adresse IP......................................................................................................................... 34 4.2.1 - Décomposition en classes.................................................................................................................. 35 4.2.2 - Adresses particulières......................................................................................................................... 36 4.2.3 - Sous-réseaux.......................................................................................................................................36 4.2.4 - CIDR....................................................................................................................................................38 4.2.5 - Précisions sur le broadcast.................................................................................................................39 4.3 - Adressage multicast.................................................................................................................................... 39 4.3.1 - Adresse de groupe multicast.............................................................................................................. 40 4.3.2 - Adresse multicast et adresse MAC.....................................................................................................40 4.4 - Conclusion et bibliographie......................................................................................................................... 41 5 - Protocole IP..........................................................................................................................................................43 5.1 - Datagramme IP............................................................................................................................................43 Cours d'introduction à TCP/IP par François Laissus - 3 - Copyright ® 2009 François Laissus. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://laissus.developpez.com/tutoriels/cours-introduction-tcp-ip/ 5.1.1 - Structure de l'entête............................................................................................................................43 5.1.2 - Network Byte Order.............................................................................................................................44 5.1.3 - Description de l'entête.........................................................................................................................45 5.1.4 - Fragmentation IP - MTU..................................................................................................................... 47 5.1.4.1 - Fragmentation............................................................................................................................. 48 5.1.4.2 - Réassemblage............................................................................................................................ 49 5.2 - Protocole ARP............................................................................................................................................. 50 5.2.1 - Fonctionnement...................................................................................................................................51 5.2.2 - Format du datagramme.......................................................................................................................52 5.2.3 - Proxy ARP...........................................................................................................................................53 5.3 - Protocole RARP...........................................................................................................................................53 5.4 - Protocole ICMP............................................................................................................................................53 5.4.1 - Le système de messages d'erreur......................................................................................................54 5.4.2 - Format des messages ICMP.............................................................................................................. 54 5.4.3 - Quelques types de messages ICMP.................................................................................................. 55 5.5 - Protocole IGMP........................................................................................................................................... 57 5.5.1 - Description de l'entête.........................................................................................................................57 5.5.2 - Fonctionnement du protocole..............................................................................................................57 5.5.3 - Fonctionnement du Mbone................................................................................................................. 58 5.6 - Routage IP...................................................................................................................................................59 5.6.1 - Table de routage................................................................................................................................. 60 5.6.2 - Routage statique................................................................................................................................. 61 5.6.2.1 - Algorithme de routage................................................................................................................ 62 5.6.3 - Routage dynamique............................................................................................................................ 63 5.6.3.1 - RIP - « Routing Information Protocol ».......................................................................................64 5.6.3.2 - OSPF - « Open Shortest Path First ».........................................................................................65 5.6.4 - Découverte de routeur et propagation de routes................................................................................65 5.6.5 - Message ICMP « redirect ».................................................................................................................66 5.6.6 - Interface de « loopback »....................................................................................................................67 5.7 - Finalement, comment ça marche ?.............................................................................................................68 5.8 - Conclusion sur IP........................................................................................................................................ 70 5.9 - Bibliographie................................................................................................................................................ 70 6 - Protocole UDP..................................................................................................................................................... 71 6.1 - UDP - User Datagram Protocol...................................................................................................................71 6.1.1 - Identification de la destination.............................................................................................................71 6.1.2 - Description de l'entête.........................................................................................................................72 6.1.3 - Ports réservés - ports disponibles...................................................................................................... 74 6.1.3.1 - Attribution des ports « ancienne méthode »...............................................................................76 6.1.3.2 - Attribution des ports « nouvelle méthode »................................................................................ 76 6.2 - Bibliographie................................................................................................................................................ 76 7 - Protocole TCP......................................................................................................................................................77 7.1 - TCP - Transmission Control Protocol..........................................................................................................77 7.1.1 - Caractéristiques de TCP.....................................................................................................................77 7.1.2 - Description de l'entête.........................................................................................................................78 7.2 - Début et clôture d'une connexion................................................................................................................80 7.2.1 - Établissement d'une connexion...........................................................................................................80 7.2.2 - Clôture d'une connexion..................................................................................................................... 81 7.2.2.1 - Clôture canonique.......................................................................................................................81 7.2.2.2 - Clôture abrupte........................................................................................................................... 82 7.3 - Contrôle du transport...................................................................................................................................82 7.3.1 - Mécanisme de l'acquittement..............................................................................................................83 7.3.2 - Fenêtres glissantes............................................................................................................................. 83 7.4 - Compléments sur le fonctionnement de TCP............................................................................................. 85 7.4.1 - Algorithme de Nagle............................................................................................................................86 7.4.2 - Départ lent...........................................................................................................................................86 7.4.3 - Évitement de congestion.....................................................................................................................86 7.5 - Paquets capturés, commentés....................................................................................................................87 7.6 - Conclusion sur TCP.................................................................................................................................... 89 Cours d'introduction à TCP/IP par François Laissus - 4 - Copyright ® 2009 François Laissus. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://laissus.developpez.com/tutoriels/cours-introduction-tcp-ip/ 7.7 - Bibliographie................................................................................................................................................ 89 8 - Routage dynamique d'IP......................................................................................................................................90 8.1 - Introduction et rappels.................................................................................................................................90 8.1.1 - IGP, EGP, Système autonome............................................................................................................ 90 8.1.2 - Vecteur de distances vs État de liens................................................................................................ 91 8.2 - Routage avec RIP....................................................................................................................................... 92 8.2.1 - En fonctionnement.............................................................................................................................. 93 8.2.1.1 - Horizon partagé ou Split horizon................................................................................................94 8.2.1.2 - Mises à jour déclenchées ou Triggered updates........................................................................95 8.2.2 - Le protocole RIPv1 vs RIPv2..............................................................................................................95 8.2.3 - Algorithme Bellman-Ford.....................................................................................................................97 8.2.3.1 - Métrique...................................................................................................................................... 97 8.2.4 - Conclusion...........................................................................................................................................97 8.2.4.1 - Points forts..................................................................................................................................97 8.2.4.2 - Points faibles...............................................................................................................................97 8.3 - Routage avec OSPF....................................................................................................................................97 8.3.1 - Grandes lignes de fonctionnement..................................................................................................... 98 8.3.2 - RIP vs OSPF.......................................................................................................................................98 8.3.3 - Principe de propagation des états...................................................................................................... 99 8.3.3.1 - Valeur des états de liens.......................................................................................................... 102 8.3.4 - Calcul du plus court chemin............................................................................................................. 102 8.3.5 - Hiérarchie de routeurs.......................................................................................................................102 8.3.6 - Fonctionnement à l'intérieur d'une zone........................................................................................... 103 8.3.6.1 - Voisinage et adjacence.............................................................................................................104 8.3.7 - Protocole HELLO.............................................................................................................................. 105 8.3.7.1 - Cinq types de paquets..............................................................................................................105 8.3.7.2 - Entête standard des paquets OSPF.........................................................................................106 8.3.7.3 - Entête des paquets HELLO......................................................................................................107 8.4 - Bibliographie.............................................................................................................................................. 107 9 - Éléments de réseaux......................................................................................................................................... 108 9.1 - Hôtes ou services virtuels......................................................................................................................... 108 9.2 - Tunnel IP....................................................................................................................................................109 9.2.1 - Tunnel IP avec l'interface gif.............................................................................................................110 9.2.2 - IPsec et VPN.....................................................................................................................................112 9.2.2.1 - IPsec dans quel but ?...............................................................................................................112 9.2.2.2 - IPsec en résumé.......................................................................................................................113 9.2.2.3 - Comment utiliser IPsec ?..........................................................................................................114 9.2.2.4 - Implémentation d'IPsec.............................................................................................................116 9.3 - Proxy..........................................................................................................................................................117 9.4 - Translation d'adresses...............................................................................................................................117 9.4.1 - NAPT sur un routeur de type PC avec natd.....................................................................................118 9.4.1.1 - Interactions entre natd et le noyau...........................................................................................119 9.4.2 - Translation d'adresses vers le réseau privé..................................................................................... 120 9.4.3 - NAPT sur un routeur CISCO............................................................................................................ 122 9.5 - Filtrage IP.................................................................................................................................................. 122 9.5.1 - Filtrage IP sur un routeur CISCO..................................................................................................... 122 9.5.2 - Le cas d'ipfw de FreeBSD................................................................................................................ 122 9.6 - Exemple complet....................................................................................................................................... 124 9.7 - Bibliographie.............................................................................................................................................. 126 10 - Serveur de noms - DNS.................................................................................................................................. 127 10.1 - Généralités sur le serveur de noms........................................................................................................127 10.1.1 - Bref historique................................................................................................................................. 127 10.1.2 - Système hiérarchisé de nommage................................................................................................. 128 10.1.2.1 - Domaine & zone..................................................................................................................... 129 10.1.2.2 - Hiérarchie des domaines........................................................................................................ 129 10.2 - Fonctionnement du DNS......................................................................................................................... 130 10.2.1 - Convention de nommage................................................................................................................130 10.2.1.1 - « Completion »........................................................................................................................ 131 Cours d'introduction à TCP/IP par François Laissus - 5 - Copyright ® 2009 François Laissus. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://laissus.developpez.com/tutoriels/cours-introduction-tcp-ip/ 10.2.2 - Le « Resolver »............................................................................................................................... 132 10.2.3 - Stratégie de fonctionnement........................................................................................................... 132 10.2.3.1 - Interrogation locale..................................................................................................................133 10.2.3.2 - Interrogation distante.............................................................................................................. 134 10.2.3.3 - Interrogation par « procuration ».............................................................................................135 10.2.4 - Hiérarchie de serveurs....................................................................................................................135 10.2.5 - Conversion d'adresses IP en noms................................................................................................ 135 10.2.6 - Conclusion.......................................................................................................................................136 10.3 - Mise à jour dynamique............................................................................................................................137 10.4 - Sécurisation des échanges..................................................................................................................... 137 10.4.1 - TSIG/TKEY pour sécuriser les transferts........................................................................................137 10.4.1.1 - TSIG........................................................................................................................................138 10.4.1.2 - TKEY.......................................................................................................................................138 10.4.2 - DNSSEC pour sécuriser les interrogations.....................................................................................138 10.5 - Attaque DNS par amplification................................................................................................................ 138 10.6 - Format des « Resource Record »........................................................................................................... 140 10.6.1 - RR de type SOA............................................................................................................................. 141 10.6.2 - RR de type NS................................................................................................................................141 10.6.3 - RR de type A.................................................................................................................................. 142 10.6.4 - RR de type PTR..............................................................................................................................142 10.6.5 - RR de type MX............................................................................................................................... 142 10.6.6 - RR de type CNAME........................................................................................................................142 10.6.7 - Autres RR........................................................................................................................................143 10.7 - BIND de l'ISC.......................................................................................................................................... 143 10.7.1 - Architecture du uploads/Ingenierie_Lourd/ laissus-01-cours-introduction-tcp-ip.pdf