31 - Réseaux (1)

Objectifs. Réviser les notions clés vues en cours (résumés 21 - Réseaux et 22 - TCP/IP), puis manipuler un terminal Linux pour diagnostiquer un réseau (lire la configuration IP, tester la connectivité, suivre le chemin d’un paquet, résoudre des noms de domaine).

Outil. Les exercices de la partie 3 se font dans l’application Terminal (terminal.edulatex.xyz ). Ouvre-la dans un onglet à côté de cette fiche.

Partie 1 — QCM de révision

Pour chaque question, une seule réponse est correcte.

1. Quelle est la différence entre Internet et le Web ?

  • A. Aucune, ce sont deux mots pour la même chose.
  • B. Le Web est le réseau mondial, Internet est juste un protocole.
  • C. Internet est le réseau mondial, le Web est un service qui s’appuie dessus (HTTP).
  • D. Internet est utilisé sur ordinateur, le Web sur smartphone.
Correction

Réponse : C. Internet est l’infrastructure (le réseau mondial de machines interconnectées). Le Web est l’un des nombreux services qui utilisent Internet pour fonctionner (avec HTTP pour transporter des pages web). D’autres services utilisent aussi Internet : email (SMTP), visioconférence, jeux en ligne, etc.

  • A : faux, Internet et le Web ne sont pas synonymes ; l’un est le réseau, l’autre un service qui s’appuie dessus.
  • B : les rôles sont inversés, c’est Internet le réseau mondial, et ce n’est pas « un protocole » mais une infrastructure reposant sur TCP/IP.
  • D : idée reçue, Internet comme le Web s’utilisent aussi bien sur ordinateur que sur smartphone.

2. Combien de bits composent une adresse IPv4 ?

  • A. 16 bits
  • B. 32 bits
  • C. 64 bits
  • D. 128 bits
Correction

Réponse : B. Une adresse IPv4 fait 32 bits, soit 4 octets séparés par des points (par exemple 192.168.1.42).

  • A : 16 bits ne donneraient que \(2^{16} = 65,536\) adresses, beaucoup trop peu.
  • C : 64 bits n’est pas une norme.
  • D : 128 bits, c’est une adresse IPv6.

3. Quel est le rôle d’une adresse MAC ?

  • A. Identifier une machine sur Internet.
  • B. Indiquer le chemin le plus court vers une destination.
  • C. Chiffrer les communications.
  • D. Identifier physiquement une carte réseau de façon unique.
Correction

Réponse : D. L’adresse MAC (Media Access Control) identifie une carte réseau spécifique. Elle est gravée par le constructeur, fait 48 bits, et est notée en hexadécimal (par exemple 4C:ED:FB:A2:33:7E). Contrairement à l’IP qui peut changer selon le réseau auquel on se connecte, la MAC ne change pas.

  • A : c’est le rôle de l’adresse IP, pas de la MAC, d’identifier une machine à l’échelle d’Internet.
  • B : indiquer un chemin relève du routage (assuré par les routeurs), pas de l’adressage physique.
  • C : le chiffrement est assuré par des protocoles comme TLS (HTTPS) ; l’adresse MAC n’y joue aucun rôle.

4. Dans un réseau local, quel équipement relie les machines entre elles ?

  • A. Un switch (commutateur)
  • B. Un routeur
  • C. Un serveur DNS
  • D. Une box Internet
Correction

Réponse : A. Un switch (ou commutateur) relie les machines au sein d’un même réseau local et travaille avec les adresses MAC.

  • B : un routeur interconnecte plusieurs réseaux entre eux (adresses IP) ; il ne sert pas à relier les machines d’un même réseau local.
  • C : un serveur DNS traduit les noms de domaine en adresses IP, il ne relie pas physiquement les machines.
  • D : la box est un appareil hybride (routeur côté Internet, switch côté maison) ; c’est sa partie switch qui relie les machines, ce qui rend cette réponse moins précise que « switch ».

5. Pourquoi un message est-il découpé en paquets avant d’être envoyé sur Internet ?

  • A. Pour aller plus vite.
  • B. Pour économiser de l’espace disque.
  • C. Pour qu’en cas de perte d’un paquet, on n’ait à renvoyer que celui-là, et pour partager le câble entre plusieurs communications.
  • D. Pour chiffrer chaque morceau séparément.
Correction

Réponse : C. Découper un message en paquets a deux avantages majeurs : si un paquet se perd, on ne renvoie que lui (au lieu de tout le message), et plusieurs communications peuvent partager le même câble en intercalant leurs paquets.

  • A : « aller plus vite » est trompeur ; le découpage n’accélère pas un envoi isolé, il permet le partage du réseau et la reprise après erreur.
  • B : le découpage concerne la transmission sur le réseau, pas le stockage ; il n’a aucun lien avec l’espace disque.
  • D : le chiffrement (HTTPS) est indépendant du découpage ; on peut découper sans chiffrer, et inversement.

6. Que fait le DNS ?

  • A. Il traduit un nom de domaine (github.com) en adresse IP (140.82.121.3).
  • B. Il chiffre les communications.
  • C. Il filtre les sites web interdits.
  • D. Il accélère le chargement des pages.
Correction

Réponse : A. Le DNS (Domain Name System) est l’annuaire d’Internet : il traduit les noms de domaine (faciles à retenir pour les humains) en adresses IP (utilisables par les machines).

  • B : le chiffrement est assuré par TLS (HTTPS), pas par le DNS.
  • C : le filtrage de sites relève d’un pare-feu ou d’un proxy, pas du DNS.
  • D : le DNS n’accélère pas le chargement ; il intervient une fois, en amont, pour obtenir l’adresse IP avant la connexion.

Partie 2 — Exercices conceptuels

Exercice 1 — Identifier les types de réseaux

Pour chacune des situations suivantes, indique de quel type de réseau il s’agit (PAN, LAN, MAN, WAN, Internet).

  1. Tu écoutes de la musique sur ton smartphone via des écouteurs Bluetooth.
  2. Au lycée, tu te connectes au Wi-Fi pour ouvrir l’ENT.
  3. Une vidéo YouTube est envoyée depuis un serveur situé aux États-Unis jusqu’à ton ordinateur.
  4. Le réseau de fibre optique d’Orange qui couvre toute la France.
  5. Le réseau câblé qui relie les bâtiments d’une université dans une même ville.
Correction
  1. PAN (Personal Area Network) — Bluetooth couvre quelques mètres autour de toi.
  2. LAN (Local Area Network) — le Wi-Fi du lycée couvre les bâtiments scolaires.
  3. Internet — la communication traverse plusieurs continents.
  4. WAN (Wide Area Network) — le réseau d’un opérateur couvre un pays entier.
  5. MAN (Metropolitan Area Network) — l’échelle d’une ville.

Exercice 2 — IP ou MAC ?

Indique pour chaque affirmation si elle concerne l’adresse IP ou l’adresse MAC (ou les deux).

  1. Elle est gravée par le constructeur de la carte réseau.
  2. Elle change quand on connecte la machine à un autre réseau.
  3. Elle s’écrit sur 32 bits en IPv4.
  4. Elle s’écrit sur 48 bits en hexadécimal.
  5. Elle est utilisée par les routeurs pour acheminer les paquets.
  6. Elle est utilisée par les switchs au sein d’un réseau local.
Correction
  1. MAC — gravée à la fabrication, elle ne change pas.
  2. IP — l’IP est attribuée logiquement et dépend du réseau.
  3. IP (IPv4) — 32 bits, notation décimale pointée.
  4. MAC — 48 bits notés en hexadécimal (six groupes de deux chiffres hex).
  5. IP — le routage entre réseaux utilise les IPs.
  6. MAC — le switch travaille au niveau de la couche liaison, avec les MAC.

Exercice 3 — Switch ou routeur ?

On considère le schéma suivant :

Réseau 192.168.1.0/24PC1PC2ABRéseau 192.168.2.0/24PC3PC4

Les machines PC1 et PC2 sont sur le réseau 192.168.1.0/24, les machines PC3 et PC4 sur le réseau 192.168.2.0/24. Les boîtes A et B sont des équipements à identifier.

  1. Quel équipement est A ? Pourquoi ?
  2. Quel équipement est B ? Pourquoi ?
  3. Pour envoyer un message de PC1 à PC2, par quel équipement le paquet passe-t-il ? Et de PC1 à PC3 ?
Correction
  1. A est un switch : il relie les machines PC1 et PC2 d’un même réseau local (192.168.1.0/24).

  2. B est un routeur : il interconnecte les deux réseaux locaux distincts. (Note : B doit aussi être un switch côté droit pour relier PC3 et PC4, ou bien il y a un autre switch caché. Dans la pratique, un routeur d’entreprise a plusieurs interfaces, chacune pouvant servir plusieurs machines via un switch.)

  3. PC1 → PC2 : uniquement le switch A (les deux machines sont sur le même LAN, communication directe).

    PC1 → PC3 : switch A puis routeur B (passage obligé par le routeur pour franchir la frontière entre les deux réseaux).

Exercice 4 — L’encapsulation par analogie

L’encapsulation est le mécanisme par lequel, à chaque couche du modèle TCP/IP, les données sont enveloppées par un en-tête supplémentaire. À l’arrivée, les en-têtes sont retirés un par un dans l’ordre inverse.

Complète l’analogie suivante avec les bons mots :

Imagine que tu envoies une lettre par la poste internationale. Tu mets ta lettre (les ______) dans une enveloppe avec le nom et le prénom du destinataire (couche ______). Tu glisses ensuite cette enveloppe dans un colis indiquant la ville et le pays (couche ______). Le colis est mis dans une caisse postale étiquetée pour le centre de tri (couche ______). À l’arrivée, le destinataire ouvre la caisse, puis le colis, puis l’enveloppe. C’est la ______.

Correction
  • les données (couche Application)
  • couche Transport (numérotation des morceaux, qui correspond au nom/prénom)
  • couche Internet (adresse IP, qui correspond à la ville/pays)
  • couche Accès réseau (transport physique, qui correspond à la caisse postale)
  • À l’arrivée, on retire couche par couche : c’est la désencapsulation.

Note : la correspondance exacte (qui correspond à quelle couche) varie selon les analogies. L’important est de comprendre le principe : chaque couche ajoute son en-tête, et la couche destinataire le retire.

Partie 3 — Pratique sur l’application Terminal

Ouvre l’application Terminal dans un onglet à côté de cette fiche. Pour chaque exercice, tape la commande indiquée et reporte la réponse demandée.

Exercice 5 — Configuration des interfaces

Tape la commande ip a. Elle affiche la liste des interfaces réseau de la machine.

  1. Combien d’interfaces sont présentes sur la machine ? Cite-les par leur nom.
  2. À quoi sert l’interface lo ? Quelle est son adresse IP ?
  3. Pour l’interface eth0, relève :
    • son adresse IP (ligne inet) ;
    • son masque en notation CIDR (le nombre après le /) ;
    • son adresse MAC (ligne link/ether).
Correction
  1. Trois interfaces : lo, eth0, wlan0.
  2. lo est l’interface de loopback (boucle locale). Son IP est 127.0.0.1. Elle sert à la machine pour communiquer avec elle-même (utile pour tester des services localement).
  3. Pour eth0 :
    • IP : 192.168.1.100
    • Masque CIDR : /24 (soit 255.255.255.0)
    • MAC : 00:15:5d:00:00:00

Exercice 6 — La passerelle par défaut

Tape la commande ip r (ou ip route). Elle affiche la table de routage de la machine.

  1. Quelle est l’adresse IP de la passerelle par défaut (route default via …) ? Sur quelle interface est-elle joignable ?
  2. À quoi sert cette passerelle dans le quotidien ?
Correction
  1. La passerelle par défaut est 192.168.1.1, joignable via l’interface eth0.
  2. La passerelle est l’équipement par lequel passent tous les paquets qui ne sont pas destinés au réseau local. Concrètement, c’est ton routeur (ta box) : dès que tu accèdes à un site web (github.com, wikipedia.org…), tes paquets vont d’abord à la passerelle qui les transmet vers Internet.

Exercice 7 — Tester la connectivité avec ping

La commande ping envoie de petits paquets à une machine et mesure le temps qu’elle met à répondre.

  1. Tape ping -c 4 github.com. Que t’indique le résultat ? Quelle est l’adresse IP de github.com ?
  2. Tape ping -c 4 10.10.10.1. Que t’indique le résultat ? Pourquoi à ton avis ?
  3. Tape ping -c 4 192.168.1.1. Pourquoi la réponse est-elle beaucoup plus rapide que pour github.com ?
Correction
  1. Les quatre paquets arrivent à destination. github.com répond, son adresse IP est 140.82.121.3. Le temps de réponse est de quelques millisecondes.
  2. Aucun paquet ne reçoit de réponse : « 100% packet loss » ou « Destination Host Unreachable ». L’hôte 10.10.10.1 n’existe pas dans le réseau ou est inaccessible.
  3. 192.168.1.1 est la passerelle, située dans le même réseau local que notre machine : le paquet n’a pas besoin de traverser Internet, il atteint directement la box. Pour github.com, le paquet doit traverser plusieurs routeurs et continents.

Exercice 8 — Suivre le chemin d’un paquet

La commande traceroute affiche tous les routeurs traversés par un paquet pour atteindre sa destination. Chaque ligne numérotée s’appelle un saut (hop).

  1. Tape traceroute github.com. Combien de sauts pour atteindre github.com ? Recopie la liste des adresses IP traversées.
  2. Tape traceroute wikipedia.org. Combien de sauts ? Compare avec la précédente : les premiers routeurs sont-ils les mêmes ? Pourquoi ?
  3. Tape traceroute 10.10.10.1. Que se passe-t-il ?
Correction
  1. 4 sauts pour github.com : 192.168.1.110.0.0.162.115.124.129140.82.121.3.
  2. 4 sauts pour wikipedia.org : 192.168.1.110.0.0.1154.54.12.97198.35.26.96. Les deux premiers routeurs sont identiques (192.168.1.1 la passerelle, puis 10.0.0.1 le routeur du FAI) : c’est normal, tout le trafic sortant emprunte le même chemin au début. Ensuite, les paquets bifurquent vers la destination finale.
  3. Le premier saut (la passerelle) répond, puis les suivants affichent * * * : aucun routeur n’arrive à atteindre 10.10.10.1. L’hôte est inaccessible.

Exercice 9 — Résolution DNS

La commande nslookup interroge un serveur DNS pour traduire un nom de domaine en adresse IP.

  1. Tape nslookup google.com. Quelle est son adresse IP ? Quel serveur DNS a répondu ?
  2. Tape nslookup wikipedia.org, puis nslookup cloudflare.com. Note les adresses obtenues.
  3. La commande dig github.com fait la même chose mais en plus détaillé. Tape-la. Repère la section ANSWER et confirme l’adresse IP.
Correction
  1. google.com142.250.179.78. Serveur DNS qui a répondu : 127.0.0.53 (résolveur local de la machine).
  2. wikipedia.org198.35.26.96. cloudflare.com104.16.132.229.
  3. dig github.com confirme : section ANSWER indique github.com. A 140.82.121.3.

Exercice 10 — Voir les voisins (table ARP)

La commande ip neigh affiche la table ARP : la liste des machines voisines (du même réseau local) dont la machine connaît à la fois l’IP et l’adresse MAC.

  1. Tape ip neigh. Combien de voisins connaît la machine ? Recopie le tableau (IP, interface, MAC, état).
  2. À quoi sert d’associer l’IP et la MAC d’une machine voisine ?
Correction
  1. Trois voisins :
IPInterfaceMACÉtat
192.168.1.1eth0aa:bb:cc:dd:ee:01REACHABLE
192.168.1.254eth0aa:bb:cc:dd:ee:feSTALE
192.168.1.105wlan011:22:33:44:55:66REACHABLE
  1. Dans un réseau local, les machines se reconnaissent par leur adresse MAC (et non par leur IP, qui est utilisée pour le routage entre réseaux). La table ARP fait le lien entre les deux : quand on veut envoyer un paquet à 192.168.1.1, la machine regarde dans sa table ARP pour trouver la MAC correspondante et envoie effectivement la trame Ethernet à cette MAC.

Exercice 11 — Synthèse pratique

Tu es l’administrateur réseau d’un petit bureau. Tu dois rédiger un mini-rapport sur la machine donnée. À l’aide des commandes vues précédemment, complète les informations suivantes :

  • Nom de la machine (hostname) : ______
  • Interface filaire principale et son IP : ______
  • Masque CIDR du réseau local : ______
  • Passerelle par défaut : ______
  • Le serveur DNS résout-il anthropic.com ? Si oui, quelle IP ? ______
  • L’hôte 172.16.0.1 est-il joignable ? ______
Correction
  • Nom de la machine : linux
  • Interface filaire principale : eth0, IP 192.168.1.100
  • Masque CIDR : /24
  • Passerelle : 192.168.1.1
  • anthropic.com → oui, 104.18.5.42 (via nslookup anthropic.com)
  • 172.16.0.1 → non, injoignable (ping -c 4 172.16.0.1 indique 100 % packet loss ou unreachable)

Partie 4 — Le protocole du bit alterné

Exercice. Un émetteur envoie les paquets A, B, C et D à un récepteur avec le protocole du bit alterné (cours 22 - TCP/IP). Le réseau perd le premier envoi de B et l’accusé de réception du premier envoi de C.

  1. Dresser le tableau des échanges (émetteur, réseau, récepteur) en indiquant le bit porté par chaque paquet et par chaque accusé.
  2. Combien de paquets l’émetteur envoie-t-il au total ? Combien d’accusés le récepteur émet-il ?
  3. Le récepteur reçoit deux fois le paquet C : comment sait-il qu’il doit ignorer le second ?
  4. Pourquoi un seul bit suffit-il ici, alors que TCP numérote ses segments sur 32 bits ?
Correction
  1. Échanges :
ÉmetteurRéseauRécepteur
envoie A, bit 0reçoit A, bit 0 ; renvoie ACK 0
reçoit ACK 0 ; envoie B, bit 1→ perdu
délai écoulé ; renvoie B, bit 1reçoit B, bit 1 ; renvoie ACK 1
reçoit ACK 1 ; envoie C, bit 0reçoit C, bit 0 ; renvoie ACK 0
← perdu
délai écoulé ; renvoie C, bit 0reçoit C, bit 0 : doublon, ignoré ; renvoie ACK 0
reçoit ACK 0 ; envoie D, bit 1reçoit D, bit 1 ; renvoie ACK 1
  1. L’émetteur envoie 6 paquets (A, B, B, C, C, D) ; le récepteur émet 5 accusés, dont 4 arrivent.
  2. Le dernier paquet accepté portait le bit 0 (C) ; un nouveau paquet porterait le bit 1. Un paquet qui arrive avec le bit 0 est donc une répétition : le récepteur l’ignore mais renvoie ACK 0, car c’est l’accusé qui s’est perdu.
  3. L’émetteur n’envoie qu’un paquet à la fois et attend son accusé : le récepteur n’a que deux cas à distinguer, « nouveau paquet » ou « répétition du précédent », et un bit suffit. TCP envoie de nombreux segments avant de recevoir le premier accusé ; il doit pouvoir les distinguer et les remettre dans l’ordre, d’où des numéros de séquence.

Pour aller plus loin

  • Le TP Filius (fiche 32 - Réseaux (2)) approfondit la construction et la simulation d’un réseau complet, avec serveurs Web et DNS.
  • La fiche 33 - Adressage IP propose des calculs sur les adresses IPv4 (conversion binaire/décimal, calcul d’adresse réseau, test d’appartenance).