Travaux Dirigés - Initiation aux réseaux IP

 Travaux Dirigés Introduction aux réseaux IP Sylvain MONTAGNY sylvain.montagny@univ‐smb.fr Bâtiment chablais, bureau 13 04 79 75 86 86 Exercice 1 :
Principe d’encapsulation
On considère une trame Ethernet véhiculant un email qui se télécharge depuis un serveur mail vers une machine distante. Le schéma ci‐dessous représente les différents entêtes présents dans la trame, sachant qu'une des parties correspond au texte de l’email. Question 1 :
Complétez chacune des parties de cette trame avec le nom du protocole utilisé, le nom et le numéro de la couche OSI correspondante. Précisez également où se trouve le contenu du message email. Vous pouvez rajouter des parties dans la trame, ou en enlever si vous le désirez. Le protocole de messagerie repose sur TCP (entête de 24 octets) et IP (entête de 20 octets). Question 2 :
Le contenu de l’email a une capacité de 100 octets. Donner le pourcentage de données utiles dans la trame qui circule sur le réseau. Exercice 2 :
Taille de trame Ethernet
Dans la technologie Ethernet chaque trame envoyée doit faire au moins une certaine longueur. Cette taille minimale est de 72 octets si on prend en compte la totalité de la trame. Une trame Ethernet est composée de la façon suivante : Préambule
Protocole de la
Adresse
MAC 7 octets récepteur couche supérieur
6 octets 2 octets Adresse MAC
Délimiteur émetteur de début de trame
6 octets 1 octet Bourrage
Champ de données
0 à 1500 octets
Code de
contrôle de la trame 4 octets | 1 Question 1 :
Pourquoi le protocole Ethernet défini une taille minimal de 72 octets pour la trame. Donner le calcul correspondant qui détermine cette valeur. Le « round trip delay » est fixé à 512 « bit time » dans le protocole Ethernet. (donc il dépend du débit du réseau sur lequel on travail). Question 2 :
Quelle est la distance maximum d’un réseau à 10 Mbits/s ? Question 3 :
Quelle est la distance maximum d’un réseau à 100 Mbits/s ? Exercice 3 :
Champs des trames Ethernet
Voici la trace hexadécimale d’une communication point à point prélevée par un espion de ligne de type Wireshark : Question 1 :
Retrouver les champs de la trame Ethernet dans la trace hexadécimale précédente, sachant que le préambule et le délimiteur de début de trame n’apparaissent pas. Question 2 :
Deux machines peuvent‐elles posséder la même adresse Ethernet ? Pourquoi ? Voici la trace d’une communication point à point prélevée par un espion de ligne (SNOOP) : A comparer avec une autre trace : Question 3 :
Quel champ, par sa valeur, permet de différencier les deux types de traces pour les communications à un seul destinataire ou à plusieurs destinataires? | 2 Exercice 4 :
Réseaux, broadcast, et machines
Question 1 :
Pour chacune des adresses IP suivantes : ■
Préciser l’adresse du réseau correspondant. ■
Préciser l’adresse de Broadcast. ■
Préciser l’ensemble des adresses machines disponibles sur ce réseau. Adresse IP 200.100.0.1 191.64.127.19 128.0.0.50 225.41.111.203 192.0.0.2 10.20.30.40 Masque 255.0.0.0 255.255.192.0 255.224.0.0 255.255.255.240
255.128.0.0 255.240.0.0 Vous présenterez vos résultats sous forme d’un tableau. Exercice 5 :
Adresse IP v4
Question 1 :
L'adresse IP de la machine PC1 est 10.0.0.1, le masque de sous réseau est 255.255.255.0, quelles sont les adresses IP que la machine PC1 pourra "voir" ? Question 2 :
L'adresse IP de la machine PC1 est 192.168.0.253, le masque de sous réseau est 255.255.255.128, va‐t‐elle "voir" la machine PC2 dont l'IP est 192.168.0.2 ? Question 3 :
Une machine dont l'adresse IP est 10.169.27.2 a comme masque de sous réseau 255.255.128.0. Quelles sont les adresses IP des machines qu'elle pourra "voir" ? Question 4 :
Dans un réseau, il y a 3 machines A, B et C d’adresses respectives 192.168.0.129, 192.168.0.179 et 192.168.0.253. Le masque de sous réseau est 255.255.255.128. Quelle est l’adresse représentant le réseau ? Quelle est celle du Broadcast ? Question 5 :
4 machines A, B, C et D d’adresses respectives 10.251.27.73, 10.251.27.65, 10.251.27.70, 10.251.27.67 sont reliées dans un réseau local. Déterminez le masque de sous réseau permettant le transfert de données entre elles, le sous réseau devra être le plus restrictif possible. Donner l’adresse représentant le réseau et celle du Broadcast. Dans un réseau local, une dizaine de machines ont des adresses IP allant de 192.168.0.1 à 192.168.0.10. Le masque de sous réseau est 255.255.255.0. Il y a un routeur dans le réseau qui possède les adresses IP suivantes : 192.168.0.128 sur sa carte réseau n°1 et 192.168.1.127 sur sa carte réseau n°2. Question 6 :
Sur quelle carte va‐t‐on relier le routeur au réseau local ? | 3 Exercice 6 :
Maintenance d’un réseau IP
Certains utilisateurs du réseau local d’une entreprise, utilisant une application au dessous de UDP, se plaignent de ne pas pouvoir communiquer avec tous les autres utilisateurs alors que ceux‐ci le peuvent avec eux. Le responsable bureautique local vous demande d’expertiser son réseau. Pour lui, le fait qu’une station puisse émettre des messages vers une autre et que cette dernière ne puisse répondre le laisse perplexe. Vous constatez que toutes les stations sont sur le même segment Ethernet et que celui‐ci ne comporte aucun routeur et qu’aucune station n’est configurée pour remplir ce rôle. Vous relevez les configurations suivantes : ■
Station A @ 150.150.1.28 masque 255.255.255.0 ■
Station B @ 150.150.1.57 masque 255.255.0.0 ■
Station C @ 150.150.2.28 masque 255.255.255.0 ■
Station D @ 150.150.2.57 masque 255.255.0.0 Question 1 :
Comment pouvez‐vous expliquer le problème rencontré ? Question 2 :
Quelle solution peut‐on apporter pour que le réseau fonctionne dans les deux sens ? Exercice 7 :
Particularités de ARP
Question 1 :
Expliquez pourquoi une machine IP n’a jamais besoin de connaître l’adresse Ethernet d’une machine extérieure à son LAN. Question 2 :
A quel niveau du modèle OSI se trouve le protocole ARP. Quel est alors la constitution d’une trame Ethernet véhiculant un message ARP ? Lorsqu’une machine désire obtenir l’adresse Ethernet correspondant à une adresse IP, elle envoie un message "ARP Request" destiné à toutes les machines du réseau. Question 3 :
Déterminez les adresses placées dans l’entête Ethernet, ainsi que le contenu du message ARP. Le message ARP doit‐il contenir des adresses et lesquelles ? Expliquez pourquoi ? Une fois qu’une correspondance @Ethernet‐@IP est obtenue, elle est placée dans la table ARP. Question 4 :
Ces correspondances placées dans la table ARP sont‐elles permanentes ou doivent‐
t‐elles être provisoires ? Justifiez. Exercice 8 :
Table ARP
L’un des établissements d’une entreprise utilise la plage d’adresse 10.0.0.0/8. On considère quatre machines de cet établissement donc les noms et adresses sont données Tableau 1. | 4 Nom Pierre.entreprise.com @IP 10.99.43.27 @MAC MAC_1 Jacques.entreprise.com Alfred.entreprise.com Martine.entreprise.com 10.163.12.254 10.189.12.27 10.126.43.254 MAC_2 MAC_3 MAC_4 Tableau 1: Le plan d'adressage Question 1 :
Quelle est l’adresse du réseau de ce plan d’adressage ? Question 2 :
Quel est le nombre de bits nécessaires pour réaliser deux sous réseaux tels que pierre et Martine appartiennent au même sous réseau et que Jacques et Alfred appartiennent à un autre sous réseau ? Question 3 :
Donnez le masque correspondant. Question 4 :
Quel est le nombre de bits minimum et nécessaires pour qu’aucune des machines n’appartienne au même sous réseau ? Donnez le masque correspondant. Pour permettre la communication entre les deux sous‐réseaux de la question 2 on relie les brins Ethernet de ces deux sous réseau par un routeur. Question 5 :
On affecte à chaque interface LAN de ce routeur la première adresse disponible pour les machines. Quelles sont les adresses affectées ? Dessiner le réseau. On admet que toutes les stations aient communiquées entes elles et qu’aucune entrée n’ait été effacée. Pour cette question, on affectera des adresses MAC fictives à chaque interface du routeur : MAC_R1 et MAC_R2. Question 6 :
Quel est le contenu de la table ARP de la station de Pierre, puis de Jacques ? Question 7 :
L’établissement envisage de raccorder son réseau à Internet. Est‐ce possible en l’état. Quelle est la difficulté et quelle solution proposeriez‐vous ? La commande ARP ‐a (sous Windows) affiche le contenu de la table ARP. Question 8 :
Que s’est‐il passé dans la fenêtre suivante. | 5 Exercice 9 :
Chemin emprunté par un paquet
Question 1 :
Une machine qui envoie un paquet IP vers une machine cible située sur un autre réseau a‐t‐elle connaissance de la succession des routeurs à emprunter pour atteindre la destination ? Un moyen de déterminer le chemin emprunté est d’utiliser la particularité du champ TTL des paquets IP lors d’une succession d’envoi de messages ICMP. Question 2 :
Expliquer comment cela est réalisé. La commande « tracert » (sous Windows) permet de connaître le chemin emprunté pour atteindre une hôte distante. Elle utilise justement la particularité du champ TTL. Question 3 :
Dans le cas précédent, donner le nombre de routeur traversé. | 6 Exercice 10 : Le routage IP
Le routage d’un paquet consiste à trouver le chemin de la station destinatrice à partir de son adresse IP. Si le paquet émis par une machine ne trouve par sa destination dans le réseau ou sous réseau local, il doit être dirigé cers un routeur qui rapproche le paquet de son objectif. Chaque routeur intègre au moins deux interfaces réseau avec une adresse IP dans chaque réseau connecté. Il va gérer une table de manière statique ou dynamique. Le réseau étudié est présenté sur la figure ci‐dessous. Figure 1 : Schéma de l'architecture du réseau (masque /24) Question 1 :
De combien de sous réseau est constitué le réseau 193.17.52.0/24 d’après l’architecture de la Figure 1? Proposez un masque pour les différencier. Question 2 :
Citer les champs d’une table de routage et donner le rôle de chacun. Question 3 :
Déterminer tous les champs des tables de routage des routeurs qui serviront pour que les stations 193.17.52.13 et 212.1.23.47 puissent échanger des informations. Question 4 :
L’ensemble du réseau utilise le protocole Ethernet. Toujours pour un envoi de paquet entre la station S et la station D, compléter le schéma de la Figure 2 en ajoutant les @MAC et les @IP dans les champs réservés. La trame ci‐dessous représente seulement les @MAC source et destination ainsi que les @IP source et destination. @MAC destination @MAC source @IP source @IP destination
| 7 Note : Nous utiliserons les exemples de notation suivants : ■
@ MAC A3 = @ MAC de l’interface 3 du routeur A ■
@ MAC D = @ MAC de la station D… ■
@IP S = @ IP de la station S… Figure 2 : Architecture du réseau avec représentation des trames Ethernet Exercice 11 : Encapsulation
Les protocoles application HTTP (web) et DHCP (configuration réseau automatique) reposent respectivement sur les protocoles de transport TCP et UDP. Question 1 :
Déterminez la constitution d’une trame Ethernet qui véhicule un message HTTP, puis un message DHCP. Ne précisez que les entêtes. Question 2 :
Déterminez la taille cumulée des différents entêtes, sans prendre en compte l’entête application qui n’est pas forcément présente dans toutes les trames (cas http par exemple). Cette quantité de données rajoutée aux données effectives à transporter, est appelé l’overhead. | 8 Question 3 :
Déterminez quelle est le pourcentage minimum de l’overhead par rapport à la trame totale, pour une application reposant sur TCP, puis pour une application reposant sur UDP. Question 4 :
Lorsque l’on utilise certaines applications réseau interactives comme le "chat", on envoie en général quelques octets de données utilisateur par trame. Réfléchissez au protocole de transport le plus adapté à cette application, puis faites le calcul de l’overhead si l’on envoie la phrase "Salut vieux, ça marche les réseaux ? " (ne tenez pas compte de l’entête appli). Exercice 12 : Traduction d’adresses IPV4 (NAT)
La norme RFC 1631 (mai 1994) ('The IP Network Address Translator’), définit un principe général de traduction d’adresses IP. La traduction d'adresses peut être appliquée par différents types d’appareils dont la caractéristique principale est d’être située entre un réseau IPV4 privé et le réseau IPV4 global. La traduction au niveau des adresses IP s'applique à l'adresse source d'un datagramme IP en provenance du réseau privé et à destination du réseau public. De manière symétrique, la traduction est effectuée sur les datagrammes en provenance du réseau public (ou externe) vers le réseau privé (ou interne). La traduction d’adresse peut être réalisée de différentes façons qui sont examinées dans les questions suivantes. 1 NAT Statique :
Dans le mode NAT statique l’adresse IPV4 source privée est traduite en une adresse IPV4 source publique. Une adresse privée est donc associée de manière statique une seule adresse publique. Question 1 :
Que peut‐on faire avec une adresse publique que nous ne pouvons pas faire avec une adresse privée ? Une machine d’un réseau local possède une adresse IP (IP_M1). Elle fait une requête vers le site web (www.laposte.net) d’adresse IP_laposte. Ceci est réalisé par l’intermédiaire d’un routeur NAT dont les deux adresses IP sont : IP_privée et IP_public. Question 2 :
Dessiner l’architecture du réseau et toutes les @ IP sur un schéma. Question 3 :
Remplir le Tableau 2 en précisant l’adresse IP source et l’adresse IP destination à chaque envoi. Désignation de l’interface
Machine
@ IP source
@IP destination
Tableau 2 : Séquence en translation d'adresse statique Question 4 :
Quels sont les inconvénients de cette translation statique ? | 9 2 NAT Dynamique :
Dans ce cas, la traduction d’une adresse source IPV4 privée vers une adresse source IPV4 publique est complétée par la traduction du numéro de port. Note : Le protocole applicatif http utilise le port 80. Question 5 :
En quoi la translation de port permet de résoudre le problème lié à la translation statique (NAT statique)? Question 6 :
d’@ IP_M2. Compléter le schéma de la question 6 en ajoutant une machine dans le réseau local 2.1 Premier cas critique
Les deux machines font une requête sur le site web www.laposte.net. Elles utilisent le même port source (Port1). Ceci est un hasard mais nous permet de mettre en évidence un cas critique. Question 7 :
Remplir le Tableau 3 en précisant l’ @IP source, le port source, l’@IP destination et le port destination à chaque envoi. Interface Machine
@ IP source
Port Source
@IP destination
Port Destination
Tableau 3 : Séquence en translation d'adresse dynamique 2.2 Deuxième cas critique :
La machine d’@ IP_M2 fait deux requêtes simultanées à www.laposte.net . Ceci est effectué par l’intermédiaire de deux pages différentes d’un navigateur web. Question 8 :
Remplir le Tableau 3 en précisant l’ @IP source, le port source, l’@IP destination et le port destination à chaque envoi. | 10