Réseaux – Cours Complet CCNA/ITN

Modèles OSI & TCP/IP, adressage IPv4/IPv6, sous-réseaux VLSM/CIDR, protocoles fondamentaux, VLANs, routage statique et dynamique OSPF. Tout pour maîtriser les fondamentaux réseaux.

Réseaux Niveau : Débutant → Avancé ~5h de lecture CCNA / ISEP
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Sommaire du Cours

  1. Modèles OSI & TCP/IP – 7 couches, encapsulation
  2. Adressage IP – IPv4, sous-réseaux, VLSM, CIDR, IPv6
  3. Protocoles – TCP, UDP, HTTP, DNS, DHCP, ARP, ICMP
  4. Équipements Réseau – Switch, routeur, firewall, AP
  5. VLANs & Trunking – 802.1Q, VTP, routage inter-VLAN
  6. Routage – Statique, OSPF, RIP
  7. Exercices Subnetting – VLSM, agrégation

1. Modèles OSI et TCP/IP

Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) normalise les fonctions de communication en 7 couches. Le modèle TCP/IP en utilise 4. Comprendre ces couches est fondamental pour diagnostiquer, concevoir et sécuriser un réseau.

1.1 Les 7 couches OSI – Détail complet

N°Couche OSIFonctionPDUProtocoles / StandardsÉquipement
7ApplicationInterface utilisateur, services réseauDonnéesHTTP, DNS, FTP, SMTP, SSH, Telnet, DHCP—
6PrésentationTraduction, chiffrement, compressionDonnéesSSL/TLS, ASCII, JPEG, MPEG, UTF-8—
5SessionGestion des sessions, synchronisationDonnéesNetBIOS, RPC, PPTP, SIP—
4TransportFiabilité, contrôle de flux, segmentationSegment / DatagrammeTCP, UDP, SCTP—
3RéseauAdressage logique, routagePaquetIPv4, IPv6, ICMP, ARP, OSPF, RIPRouteur
2LiaisonAdressage physique, accès au médiaTrameEthernet, PPP, 802.1Q (VLAN), MACSwitch
1PhysiqueTransmission binaire, signaux électriquesBitsRJ45, Fibre, Wi-Fi (802.11), DSLHub, Répéteur

1.2 Comparaison OSI vs TCP/IP

Modèle OSI (7 couches)

7 – Application
6 – Présentation
5 – Session
4 – Transport
3 – Réseau
2 – Liaison
1 – Physique

Modèle TCP/IP (4 couches)

Application (7+6+5)
Transport (4)
Internet (3)
Accès réseau (2+1)

1.3 Encapsulation – Du message au câble

L'encapsulation consiste à ajouter des en-têtes à chaque couche lors de l'émission, et à les retirer (désencapsulation) à la réception.

[Ethernet [IP [TCP [HTTP [DATA]]]]]

Ordre d'encapsulation : Application → Transport (segments TCP/UDP) → Réseau (paquets IP) → Liaison (trames Ethernet) → Physique (bits)

Exemple : Requête HTTP

Un navigateur envoie GET /index.html. La couche Transport ajoute le header TCP (port 80). La couche Réseau ajoute le header IP (src: 192.168.1.10, dst: 93.184.216.34). La couche Liaison ajoute l'en-tête Ethernet (adresse MAC). La trame est transmise en bits sur le câble.

2. Adressage IP

L'adressage IP identifie les hôtes sur un réseau IP. IPv4 (32 bits) domine encore, mais IPv6 (128 bits) est l'avenir. La compréhension des sous-réseaux, VLSM et CIDR est essentielle.

2.1 IPv4 – Rappels fondamentaux

Adresse IPv4 : 4 octets (32 bits), notation décimale pointée. Ex : 192.168.1.10

Masque de sous-réseau : sépare la partie réseau de la partie hôte. Notation CIDR : /24 = 255.255.255.0

Adresse réseau : IP & Masque → première adresse du sous-réseau (tous les bits hôte à 0)

Adresse broadcast : tous les bits hôte à 1 → diffusion à tout le sous-réseau

2.2 Classes d'adresses (historique)

ClassePréfixePlageMasque par défautNb réseauxNb hôtes
A0xxxxxxx1.0.0.0 – 126.255.255.255/8 (255.0.0.0)12616 777 214
B10xxxxxx128.0.0.0 – 191.255.255.255/16 (255.255.0.0)16 38465 534
C110xxxxx192.0.0.0 – 223.255.255.255/24 (255.255.255.0)2 097 152254
D1110xxxx224.0.0.0 – 239.255.255.255—Multicast
E1111xxxx240.0.0.0 – 255.255.255.255—Expérimental

2.3 Plages d'adresses privées (RFC 1918)

ClassePlage privéeCIDRUsage typique
A10.0.0.0 – 10.255.255.255/8Grands réseaux
B172.16.0.0 – 172.31.255.255/12Réseaux moyens
C192.168.0.0 – 192.168.255.255/16Domestique / PME

NAT : traduit les adresses privées en adresse publique pour l'accès Internet.

TEST APPEND

2.4 VLSM (Variable Length Subnet Mask)

Le VLSM permet d'utiliser des masques de longueur variable au sein d'un même réseau, optimisant l'utilisation des adresses.

Méthode : partir du plus grand besoin en hôtes et descendre.

Exemple VLSM : 192.168.1.0/24

Besoin : Réseau A (60 hôtes), Réseau B (28 hôtes), Réseau C (12 hôtes), Réseau D (2 hôtes – lien P2P).

RéseauHôtesMasqueAdr. réseauPlage hôtesBroadcast
A60/26192.168.1.0.1 – .62.63
B28/27192.168.1.64.65 – .94.95
C12/28192.168.1.96.97 – .110.111
D2/30192.168.1.112.113 – .114.115

2.5 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

Le CIDR abolit la notion de classe. Notation IP/préfixe. Permet l'agrégation de routes (supernetting).

Exemple : 192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24 → 192.168.0.0/22.

2.6 IPv6 – L'essentiel

128 bits (16 octets), notation hexadécimale. Ex : 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334

Compression : supprimer les zéros de tête, :: pour une séquence de groupes nuls.

Unicast (Global, Link-Local fe80::, Unique Local fd00::)Une interface
Multicast (ff00::/8)Groupe d'interfaces
AnycastLa plus proche d'un groupe

Pas de broadcast en IPv6 ! Remplacé par le multicast.

3. Protocoles Réseau

Les protocoles définissent les règles d'échange. TCP et UDP dominent la couche Transport ; HTTP, DNS, DHCP, ARP et ICMP sont indispensables au fonctionnement d'Internet.

3.1 TCP vs UDP – Comparaison détaillée

CaractéristiqueTCPUDP
TypeOrienté connexionNon connecté
FiabilitéGarantie (ACK, retransmission)Non garantie
OrdonnancementNuméros de séquenceAucun
Contrôle de fluxFenêtre glissanteAucun
OverheadHeader 20-60 octetsHeader 8 octets
HandshakeSYN, SYN-ACK, ACKAucun
VitessePlus lentRapide, faible latence
UsageHTTP, HTTPS, FTP, SSH, SMTPDNS, VoIP, Streaming, Gaming, DHCP
Moyen mnémotechnique : TCP = Toujours Confirmé Parfaitement. UDP = Urgent, Direct, Perdu ? Tant pis !

3.2 Protocoles applicatifs clés

HTTP / HTTPS (ports 80 / 443)

Protocole requête/réponse. Méthodes : GET, POST, PUT, DELETE. Codes : 2xx succès, 3xx redirection, 4xx erreur client, 5xx erreur serveur. HTTPS ajoute TLS.

DNS (port 53, UDP + TCP)

Traduction nom → IP. Enregistrements : A (IPv4), AAAA (IPv6), CNAME, MX, NS, TXT.

DHCP (ports 67/68, UDP)

Processus DORA : Discover → Offer → Request → Acknowledge. Bail avec durée T1/T2.

ARP (couche 2.5)

Résolution IP → MAC. Requête broadcast, réponse unicast. Le cache ARP stocke les correspondances.

ICMP (couche 3)

ping (Echo Request/Reply, types 8/0). traceroute (TTL expiré, type 11). Destination unreachable (type 3).

4. Équipements Réseau

Chaque équipement opère à une couche OSI spécifique. Comprendre leur rôle est essentiel pour concevoir et dépanner un réseau.

Switch

Couche 2. Commutation MAC. Table CAM. Micro-segmentation. VLANs.

Routeur

Couche 3. Routage IP. Table de routage. Interconnecte les réseaux. Découpe les domaines de broadcast.

Firewall

Couches 3-7. Filtrage stateful. ACLs. NGFW avec IPS, filtrage applicatif.

Point d'Accès

Couche 2. Pont filaire/Wi-Fi. 802.11 a/b/g/n/ac/ax. WPA2/WPA3.

Switch L3

Switch + routage. Combine commutation L2 et routage inter-VLAN L3.

Domaines de collision vs Broadcast

Domaine de collision : chaque port de switch = 1 domaine distinct. Un hub = 1 seul domaine.

Domaine de broadcast : un routeur arrête les broadcast. Un switch (sans VLAN) = 1 domaine de broadcast.

5. VLANs et Trunking

Les VLANs segmentent logiquement un switch physique. Chaque VLAN = un domaine de broadcast distinct. Le trunking transporte plusieurs VLANs sur un seul lien.

Concepts fondamentaux

  • VLAN ID : 1-4094 (1 = défaut, 1002-1005 réservés)
  • VLAN natif : VLAN non taggé sur un trunk (défaut VLAN 1).
  • Port Access : appartient à un seul VLAN, pas de tag.
  • Port Trunk : transporte plusieurs VLANs, tag 802.1Q.
  • Routage inter-VLAN : nécessaire pour communication entre VLANs.

5.1 Protocole 802.1Q – Le tag VLAN

Anatomie d'une trame 802.1Q

Fondamental
[Préambule 8o] [@MAC Dest 6o] [@MAC Src 6o] [Tag 802.1Q 4o] [EtherType 2o] [Payload 46-1500o] [FCS 4o]

Le tag contient : TPID (0x8100) + PCP (priorité 3 bits) + DEI (1 bit) + VID (VLAN ID 12 bits).

5.2 VTP (VLAN Trunking Protocol)

Protocole Cisco propriétaire. 3 modes : Serveur (crée/modifie), Client (reçoit), Transparent (ignore mais relaie).

Attention : une mauvaise config VTP peut effacer tous les VLANs ! Préférer le mode transparent.

Configuration Cisco – VLANs + Trunk

! Créer les VLANs Switch(config)# vlan 10 Switch(config-vlan)# name Comptabilite Switch(config)# vlan 20 Switch(config-vlan)# name Ingenierie ! Port en mode access Switch(config)# interface Gi0/1 Switch(config-if)# switchport mode access Switch(config-if)# switchport access vlan 10 ! Configurer un trunk Switch(config)# interface Gi0/24 Switch(config-if)# switchport mode trunk Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20

6. Routage

Le routage détermine le chemin d'un paquet. Le routage statique est manuel ; le routage dynamique (OSPF, RIP) s'adapte automatiquement.

6.1 Routage Statique

Simple, prévisible, pas d'overhead. Mais pas de résilience.

Syntaxe Cisco : ip route <dest> <masque> <next_hop>

Route par défaut : ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.1

Distance administrative : 1 (statique), 0 (connecté).

6.2 RIP (Routing Information Protocol)

Protocole vecteur de distance. Métrique = nombre de sauts (max 15). Échanges toutes les 30s.

VersionRIPv1 (classful), RIPv2 (classless, multicast 224.0.0.9)
Distance admin.120

6.3 OSPF (Open Shortest Path First)

Protocole état de lien. Algorithme de Dijkstra (SPF). Métrique = coût (10^8 / bande_passante).

  • Areas : Area 0 (backbone) obligatoire.
  • Types de routeurs : Internal, ABR, ASBR.
  • Adjacences : Hello (10s), Dead (40s).
  • États : Down → Init → 2-Way → ExStart → Exchange → Loading → Full.
  • LSA : Types 1 à 7. Type 1 = Router LSA.
  • DR / BDR : élection sur réseaux multi-accès.
  • Distance admin. : 110.

6.4 Comparaison : Statique vs RIP vs OSPF

CritèreStatiqueRIP v2OSPF
TypeManuelVecteur distanceÉtat de lien
ConvergenceInstantanéeLenteRapide
Métrique—Sauts (max 15)Coût
ScalabilitéFaibleLimitéeTrès bonne
Dist. Admin1120110

7. Exercices de Subnetting

Le subnetting est LA compétence clé du CCNA. Voici des exercices progressifs avec solutions détaillées.

Fiche Mémo – Subnetting Rapide

CIDRMasqueSous-réseauxHôtesBits empr.
/24255.255.255.012540
/25255.255.255.12821261
/26255.255.255.1924622
/27255.255.255.2248303
/28255.255.255.24016144
/29255.255.255.2483265
/30255.255.255.2526426

Formules : Sous-réseaux = $2^n$. Hôtes = $2^h - 2$.

Exercice 1 – Subnetting de base

Facile

Soit 192.168.10.0/24. Découper en 4 sous-réseaux égaux.

  1. Combien de bits emprunter ?
  2. Nouveau masque ?
  3. Adresse réseau et broadcast du 1er ?
  4. Hôtes par sous-réseau ?

1. $2^n \ge 4 \Rightarrow n = 2$ bits.

2. /26 = 255.255.255.192.

3. Réseau 192.168.10.0/26, broadcast 192.168.10.63.

4. $2^6 - 2 = \mathbf{62}$ hôtes.

Sous-réseaux : .0/26, .64/26, .128/26, .192/26.

Exercice 2 – Hôtes requis

Moyen

Réseau 172.16.0.0/16. Sous-réseaux de 500 hôtes chacun.

  1. Masque à utiliser ?
  2. Combien de sous-réseaux ?
  3. Adresse du 3ème ?

1. $2^h - 2 \ge 500 \Rightarrow h = 9$. Masque /23 = 255.255.254.0.

2. Bits empruntés = 7. Sous-réseaux = $2^7 = \mathbf{128}$.

3. Incrément 512 en 3e octet : 172.16.0.0/23, 172.16.2.0/23, 172.16.4.0/23.

Exercice 3 – VLSM

Moyen

Avec 10.0.0.0/16, plan VLSM pour : A (1000), B (500), C (200), D (50), P2P1 (2), P2P2 (2).

Classer du + grand au + petit :

RéseauHôtesMasqueAdresse
A1000/2210.0.0.0/22
B500/2310.0.4.0/23
C200/2410.0.6.0/24
D50/2610.0.7.0/26
P2P12/3010.0.7.64/30
P2P22/3010.0.7.68/30

Exercice 4 – Agrégation CIDR

Difficile

Agréger : 192.168.8.0/24 → 192.168.15.0/24 (8 réseaux).

8 = 00001000, ..., 15 = 00001111. 5 bits communs.

Agrégation : 192.168.8.0/21 (1 route au lieu de 8).

Exercice 5 – Subnetting inversé

Difficile

Hôte 10.20.30.45/27. Trouver : réseau, broadcast, plage, nb hôtes.

1. Incrément = 32. 45 ∈ [32-63]. Réseau : 10.20.30.32.

2. Broadcast : 10.20.30.63.

3. Plage : 10.20.30.33 – 10.20.30.62.

4. $2^5 - 2 = \mathbf{30}$ hôtes.

QCM – Teste tes Connaissances Réseaux

10 questions pour évaluer ta maîtrise du cours. Chaque question est tirée des concepts fondamentaux vus ci-dessus.