Réseaux : Adressage IPv4 et Sous-réseaux

Qu'est-ce qu'une adresse IPv4 ?

Pour communiquer sur un réseau, chaque machine possède une adresse IP unique. Une adresse IPv4 est en réalité un nombre de 32 bits (4 octets).

Pour nous, humains, elle s'écrit en notation décimale (ex: 192.168.1.15), mais pour la machine, elle ressemble à ceci :

11000000 . 10101000 . 00000001 . 00001111

Remarque

Il faut impérativement maîtriser les conversions binaire/décimal dans les deux sens. N'hésitez pas à vous entraîner si besoin : Exercices de conversion

Partie Réseau et Partie Hôte

Une adresse IP contient deux informations : l'identifiant du réseau et l'identifiant de la machine (l'hôte) dans ce réseau.

Pour séparer ces deux parties, on utilise souvent la notation CIDR. Par exemple, 192.168.1.15/24 signifie que les 24 premiers bits de l'adresse correspondent au réseau. Le reste correspond aux hôtes.

Cela définit le masque de sous-réseau : une suite de "1" pour le réseau et de "0" pour les hôtes. Pour un /24, le masque est :
11111111.11111111.11111111.00000000, soit 255.255.255.0 en décimal.

Adresse Réseau et Adresse de Diffusion

Dans chaque sous-réseau, deux adresses sont réservées et ne peuvent pas être attribuées à une machine :

L'adresse réseau : C'est la toute première adresse du bloc. Elle sert à identifier le réseau lui-même. (Tous les bits "hôte" sont à 0).
L'adresse de diffusion (broadcast) : C'est la toute dernière adresse du bloc. Elle sert à envoyer un message à toutes les machines du réseau. (Tous les bits "hôte" sont à 1).

Exemple avec 192.168.1.15 /24

Le masque /24 indique que les 3 premiers octets (192.168.1) sont fixes pour le réseau. Le dernier octet est pour les hôtes.

L'adresse réseau est 192.168.1.0
L'adresse de diffusion est 192.168.1.255

Les hôtes auront donc des adresses entre 192.168.1.1 et 192.168.1.254

Calcul du nombre d'hôtes

Si n est le nombre de bits réservés à la partie hôte, le nombre de machines utilisables est :

2ⁿ - 2
On retire 2 pour exclure l'adresse réseau et l'adresse de diffusion.
Pour un /24 (n=8), on a 2⁸ - 2 = 254 adresses disponibles (de .1 à .254).

Si on récapitule :

Élément	Notation Binaire	Notation Décimale
Adresse IP	11000000.10101000.00000001.00001111	192.168.1.15
Masque (/24)	11111111.11111111.11111111.00000000	255.255.255.0
Adresse du réseau	11000000.10101000.00000001.00000000	192.168.1.0
Adresse de diffusion	11000000.10101000.00000001.11111111	192.168.1.255

Autre exemple plus complexe

Lorsque le masque ne tombe pas "pile" sur un point (comme /8, /16 ou /24), rien ne change au niveau de la méthode. Mais cela ne saute pas aux yeux si on se contente de regarder les adresses en notation décimale.

Prenons l'adresse 172.18.45.100 /12. L'adresse du réseau est 172.16.0.0. Pour comprendre pourquoi, il est plus simple de passer par le binaire :

Élément	Notation Binaire	Notation Décimale
Adresse IP	10101100.00010010.00101101.01100100	172.18.45.100
Masque (/24)	11111111.11110000.00000000.00000000	255.240.0.0
Adresse du réseau	10101100.00010000.00000000.00000000	172.16.0.0
Adresse de diffusion	10101100.00011111.11111111.11111111	172.31.255.255

Les adresses des hôtes vont donc de 172.16.0.1 à 172.31.255.254 (2²⁰-2 = 1 048 574 adresses disponibles.

À retenir

Une adresse IP est une suite de 4 octets. Elle contient 2 informations : L'adresse du réseau, et l'adresse de l'hôte dans le réseau.
Il existe deux façons de différencier ces deux parties :
- La notation CIDR (par exemple 172.18.45.100 /12)
- Le masque de sous réseau : 1111 1111.1111 0000.0000 0000.0000 0000 = 255.240.0.0
Dans les deux cas, cela signifie que les douze premiers bits de cette adresse forment l'adresse réseau.
Un réseau possède toujours deux adresses réservées :
- L'adresse du réseau lui même : tous les bits de l'hôte à 0
- L'adresse de diffusion (broadcast) : tous les bits de l'hôte à 1
Un réseau dont n bits sont destinés aux hôtes peut donc contenir 2ⁿ-2 hôtes.