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TCP/IP

( bis) Sous réseaux IPV6

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Avant :
Réseaux IP : V4
  
Suite :Ethernet:

 

Avertissement

Pour bien comprendre ce qui va suivre, une bonne pratique de l'écriture des nombres
dans les principales bases : 2 (binaire), 10 (décimale), et 12 (hexadécimale) est indispensable.

Il faut être capable de passer sans hésiter de l'une à l'autre.
Un cours complet avec exercices est à disposition sur ce même site.

Voyez ce cours ici si besoin : .


Pourquoi l'abandon progressif d'IPV4 ?
Le réseau mondial s'est considérablement agrandi,
ce qui a pour conséquences l'augmentation du nombre de machines reliées au réseau,
donc d'adresses d'hôtes .

Première conséquence.
Il faut augmenter le nombre d'adresses disponibles
.


Dans l'ensemble des adresses type IPV4, formées, par définition, de quatre octets chacune (4×8 = 32 bits)
Exemple : 192.168.32.25
on ne peut écrire qu'un nombre inférieur à : 232 = 4 294 967 296 adresses.
Et encore, certaines sont réservées (diffusion générale, etc...)

Ce nombre est devenu insuffisant.

Les adresses IPV6 comportent huit groupes de deux octets chacun.
Faisons les comptes : 8 × 2 × 8 = 128 bits.

2128 ~ 3 402 823 669 209 384 634 633 746 074 317 700 000 = combinaisons possibles !!!
(L'imprécision de ma calculatrice ne permet pas de déterminer les 5 derniers chiffres de ce nombre)
Celle associée à votre explorateur donne ceci :

Une quantité astronomique d'adresses possibles même par habitant de la Planète !!!

Deuxième conséquence.
Il faut simplifier les tables de routage de chacun des noeuds du réseau mondial.

Rappelons que chacun des noeuds d'un réseau maillé complexe.


est équipé d'un dispositif (Routeur)
permettant de rediriger les paquets de données qu'il reçoit et qui sont destinés à d'autres noeuds.

Pour cela, il dispose de tables de routage lui indiquant vers laquelle des voies disponibles il doit les rediriger.
C.à.d. par quel port de communication il doit les réémettre.

Ces tables de routage sont des mémoires internes au routeur,
dans lesquelles les adresses IP des diverses destinations possibles
sont mises en correspondance avec le port de sortie idoine du routeur.

Les routeurs disposent de divers types de logiciels de routage
permettent la constitution automatique de ces tables.

Une étude précise du routage est disponible sur ce même site ici :

Les deux systèmes IPV4 et IPV6 sont maintenus compatibles.
Nous aurons également à ré-éxaminer les entêtes IP correspondantes en IPV6


Adresses IPV6


1° Le format des adresses IP

Le protocole de couche "réseau" étudié jusqu'ici dans ce cours, est nommé "IPV4"
du fait qu'il utilisé des adresses IP au format de 4 octets. (4×8=32 bits)
Dans le langage courant, chaque adresse est traditionnellement exprimée en décimal.
Ex. : 192.168.32.25
C'est plus lisible que de l'exprimer en binaire !

En tant qu'exercice, je vous propose de traduire cette adresse en hexadécimal et binaire.
C'est une pratique courante pour un gestionnaire de réseau d'entreprise.
Contrôlez vos réponses en pointant ici :

2° Ecriture des adresses IPV6

Ce qui suit est conforme aux spécifications officielles
extraites du document RFC4291
diffusé par "Network Working Group" en Février 2006.

Voir également le site du CIDR (Classeless InterDomain Routing) ici :

Les adresses IPV6 s'écrivent sur huit groupes de deux octets chacun.

Ex. :
1fff:3abf:0a88:85a3:0013:000a:1fab:83c1

Les adresses sont écrites en hexadécimal.
Chacun des 8 groupes de 2 octets est séparé du suivant par " :
"
L'écriture hexadécimale est bien plus pratique que d'interminables suites de 0 et 1
mais également plus concise que 'écriture décimale due l'anvien IPV4.

Exercice : Traduire l'adresse IPV6 ci-dessus en binaire.
Cet exercice est courant dans la pratique
vu que les opérations de masquage ne sont pratiquables que sur des adresses écrites en biaire.
Réponse ici :
En tant qu'exercice, je vous propose de traduire l'adrese IPV6 ci-dessus en décimal.
C'est un pur exercice d'entraînement.
Cette conversion n'est jamais effectuée professionnellement.
Les résultats montrent que la notation décimale n'est guère adaptée à IPV6

Réponse en pointant ici :

Traitement des zéros non significatifs
(zéros précédant les chiffres significatifs)

Ils peuvent être omis jusqu'à 3 zéros consécutifs dans chaque groupe de 4 chiffres hexadécimaux (16 bits).
(pas plus de trois zéros par groupe de 4 chiffres, sinon il ne resterait plus rien !)

Exemple, l'adresse IPV6 suivante :
1fff:3abf:0a88:85a3:0013:000a:1fab:83c1
peut également être écrite :
1fff:3abf:a88:85a3:13:a:1fab:83c1


Notation abrégée des groupes de 4 chiffres hexadécimaux nuls

Les groupes de 4 chiffres hexadécimaux nuls peuvent être remplacés par deux points (" :: ")

Exemple : 3 écritures équivalentes :
1fff:0000:a88:85a3:13:0000:1fab:83c1
1fff:0:a88:85a3:13:0:1fab:83c1
1fff::a88:85a3:13::1fab:83c1

Finalement :
1fff::a88:85a3:13::1fab:83c1

Remarque générale :
J'ai souvent employé la formule "peuvent être remplacés"
pour indiquer que les remplacements indiqués ci-dessus ne sont pas obligatoires.
Leur seul but est de simplifier l'écriture.

Les adresses IPV6 écrites en décimal


Les fonctions écrites ci-dessous peuvent être utiles pour l'évaluation décimale des masques de sous-réseau.
(vous pouvez changer l'adresse IPV6 dans la case ci-dessous)

Adresse IPV6 à traiter

7
6
5
4
:?:?:?:?:?:?:?
?::?:?:?:?:?:?
?:?::?:?:?:?:?

?:?:?::?:?:?:?

3
2
1
0
?:?:?:?::?:?:?
?:?:?:?:?::?:?
?:?:?:?:?:?::?
?:?:?:?:?:?:?:
Attention au sens de notation.
P.ex. dans l'adresse suivante :
1fff:3abf:a88:85a3:13:a:1fab:83c1
le double octet d'indice 7 (poids leplus fort) est : 1fff
le double-octet d'indice 0 (poids leplus faible) est : 83c1
Nb de caractères
de l'adresse IPV6 entrée
 

Vous pouvez vérifier les valeurs affichées ci-dessus
sur une clacultte type "programmeur"
qui convertit Hexadécimal Décimal

1fff:3abf:a88:85a3:13:a:1fab:83c1

Hexadécimal
1fff
3abf
a88
85a3
13
a
1fab
83c1
Décimal
8191
15039
2696
34211
19
10
8107
33729

Réseaux & Sous-réseaux IPV6
Rappel

L'organisation d'un ensemble d'hôtes d'un réseau d'entreprise
en sous-réseaux, éventuellement en sous-sous-réseaux
permet une meilleure gestion & maintenance de l'ensemble.

L'espace contigu
d'adresses attribué pour l'ensemble,
étant divisé en segments d'adresses contiguës
attribués à chacun des sous-réseaux.

Et ainsi de suite, éventuellement,
pour une hiérarchisation plus poussée.

En fait, chacun des réseaux privés peut être considéré
comme un sous-réseau du réseau mondial.

Cette organisation hiérarchiqhe nécessite des règles sctrictes
auxquelles chacun doit se conformer sous peiine d'une panne généralisée.

Tant qu'un réseau privé d'entreprise n'accède pas au réseau public mondial (www),
son responsable peut créer autant de sous-réseaux qu'il le souhaite et les dimensionner à sa guise.


En particulier, il peut choisir lui-même les adresses IP qu'il attribuera aux différents hôtes de son réseau.
Pourvu qu'il veille à ce qu'e deux hôtes n'aient pas la même, ce qui cause un conflit, donc un dysfonctionnement.

Mais s'il se relie au réseau mondial,
il devra demander à un organisme gérant l'espace d'adresses IP modial,
l'attribution d'une, ou d'un ensemble d'adresses (généralement un segment d'adresses contigües
),
de telle manière à éviter ledit conflit.

Cet organisme existe : l ' IANA

Nous avons étudié les conventions en vigueur pour IPV4 en page précédente

Elles se basaient sur les Classes d'adresses : A,B,C,D.
Un coup d'oeil sur cette partie du cours ? Cliquez ici :
.

Mais avec IPV6 d'autres conventions prévalent.
Elles sont décrites à partir d'ici.

Les classes A,B,C,D d'adresses sont supprimées sous IPV6
Le système IPV6 adopte une manière plus souple d'attribuer des espaces d' adresses IP.

Des blocs d'adresses contiguës
peuvent être alloués par l'organisme international de gestion du réseau mondial
à un diffuseur public (réseau d'entreprise relié au réseau mondial. p.ex.)

Ces blocs sont définis par des symboles conventionnels
nommés "Préfixes de réseau"

Préfixes de réseau

Les adresses IPV6 allouées à un réseau ayant vocation à se se connecter au réseau mondial
sont désignées par des symboles conventionnels nommés "Préfixes de réseau"
ou "Préfixe" tout court.

Convention

Le préfixe est représenté sous la forme : Chne/n
Chne est une suite de chiffres héxadécimaus séparés par des ":"

Exemple, le préfixe : 2001:db8:1f89::/48

Équivalent à : 2001:db8:1f89:0:/48

Il est préférable de faire les opérations sur les expressions binaires des nombres.

Règle n° 1
Les n bits de poids le pus fort
de l'ensemble des adresses allouées par le préfixe
sont les mêmes.
(Le n est celui indiqué après la barre / du préfixe).
Les adresses diffèreront donc uniquement
par leurs (128-n) bits de poids faible
( les (128-n) bits de droite )

Règle n° 2
Ces n bits de poids fort des adresses du réseau
sont les n bits de poids fort (n bits de gauche)
de la chaîne de chiffres hexadécimaux
séparés par des ":" qui précède la barre / du préfixe

Un exemple ?

Préfixe : fe80::/10
c.à.d : fe80:0:/10

Quelques rappels utiles pour la suite ?
  • ne adresse IPV6 comporte 128 bits
  • un chiffre en hexadécimal (0...9,a,b,...f) représente 4 bits
  • un nombre en hexadécimal à 2 chiffres (1a, ou f3, etc) représente un octet (8 bits)
  • un nombre en hexadécimal à 4 chiffres (fe80) représente un double-octet (16 bits) ( Word)
  • une adresse IPV6 (128 bits) comporte 8 groupes de 16 bits (8x16=128)

Rerpenons l'exemple : fe80:0:/10

Le préfixe en binaire

1111 1110 1000 0000 0000 0000
  f
   e    8    0    0    0  

En rouge les 10 bits de poids fort du préfixe

Adresse la plus basse ?

1111 1110 1000 0000 0000 0000...idem pour compléter à 128 bits
  f
   e    8    0    0    d    b    8    1     f    8    9    0    0    etc...

fe80:0:0:0:0:0;0;0 (huit groupes de quatre hexadécimaux ( 8x16 bits = 128 bits)

(On fait remarquer ici qu'un zéro dans une adresse IPV6 occupe 2 octets( 00hex )
comme tout autre double-octet de cette adresse)

  Adesse basse : fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000  

La convention de simplification des adesses IPV6 ("::" pour : ":00:")
n'est as utilisée ici pour plus de clarté.


Adresse la plus haute ?
Les 10 bits de poids fort du préfixe sont conservés.
Le reste (128-10 =118 bits) est mis à 1

1111 1110 1011 1111 1111 1111...etc...
  f
   e    b   f    f    f    f ...etc

  Adesse haute : f
ebf:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff   


Une remarque

Pur le préfixe : fe80:0:/10 nous avons dit :

  • Adresse la plus basse  : fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
  • Adresse la plus haute : febf:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff  

Les double-octets de poids fort de ces adreses sont respectivement : fe80 et febf

Une erreur fréquemment commise consiste à penser
que le préfixe ( ici fe80 ) est commun à toutes les adresses du réseau.



Non !
C'est le nombre "n" de bits de poids fort de ce préfixe
qui est commun à toutes les adresses du réseau.
C'est différent, comme nous allons le voir dans des exemples par la suite.

C'est trompeur, certes.
C'est pourquoi il est indispensable de travailler en binaire
dans ce type de problèmes.

Exercices

1° Déterminer le segment d'adresses (plus basse et plus haute) que représente le préfixe suivant  Présixe : a:d1:db:85:7c:0:0/38 Réponse ici : :

2° Même question pour le préfixe : 2000::/3 Réponse ici :

3° Même question pour le préfixe : fc00::/7 Reponse ici :

4° Même question pour le préfixe : fe80::/10 ? Réponse ici :
 

Certains préfixes d'adresses IPV6 jouent des rôles particuliers :

Préfixes
Signification
::/8
Adresses réservées
2000::/3
Adresses unicast (hôte à hôte) routables sur Internet.
fc00::/7
Adresses locales uniques.
Adresses allouées utilisables seulement sur réseau privé.
Elles ne sont pas routables sur Internet.
fe80::/10
Adresses lien local : Utilisées exclusivement en interne dans un sous-réseau.
ff00::/8
Adresses multicast (multidiffusion) destinées à tout un groupe d'hôtes du réseau.

Calculs automatisés des préfixes de sous-réseau IPV6

Les calculs sur les préfixes sont, comme nous venons de le voir, assez minutieux et propices aux erreurs.
Ils peuvent être automatisés. C'est ce que nous allons faire à partir d'ici.

On opère par des opérations de masquage.

c.à.d. ?.

Pour obtenir la partie de poids fort d'un préfixe,
(on sait qu'elle formera les n bits de poids fort de toute adresse du sous-réseau)
on réalise une opération logique : le "et bit-à-bit" . ( bitwise and)

Reprenons l'exemple, déjà vu ci-dessus, du préfixe : fe80:0:/10

Le préfixe "fe80:0:/10" en binaire

1111 1110 1000 0000 0000 0000
  f
   e    8    0    0    0    

En rouge les 10 bits de poids fort du préfixe

Pour obtenir la partie commune (de poids fort) à toutes les adresses d'un sous-réseau
lorsqu'on dispose de l'une d'entre-elles,
il suffit d'opérer un "et bit-à-bit"
entre :
  • le préfixe (n bits à 1) complété par des zéros à droite pour atteindre les 128 bits
    Nous l'appelerons désormais le "masque"

  • l'adresse donnée.

Exemple

Le préfixe "fe80:0:/10" en binaire complété par des 0 à droite (le masque)

1111 1110 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
  f
   e    8    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0

Une adresse quelconque de ce sous-réseau

1111 1110 10xx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
  f
   e    8    X    X    X    X    X    X    X    X    X    X    X    X    X

Ci-dessous le ET bit à bit de du masque et de cette adresse

1111 1110 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
  f
   e    8    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0

fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000hexadécimal

C'est aussi la plus basse des adresses du sous-réseau.

N.B.
La convention de simplification des adesses IPV6 ("::" pour : ":00:")
n'est pas utilisée ici pour plus de clarté.


En bref :
Les bits de l'adresse correspondant aux "1" du masque sont conservés.
Les bits correspondant aux "0" du masque sont remplacés par des "0"

A = AdresseIPV6
MSK = Masque
Ab = la plus basse des adresses du sous-réseau

Ab = A & MSK

Le masque MSK est facile à calculer en fonction du nombre n de "1" qu'il contient.
Rappelons que c'est le nombre après la barre / dans l'adresse IPV6

MSK = (2(n+1) - 1)×2(128-n)    

Les noms sous les cases ('NBhex, NBdec,MSKhex...etc...) sont utilisés par le logiciel pour les désigner.
Ils permettront aux amateurs de codage de suivre les programme annexés.
1° Adresses & masques
Exemple sur un seul double-octet (16 bits)

Double-octet (base 16)

NBhex

Double-octet (base 10)
NBdec
Double-octet (base 2)
NBbin
Double-Octet
en hexadécimal
Double-octet
en décimal
Double-octet
en binaire (16bits)
(Zéros précédants non représentés)
Choisir sa conversion
Entrée Hexadécimale :
RBnbHx
Entrée Décimale :
RBnbDec
Entrée binaire :
RBnbBin
Vous entrerez le nombre
dans la case correspondant à votre choix
Revenir

aux nombres de départ.
Ci-dessus :
Vous devez choisir par les "boutons-radio", la base de numération (hexadécimale, décimale ou binaire)
avec laquelle vous souhaitez entrer le double-octet à masquer
Ci-dessous :
Entrez seulement le nombre de "1" du masque
Masque en hexadécimal
   
Entrer ici le nb.de "1" du masque

nCarMSK
D-Octet masqué

MSKge


Valeur du Masque en hexadécimal

MSKhex

Valeur du masque en décimal
MSKdec
En binaire (16 bits)
MSKbin

Pour l'informatique :
Nom du formulaire dans le programme
: FormMasqueWord
Noms des fenêtres de saisie ou d'affichage inscrits sous ces fenêtres



2° Calculs des adresses mini et maxi
pour les hôtes du sous-réseau


Notation CIDR
Entrer ici un préfixe IPV6
Adrin1
Le masque en clair

Propr1out
Les 8 double-octets du préfixe ci-dessus
traduits en valeurs décimales

TablMSK
Pour contrôle visuel du préfixe proposé initialement.
hexadécimal
2001
db8
1f89
0
décimal
8193
3512
8073
0
Plus basse adresse du sous-réseau
(Conv. IPV6)

PBadr
Plus haute adresse du sous-réseau
(hexadécimal)

PHadr
Nombre d'adresses du sous-réseau.
La plus basse et la plus haute, spéciales, comprises.

nbADR
La notation abrégée des adresses IPV6 (:0: remplacé par :: etc...) n'a pas été retenue pour plus de clarté.
Ci-dessous une calculatrice utilitaire
Permettant d'évaluer le nombre de '1' du masque (précédé de \ dans le préfixe)
correspondant à un nombre donné d'adresses possibles dans le sous-réseau.
Ce nombre est toujours une puissance de 2,
mais vous pouvez entrer un nombre quelconque,
la machine trouvera le nombre correct d'adresses le plus proche de celui qui a été entré.
Explications ici :

ENTREZ ICI
Le nombre min. d'adresses souhaitées
NbAdrSouh

Nombre d'adresses du plus petit
sous-réseau
capable

NbAdrSSpro

Nombre de "1" du masque correspondant
(Une adresse IPV6 comporte 128 bits)

nb1MSK

Rappel : le nb de '1' du masque
diminue si la capacité du sous-réseau croît
Pour l'informatique :
Nom du formulaire dans le programme
: FProprMSK1
Noms des fenêtres de saisie ou d'affichage inscrits sours ces fenêtres

Explications ici :    

 

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