Adressage physique et logique

L'objectif de l'exercice est de comprendre comment à partir de la connaissance des adresses logiques (l'adresse IP) les hôtes communiquent avec leur adresses physiques (adresses MAC).

Réseau d'étude

Dans Packet Tracer, reproduire le réseau suivant :

Les adresses MAC sont attribuées automatiquement par Packet Tracer. Pour les voir, il faut utiliser l'outil loupe dans la barre d'outils latérale de droite puis cliquer sur un des hôtes.

Remarque : votre adresse MAC sera différentes de celle capturée ici.

La configuration des adresses IP se fait à partir de l'onglet "Desktop" des hôtes

Puis "IP Configuration"

Remarque : le masque de sous-réseau est déduit de l'adresse saisie.

En mode simulation, ne conserver que les protocoles ARP et ICMP

Depuis PC1, dans l'onglet Desktop, sélectionnez "Command Prompt"

Ping est un utilitaire universel (Windows, Linux, macOS) qui permet de tester la connectivité entre deux hôtes (fonctionne également sur Internet). Cet utilitaire utilise le protocole ICMP (Internet Control Message Protocol). Il suffit de saisir l'adresse IP du destinataire comme unique paramètre. Pour faire simple le protocole ICMP envoie  une chaîne de caractères au destinataire qui la renvoie à l'expéditeur.

Après la saisie du ping, utilisez le bouton "Capure/forward" pour observer les différents échanges entre PC1 et PC3.

Le résultat doit être positif, c'est à dire que PC3 doit répondre comme le montre la capture suivante

Remarque : la fenêtre "Event List" affiche la liste des événements capturés (appelés ici PDU pour Protocole Data Unit ou Unité de Données de Protocole), il est possible de voir le détail de chaque PDU en cliquant sur le carré de couleur de la colonne Info.

A partir du contenu détaillé des captures  ARP et ICMP, répondre aux questions suivantes :

Première capture

Le premier PDU capturé est un PDU ICMP

La capture suivante détaille les champs de la couche 3 du modèle ISO de l'ISO (ce modèle sera étudié en cours prochainement).

Cette couche concerne l'adressage logique (donc ici les adresses IP). L'adresse IP de destination (Dest. IP) est celle passée en paramètre à la commande ping.

Question n°3 : D'après cette capture, d'où provient l'adresse IP source (Src. IP) ?

La capture suivante détaille les champs de la couche 2 du modèle OSI de l'ISO.

Cette couche concerne l'adressage physique (donc ici les adresses MAC)

Remarque : Cliquez sur le bouton "Next Layer" pour l'obtenir.

Question n°4 : Que fait l'hôte pour déterminer l'adresse MAC du destinataire ? Trouve-t-il cette adresse ? Que fait-il alors ?

Deuxième capture

Cette PDU concerne le protocole ARP (Address Resolution Protocol ou Protocole de Résolution d'Adresse). Comme son nom l'indique ce protocole sert à résoudre (i.e faire correspondre) les adresses IP en adresse MAC. Le protocole ICMP à besoin de l'adresse MAC du destinataire mais il ne la connait pas (voir question précédente), il doit donc faire appel au protocole ARP qui se chargera de résoudre l'IP 192.168.0.3 en une adresse MAC. C'est pour cette raison que la PDU précédente est mise en attente le temps d'obtenir cette information.

La couche 2 reprend les adresses IP source et destination de la PDU précédente.

Question n°5 : D'où provient la première adresse MAC (avant le >>) ?

La capture montre une seconde adresse MAC particulière FFFF.FFFF.FFFF.. Cette adresse mise à la place de l'adresse MAC du destinataire est une adresse de diffusion (broadcast). Elle signifie que tous les hôtes qui recevront cette PDU doivent l'examiner.

Examinons en détail la PDU (onglet Outbound PDU details)

La partie Ethernet II (norme actuelle) reprend les adresses MAC du modèle OSI. On peut la comparer aux deux faces d'une enveloppe postale avec les adresses destination et source.

La partie ARP en couleur est intéressante. C'est le vrai contenu de la requette ARP (un peu comme le contenu d'une enveloppe papier).

C'est une sorte de fiche contenant les informations de l'expéditeur (@ MAC et @ IP) et celles du destinataire.

Question n°6 : Comment est-il précisé que l'adresse MAC est inconnue ? Qui devra remplacer cette information par la bonne ?

Les trois PDU suivantes sont identiques à cette première PDU ARP, elle se propage à travers le HUB jusqu'aux deux hôtes.

Question n°7 : Qu'indique la croix rouge clignotante sur l'enveloppe de PC2 ? Quelle est la cause de sa présence ?

Capture ARP de PC3 à Hub0

PC3 répond à PC1 par une PDU ARP. La partie intéressante est contenue dans l'onglet Inbound PDU Detail.

Question n°8 : Au niveau Ethernet d'où proviennent les deux adresses MAC ?

Au niveau ARP, on retrouve la fiche d'identité de la PDU précédente qui a été complétée.

Question n°9 : Elle est complète mais est différente de la précédente. En quoi est-elle différente ?

Capture ARP de Hub0 à PC2

Tout comme à l'aller, PC2 reçoit la PDU et la même croix rouge est présente.

Question n°10 : Pour quelle raison différente de celle de la question n°7 PC2 fait-il cela

Remarque : pour répondre à cette question il faut examiner l'onglet OSI Model de cette PDU

Capture ICMP

Après réception de la réponse à sa demande, PC1 reprend la construction de sa PDU ICMP.

Comparez le contenu de l'onglet "Outbound PDU Details" de la première PDU ICMP et de la deuxième.

Cette fois la partie de ping/pong peut réellement commencer. Observez l'aller et le retour (mouvement des enveloppes).

Question n°11 : Que fait PC2 à chaque fois ?

Vous comprenez pourquoi les HUB n'existent plus !

La réponse de PC3 est similaire à la question. Les adresses logiques et physiques sont justes inversées. Pourtant il existe une autre différence. Observez attentivement le détail des PDU ICMP de départ et d'arrivée notamment la partie ICMP,

Question n°12 : Quelle différence existe-t-il ?

Reste des captures ICMP

En poursuivant les captures vous constaterez que la partie de ping/pong se fait en 4 échanges. La couleur des enveloppes change à chaque nouvel échange.

Le résultat du ping dans la fenêtre "Command Prompt" le confirme

 

Question n°13 : Pourquoi n'y a-t-il plus d'échanges ARP entre chaque échange ICMP ?

L'utilitaire ARP

ARP est également le nom d'un utilitaire universel (tout comme ping). Depuis le "Command Prompt" de PC1, saisir arp -a

Cet utilitaire permet de visualiser le contenu du cache arp de l'hôte.
PC1 n'a plus à redemander l'adresse MAC de qui correspond à l'adresse IP de PC3 avant chaque ping.

Question n°14 : Que contient le cache arp de PC3 ? Est-ce normal ? Pourquoi ?

Remarque : Sur de vrais hôtes, le  cache à une durée de vie limitée. Les informations disparaissent automatiquement au bout de quelques secondes.

Il est possible de vider manuellement le cache par la commande arp -d