Avant d'aborder les adresses IP, il faut savoir de quels équipements est composé un réseau, ce que chacun fait exactement, et à quelle couche du modèle OSI il opère.
Le modèle OSI découpe les communications réseau en 7 couches. On lit du bas vers le haut : les couches basses s'occupent du physique (les bits sur le câble), les couches hautes s'occupent des applications. Chaque couche ne parle qu'à la couche immédiatement au-dessus et en dessous.
| # | Couche | Unité de données (PDU) | Rôle | Protocoles / Équipements |
|---|---|---|---|---|
1 |
Physique | Bits | Transmission des signaux électriques, optiques ou radio sur le support | Câbles, fibre, RJ45, Hub, Répéteur |
2 |
Liaison de données | Trame | Adressage MAC, accès au medium, détection d'erreurs sur un lien direct | Ethernet, 802.11 → Switch L2, Bridge |
3 |
Réseau | Paquet | Adressage logique (IP), routage entre réseaux différents | IP, ICMP, OSPF, BGP → Routeur, Switch L3 |
4 |
Transport | Segment / Datagramme | Communication de bout en bout, contrôle de flux et fiabilité | TCP (fiable), UDP (rapide) |
5 |
Session | Message | Établissement, gestion et fermeture des sessions entre applications | NetBIOS, RPC, sessions SQL |
6 |
Présentation | Message | Encodage, compression, chiffrement des données | TLS/SSL, JPEG, ASCII, XML |
7 |
Application | Message | Interface avec les applications utilisateur | HTTP, FTP, DNS, SMTP, DHCP |
Le modèle OSI a été créé par l'ISO en 1984 pour standardiser les communications réseau. À l'époque, chaque constructeur avait son propre système incompatible avec les autres.
En pratique, Internet utilise le modèle TCP/IP qui ne compte que 4 couches : Accès réseau (OSI 1+2), Internet (OSI 3), Transport (OSI 4) et Application (OSI 5+6+7). Le modèle OSI reste la référence pédagogique car il découpe plus finement les responsabilités — très utile pour diagnostiquer « à quelle couche se situe le problème ? ».
Lorsqu'une application envoie des données, chaque couche du modèle OSI ajoute son propre en-tête (et parfois une remorque) autour du bloc reçu de la couche supérieure : c'est l'encapsulation. À la réception, chaque couche retire l'en-tête qui lui correspond (dé-encapsulation) avant de transmettre le contenu à la couche suivante.
Les réseaux sont classés par portée géographique. Certains sont complètement autonomes et isolés (SAN, PAN), d'autres sont interconnectés via des équipements spécifiques pour former Internet.
| Type | Portée | Technologies | Accès Internet | Exemples concrets |
|---|---|---|---|---|
| PAN | ~10 m | Bluetooth, USB, Zigbee, NFC | Non directement — via l'hôte | Oreillette, montre, clavier sans fil |
| LAN | Bâtiment / campus | Ethernet, Wi-Fi 802.11 | Via routeur / box FAI | Réseau maison, bureau, école |
| MAN | Ville | Fibre métro 10G/100G | Oui (backbone régional) | Réseau municipal, campus multi-sites |
| WAN | Pays / monde | MPLS, SD-WAN, liaisons louées | C'est Internet lui-même | Internet, réseau entreprise multi-sites |
| SAN | Data center | Fibre Channel, iSCSI | Non — isolé volontairement | Baies de stockage, NAS haute performance |
| CAN | Campus | Fibre inter-bâtiments | Via FAI raccordé au campus | Université, hôpital, zone industrielle |
Répète le signal électrique sur tous ses ports sans intelligence. Il ne connaît pas les adresses MAC et diffuse tout à tout le monde.
Imaginez une pièce où 10 personnes doivent communiquer, mais il n'y a qu'un seul microphone partagé. Si deux personnes parlent en même temps, personne ne comprend rien — c'est une collision. Tout le monde doit se taire, attendre un temps aléatoire, puis réessayer.
Un switch, en revanche, c'est comme donner à chaque personne son propre téléphone avec une ligne privée. Chacun peut parler et écouter en même temps (full-duplex), sans interférer avec les autres. Voilà pourquoi le hub a disparu.
Apprend les adresses MAC dans sa table CAM et achemine les trames uniquement vers le port de destination. Chaque port est un domaine de collision indépendant.
Fait tout ce que fait un switch L2, plus il route des paquets IP entre VLANs directement via des ASICs matériels (wire-speed).
Achemine les paquets IP entre réseaux différents en consultant sa table de routage. Sépare les domaines de broadcast.
Le PoE (Power over Ethernet IEEE 802.3) alimente électriquement des équipements via le câble réseau, sans prise secteur. Idéal pour caméras IP, téléphones VoIP, AP Wi-Fi.
Filtre le trafic selon des règles ACL. Peut être matériel (Cisco ASA, Fortinet) ou logiciel (iptables).
Convertit les signaux radio Wi-Fi en trames Ethernet filaires. Fait le pont (bridge) entre les clients sans fil et le réseau câblé LAN. La box FAI intègre un AP Wi-Fi.
PC1 envoie à PC2 → PC3 et PC4 reçoivent aussi
PC1 envoie à PC2 → PC3/PC4 ne reçoivent rien
La manière dont les données circulent sur un lien réseau dépend du mode de communication utilisé :
Sur un hub, tous les appareils partagent le même segment électrique. Avant d'envoyer des données, chaque appareil utilise CSMA/CD : il écoute d'abord le câble (carrier sense). Si deux appareils émettent en même temps, il y a collision : les deux détectent le conflit, s'arrêtent, attendent un délai aléatoire, puis réessaient. Ce mécanisme n'existe qu'en half-duplex.
Sur un switch, chaque port est un segment indépendant. Il n'y a plus de collision et le mode full-duplex est possible, ce qui double le débit effectif.
| Critère | Half-duplex | Full-duplex |
|---|---|---|
| Direction | Un seul sens à la fois | Les deux sens simultanément |
| Équipement | Hub | Switch |
| Collisions | Oui (CSMA/CD) | Non |
| Débit effectif | ÷2 (partagé) | 100% dans chaque sens |
| Analogie | Talkie-walkie | Téléphone |