Adressage IPv4 — masques, CIDR, subnetting

Fiche de référence sur l’adressage IPv4 : à consulter pour les TP, les évaluations et les révisions du pôle réseau. Elle reprend les notions fondamentales (adresses, masques, classes, CIDR), la méthode de subnetting pas à pas, et la configuration réseau côté Linux. Les exemples s’appuient sur un scénario d’entreprise fictif.

1) Définition — Qu’est-ce que l’adressage IPv4 ?

L’adressage IPv4 (Internet Protocol version 4) est le système qui attribue à chaque équipement connecté à un réseau IP un identifiant numérique unique : l’adresse IP. Cette adresse permet de localiser la machine sur le réseau et de router les données vers la bonne destination.

Une adresse IPv4 est un nombre de 32 bits (4 octets) écrit en notation décimale pointée : 4 nombres de 0 à 255 séparés par des points.

Exemple : 192.168.10.50

Soit 32 bits au total.

En binaire : 11000000 . 10101000 . 00001010 . 00110010

Chaque octet peut prendre une valeur entre 0 (00000000) et 255 (11111111).

2) Structure d’une adresse IPv4

Toute adresse IPv4 se décompose en deux parties :

• Partie réseau (Network ID) : identifie le réseau auquel la machine appartient. Toutes les machines d’un même réseau partagent cette partie.
• Partie hôte (Host ID) : identifie la machine spécifique au sein du réseau. Chaque machine a une valeur différente.

La frontière entre les deux parties est déterminée par le masque de sous-réseau.

Analogie postale :

• Partie réseau = nom de la rue
• Partie hôte = numéro de la maison

3) Classes d’adresses

Historiquement, les adresses IPv4 étaient réparties en classes. Cette classification est aujourd’hui largement remplacée par le CIDR, mais reste utile pour comprendre les bases.

Remarque : la plage 127.x.x.x est réservée au loopback (voir section 5).

4) Adresses privées RFC 1918

La RFC 1918 définit trois plages d’adresses réservées pour un usage interne (LAN). Ces adresses ne sont pas routables sur Internet : elles ne sortent pas du réseau local sans traduction (NAT).

Pourquoi les adresses privées existent :

Les adresses IPv4 publiques sont limitées (environ 4,3 milliards). Avec la croissance d’Internet, il n’y en a pas assez pour tous les équipements. Les adresses privées permettent à chaque organisation de créer son propre plan d’adressage interne sans consommer d’adresses publiques. Le mécanisme NAT (Network Address Translation) traduit les adresses privées en adresse publique pour accéder à Internet.

Pour l’entreprise fictive ITECH OCÉAN : on utilise la plage 10.0.0.0/8 car elle offre un espace d’adressage suffisant pour les 4 sites avec marge de croissance.

5) Adresses spéciales

Certaines adresses IPv4 ont un rôle particulier et ne peuvent pas être attribuées à des machines.

À retenir : dans tout sous-réseau, les deux adresses extrêmes (réseau et broadcast) sont réservées. C’est pour ça qu’on retire 2 dans le calcul des hôtes utilisables.

6) Notation CIDR

CIDR = Classless Inter-Domain Routing (routage inter-domaines sans classe).

La notation CIDR s’écrit avec un /préfixe après l’adresse IP. Le préfixe indique le nombre de bits à 1 dans le masque (= bits réservés à la partie réseau).

Exemple : 192.168.10.0 /24 signifie que les 24 premiers bits désignent le réseau et les 8 bits restants désignent les hôtes.

Tableau de conversions courantes

Formules :

• Nb total d’adresses = 2 ^ (32 - préfixe)
• Nb adresses utilisables = 2 ^ (32 - préfixe) - 2

Astuce conversion CIDR → décimal :

Pour les masques du dernier octet, la valeur de l’octet = 256 - taille du bloc. Exemple : /26 → bloc de 64 → 256 - 64 = 192 → masque : 255.255.255.192

7) Le masque de sous-réseau

Rôle

Le masque de sous-réseau est un filtre de 32 bits qui sépare la partie réseau de la partie hôte. Les bits à 1 désignent la partie réseau, les bits à 0 désignent la partie hôte.

Fonctionnement : AND logique

Pour trouver l’adresse réseau à partir d’une IP et d’un masque, on effectue un ET logique (AND) bit à bit.

Exemple détaillé :

Adresse IP :  192.168.10.67       = 11000000.10101000.00001010.01000011
Masque /26 :  255.255.255.192     = 11111111.11111111.11111111.11000000
              ──────────────────────────────────────────────────────────
AND logique:  192.168.10.64       = 11000000.10101000.00001010.01000000
              = adresse reseau

Règles du AND :

Exemples de masques courants

8) Le subnetting

Définition

Le subnetting (sous-réseautage) consiste à diviser un réseau IP en sous-réseaux plus petits. L’objectif est d’organiser le réseau, de limiter le trafic broadcast, de renforcer la sécurité et d’optimiser l’utilisation des adresses.

Algorithme pas-à-pas

Étape 1 — Identifier le besoin Combien d’adresses IP utilisables faut-il dans ce sous-réseau ? Compter tous les équipements (postes, serveurs, imprimantes, bornes WiFi, caméras, etc.) + prévoir une marge d’évolutivité.

Étape 2 — Trouver la puissance de 2 suffisante Trouver le plus petit n tel que 2^n >= besoin + 2 (on ajoute 2 pour l’adresse réseau et le broadcast).

Étape 3 — Calculer le masque Longueur du préfixe CIDR = 32 - n Convertir en masque décimal si besoin.

Étape 4 — Calculer les adresses du sous-réseau

• Adresse réseau = première adresse du bloc (tous les bits hôte à 0)
• Première utilisable = adresse réseau + 1
• Dernière utilisable = broadcast - 1
• Broadcast = dernière adresse du bloc (tous les bits hôte à 1)

Étape 5 — Vérifier et documenter

• Le nombre d’adresses utilisables couvre le besoin
• Pas de chevauchement avec un autre sous-réseau
• L’adresse réseau et le broadcast ne sont pas attribués

Exemple détaillé — Site principal (siège ITECH OCÉAN)

Besoin : 51 équipements (30 postes + 3 serveurs + 4 imprimantes + 6 bornes WiFi + 8 caméras) Avec marge d’évolutivité (doublement des postes) : 30 + 30 + 3 + 4 + 6 + 8 = 81 machines → on dimensionne pour ~81.

Etape 1 : besoin = 81 machines
Etape 2 : 81 + 2 = 83 → 2^7 = 128 >= 83 → n = 7
Etape 3 : 32 - 7 = 25 → masque /25 → 255.255.255.128
Etape 4 :
   Reseau :            10.0.1.0
   Premiere utilisable: 10.0.1.1
   Derniere utilisable: 10.0.1.126
   Broadcast :          10.0.1.127
Etape 5 : 126 utilisables >= 81 besoin → OK, marge de 45 adresses
          Prochain sous-reseau possible : 10.0.1.128 → pas de chevauchement

Exemple rapide — Petit sous-réseau liaison routeur

Besoin : 2 adresses (2 interfaces routeur)

2 + 2 = 4 → 2^2 = 4 → n = 2
Masque : /30 → 255.255.255.252
Reseau : 10.0.0.0
Utilisables : 10.0.0.1 et 10.0.0.2
Broadcast : 10.0.0.3

9) Configuration réseau Linux

Netplan — syntaxe YAML complète

Netplan est l’outil de configuration réseau par défaut sur Ubuntu (18.04+). On édite un fichier YAML dans /etc/netplan/ puis on applique.

Fichier type : /etc/netplan/01-netcfg.yaml

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp0s3:                        # nom de l'interface reseau
      dhcp4: no                    # desactiver DHCP
      addresses:
        - 10.0.1.100/24            # adresse IP / masque CIDR
      routes:
        - to: default              # route par defaut
          via: 10.0.1.1            # passerelle
      nameservers:
        addresses:
          - 8.8.8.8                # DNS primaire
          - 8.8.4.4                # DNS secondaire

Règles YAML importantes :

• Indentation en espaces uniquement (jamais de tabulations)
• Chaque niveau = 2 espaces
• Les tirets (-) introduisent des éléments de liste
• Respecter la casse (minuscules)

Commandes de diagnostic

10) Passerelle par défaut

Rôle

La passerelle par défaut (default gateway) est l’adresse IP du routeur qui permet à une machine d’envoyer des paquets vers des réseaux qu’elle ne connaît pas directement. Quand une machine veut communiquer avec une IP qui n’est pas dans son sous-réseau, elle envoie le paquet à la passerelle.

Analogie

La passerelle, c’est comme la porte de sortie d’un bâtiment. Si tu veux parler à quelqu’un dans ton bâtiment (ton sous-réseau), tu vas directement le voir. Si tu veux parler à quelqu’un dans un autre bâtiment (un autre réseau), tu passes par la porte de sortie (la passerelle) qui te dirige vers le bon endroit.

Configuration

Dans netplan, la passerelle se configure dans la section routes :

routes:
  - to: default
    via: 10.0.1.1       # adresse IP du routeur

Convention courante : la passerelle prend souvent la première (.1) ou la dernière (.254) adresse utilisable du sous-réseau.

Pour vérifier la passerelle configurée :

ip route
# Sortie attendue :
# default via 10.0.1.1 dev enp0s3

11) Plan d’adressage IPAM

Qu’est-ce que c’est ?

IPAM = IP Address Management. C’est une méthode de documentation et de gestion de l’attribution des adresses IP dans une organisation. En pratique, c’est un tableau qui recense chaque sous-réseau, chaque plage d’adresses et chaque équipement avec son IP.

Pourquoi c’est indispensable ?

• Éviter les conflits d’adresses (deux machines avec la même IP)
• Faciliter le dépannage (savoir quelle IP correspond à quel équipement)
• Permettre l’évolutivité (voir les plages encore disponibles)
• Documenter l’infrastructure pour les collègues et la maintenance
• Prouver la conformité au cahier des charges (preuve C06)

Structure type d’un plan IPAM

Tableau 1 — Vue d’ensemble par site

Tableau 2 — Détail par équipement

12) Diagnostic réseau

Méthodologie couche par couche

Quand un problème réseau survient, on suit une méthode systématique du plus proche au plus lointain.

Étape 1 — Couche physique

• Le câble est-il branché ?
• Le lien est-il UP ? (ip link show)
• Le voyant de la carte réseau est-il allumé ?

Étape 2 — Configuration IP

• L’interface a-t-elle une adresse IP ? (ip a)
• L’adresse IP est-elle correcte (conforme au plan IPAM) ?
• Le masque est-il correct ?

Étape 3 — Passerelle locale

• La route par défaut est-elle configurée ? (ip route)
• Le ping vers la passerelle fonctionne-t-il ? (ping 10.0.1.1)
• Si échec : problème de config locale ou passerelle indisponible

Étape 4 — Destination distante

• Le ping vers une machine d’un autre sous-réseau fonctionne-t-il ?
• Si échec après étape 3 OK : problème de routage sur le routeur ou config du site distant

Étape 5 — Résolution DNS (si applicable)

• Le ping par nom échoue mais le ping par IP fonctionne ? → problème DNS
• Vérifier la config nameservers dans netplan

Schéma de diagnostic

Cable OK ?
  └→ NON : rebrancher / tester cable
  └→ OUI : IP configuree ?
              └→ NON : configurer netplan + apply
              └→ OUI : ping passerelle ?
                          └→ NON : verifier IP/masque/gateway
                          └→ OUI : ping distant ?
                                      └→ NON : verifier routage
                                      └→ OUI : tout fonctionne

13) Erreurs fréquentes et pièges

14) Vocabulaire essentiel