1. Le modèle OSI en 7 couches simplifiées

Tu as déjà manipulé en Première les notions de client-serveur, de protocole et de routeur. Pour comprendre finement comment une communication réseau s'organise, on s'appuie sur un modèle de référence : le modèle OSI (Open Systems Interconnection). Il découpe toute communication réseau en 7 couches empilées, chacune assurant une fonction précise et s'appuyant sur les services de la couche immédiatement inférieure.

Définition

Pourquoi découper les communications en couches ? Parce que cela permet de rendre chaque fonction indépendante des autres : un constructeur peut faire évoluer sa couche physique (fibre, cuivre, Wi-Fi) sans toucher aux logiciels de la couche Application. Ce découpage facilite aussi le diagnostic de panne (on isole le problème couche par couche) et garantit l'interopérabilité entre équipements de marques différentes, dès lors qu'ils respectent les mêmes standards à chaque couche.

CoucheNomRôle en une phrase
7ApplicationFournit l'interface entre les logiciels utilisateurs (navigateur, messagerie) et le réseau.
6PrésentationMet en forme, chiffre et compresse les données pour qu'elles soient exploitables par l'application.
5SessionOuvre, maintient et ferme le dialogue entre deux machines qui communiquent.
4TransportDécoupe les données en segments et assure (ou non) leur acheminement fiable de bout en bout.
3RéseauDétermine le meilleur chemin grâce à l'adressage IP et au routage entre réseaux différents.
2Liaison de donnéesOrganise les bits en trames et gère l'adressage physique (MAC) au sein d'un même segment.
1PhysiqueTransporte les bits sous forme de signaux électriques, lumineux ou radio sur le support.

Retiens l'ordre : de la couche 1 (la plus proche du support physique) à la couche 7 (la plus proche de l'utilisateur). Les couches 1 à 3 concernent surtout le transport des données à travers le réseau ; les couches 4 à 7 concernent la fiabilité et le sens des échanges.

2. Adressage IP : IPv4, masque, réseau et machine

Définition

Une adresse IPv4 est codée sur 32 bits, regroupés en 4 octets (4 × 8 bits) séparés par des points et écrits en notation décimale pointée (ex. 192.168.1.10). Toute adresse IPv4 se décompose en deux parties : une partie réseau, identique pour toutes les machines d'un même réseau, et une partie machine (ou hôte), propre à chaque équipement. C'est le masque de sous-réseau qui fixe la frontière entre les deux parties.

Exemple : décomposition d'une adresse /24Adresse IP : 192.168.1.10 Masque : 255.255.255.0 (soit /24) En binaire : 192.168.1.10 -> 11000000.10101000.00000001.00001010 255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000 |------- partie réseau -------|-machine-| Partie réseau : 192.168.1.0 (24 premiers bits, fixés par le masque) Partie machine : .10 (8 derniers bits, valeurs de 1 à 254)
Exemple

Une machine possède l'adresse 172.16.5.20 avec un masque /16 (255.255.0.0).

  • Partie réseau (16 premiers bits) : 172.16.0.0
  • Partie machine (16 derniers bits) : hôte n° 5.20 au sein de ce réseau
  • Adresse de diffusion (broadcast) : 172.16.255.255
  • Nombre maximal de machines possibles : 216 − 2 = 65 534

3. Plan d'adressage pour un petit réseau

Concevoir un réseau, ce n'est pas seulement choisir une plage d'adresses : c'est organiser cette plage pour que chaque équipement ait une place cohérente et prévisible.

Méthode
  1. Choisir une plage d'adresses privée adaptée à la taille du réseau (ex. 192.168.1.0/24 pour moins de 254 postes).
  2. Réserver des adresses fixes aux équipements qui doivent toujours être joignables au même endroit : serveur, imprimante réseau, point d'accès Wi-Fi, routeur.
  3. Confier le reste de la plage au DHCP, qui attribuera automatiquement une adresse aux postes clients (élèves, visiteurs, appareils mobiles).
  4. Documenter le plan d'adressage dans un tableau tenu à jour, afin de faciliter la maintenance et le dépannage.
Exemple — salle informatique de 20 postes

Réseau retenu : 192.168.10.0/24

  • 192.168.10.1 : passerelle / routeur
  • 192.168.10.2 : serveur pédagogique (NAS)
  • 192.168.10.3 : imprimante réseau
  • 192.168.10.10 à 192.168.10.29 : les 20 postes élèves, en adresses fixes
  • 192.168.10.100 à 192.168.10.200 : plage DHCP pour les appareils mobiles et visiteurs

4. Installer et tester un serveur local

Un serveur local (serveur web pédagogique, NAS de partage de fichiers…) rend un service accessible à tous les postes du réseau, sans dépendre d'Internet.

Étapes générales
  1. Installer un logiciel serveur adapté au besoin (serveur web type Apache/Nginx, ou logiciel NAS pour le partage de fichiers).
  2. Configurer le service : port d'écoute, dossier racine ou dossiers partagés, comptes et droits d'accès.
  3. Attribuer au serveur une adresse IP fixe, cohérente avec le plan d'adressage établi.
  4. Depuis un autre poste du même réseau, accéder au service en saisissant l'adresse IP du serveur (et le port si nécessaire).
  5. Vérifier le bon fonctionnement et corriger si besoin (pare-feu qui bloque le port, câblage, configuration du service).
Exemple de test

Sur le serveur (adresse 192.168.10.2), on installe un mini-serveur web sur le port 8080. Depuis un poste élève (192.168.10.15), on ouvre un navigateur et on saisit http://192.168.10.2:8080 : la page d'accueil du serveur s'affiche, ce qui confirme que le service est accessible sur le réseau. On peut aussi tester un partage de fichiers en saisissant \\192.168.10.2\partage dans l'explorateur de fichiers.

5. VLAN, VPN et pare-feu

Sécuriser et organiser un réseau plus vaste (celui d'un établissement scolaire, par exemple) suppose de maîtriser trois notions complémentaires.

NotionDéfinition
VLANRéseau local virtuel qui segmente logiquement un même équipement physique (switch) en plusieurs réseaux séparés, sans câblage supplémentaire.
VPNTunnel chiffré qui permet à un utilisateur distant d'accéder au réseau de l'établissement de façon sécurisée, comme s'il y était physiquement connecté.
Pare-feuÉquipement ou logiciel qui filtre le trafic entrant et sortant selon des règles de sécurité définies.

Application scolaire : dans un lycée, on isole en VLAN distincts le réseau de l'administration (données confidentielles), la salle informatique (postes pédagogiques) et le Wi-Fi élèves (accès invité). Un même incident sur le Wi-Fi élèves (virus, saturation) ne peut alors pas se propager vers le réseau administratif.

6. Mini-projet : schéma et adressage d'un réseau d'établissement

Ce mini-projet annuel te demande de concevoir, sur le papier, l'architecture réseau complète d'un établissement scolaire.

Éléments à intégrer
  • Plusieurs salles ou services représentés par des VLAN distincts (administration, salle informatique, Wi-Fi élèves, vie scolaire…).
  • Un plan d'adressage cohérent : une plage IP différente par VLAN, sans chevauchement entre elles.
  • Un routeur/pare-feu central qui interconnecte les VLAN et filtre le trafic autorisé entre eux.
  • Des éléments de sécurité de base : mots de passe robustes sur les équipements, mise à jour du firmware, désactivation des services inutiles.
Schéma textuel simplifiéInternet | [Routeur / Pare-feu] 192.168.0.1 | [Switch principal] --- VLAN 10 Administration 192.168.10.0/24 --- VLAN 20 Salle informatique 192.168.20.0/24 --- VLAN 30 Wi-Fi élèves 192.168.30.0/24

Chaque VLAN dispose de sa propre plage d'adresses et de sa propre passerelle ; le routeur/pare-feu central décide quelles communications sont autorisées entre les VLAN (par exemple, interdire au Wi-Fi élèves d'atteindre le VLAN Administration).

🧠 À retenir

  • Le modèle OSI découpe la communication réseau en 7 couches indépendantes, de la couche Physique à la couche Application.
  • Une adresse IPv4 (32 bits, 4 octets) se décompose en partie réseau et partie machine grâce au masque de sous-réseau.
  • Le masque /24 (255.255.255.0) réserve les 3 premiers octets au réseau et le dernier aux machines.
  • Un plan d'adressage réserve des IP fixes aux serveurs et imprimantes, et confie le reste des adresses au DHCP.
  • Installer un serveur local suppose de le configurer puis de vérifier son accès depuis un autre poste via son adresse IP.
  • Le VLAN segmente logiquement un réseau, le VPN sécurise un accès distant, le pare-feu filtre le trafic selon des règles.
  • Concevoir le réseau d'un établissement, c'est articuler VLAN, plan d'adressage cohérent et sécurité de base autour d'un routeur/pare-feu central.
1

Associer chaque couche OSI à son rôle

Facile

Associe chaque couche du modèle OSI à la description qui lui correspond.

Couches : 1) Physique — 2) Liaison de données — 3) Réseau — 4) Transport — 5) Session — 6) Présentation — 7) Application

Descriptions :

  1. a. Achemine les bits sous forme de signaux électriques, lumineux ou radio.
  2. b. Assure le transport fiable (ou non) des segments de bout en bout.
  3. c. Gère l'adressage MAC et l'organisation des trames sur un même segment.
  4. d. Détermine le meilleur chemin grâce à l'adressage IP et au routage.
  5. e. Ouvre, maintient et ferme le dialogue entre deux machines.
  6. f. Met en forme, chiffre et compresse les données échangées.
  7. g. Constitue l'interface entre les logiciels utilisateurs et le réseau.
Correction
  1. 1 - a : la couche Physique transporte les bits sur le support (câble, fibre, air).
  2. 2 - c : la couche Liaison de données organise les trames et gère les adresses MAC localement.
  3. 3 - d : la couche Réseau route les paquets grâce à l'adressage IP.
  4. 4 - b : la couche Transport découpe et fiabilise (ou non) l'acheminement des segments.
  5. 5 - e : la couche Session gère l'ouverture et la fermeture du dialogue.
  6. 6 - f : la couche Présentation met en forme et chiffre les données.
  7. 7 - g : la couche Application est le point de contact avec les logiciels utilisateurs.
2

Décomposer une adresse IP à partir de son masque

Facile

Une machine possède l'adresse 192.168.4.130 avec le masque 255.255.255.192 (soit /26).

  1. Convertis le masque en binaire et indique combien de bits sont réservés à la partie réseau, puis combien à la partie machine.
  2. Détermine l'adresse du sous-réseau auquel appartient cette machine.
  3. Donne la plage d'adresses utilisables ainsi que l'adresse de diffusion (broadcast) de ce sous-réseau.
Correction
  1. Le masque /26 réserve 26 bits à la partie réseau et 32 − 26 = 6 bits à la partie machine, soit 26 = 64 adresses par sous-réseau.
  2. Avec des blocs de 64 adresses sur le dernier octet, les sous-réseaux possibles sont .0, .64, .128 et .192. L'adresse 130 se situe entre 128 et 191 : la machine appartient donc au sous-réseau 192.168.4.128/26.
  3. Adresses utilisables : de 192.168.4.129 à 192.168.4.190 ; adresse de diffusion : 192.168.4.191.
3

Concevoir un plan d'adressage pour 10 postes

Moyen

Un établissement dispose d'une petite salle informatique de 10 postes, d'un serveur pédagogique et d'une imprimante réseau. Propose un plan d'adressage complet : réseau retenu, masque, adresses fixes pour chaque équipement identifié, et éventuelle plage DHCP.

Correction (proposition)
  1. Réseau retenu : 192.168.20.0/24 (largement suffisant pour une dizaine de postes).
  2. 192.168.20.1 : passerelle / routeur.
  3. 192.168.20.2 : serveur pédagogique.
  4. 192.168.20.3 : imprimante réseau.
  5. 192.168.20.10 à 192.168.20.19 : les 10 postes élèves, en adresses fixes pour faciliter la maintenance.
  6. 192.168.20.100 à 192.168.20.150 : plage DHCP réservée aux appareils mobiles ou visiteurs, si le Wi-Fi est activé dans la salle.
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Analyser l'intérêt des VLAN dans un établissement scolaire

Difficile

Un lycée souhaite séparer, sur un seul commutateur physique central, le réseau de l'administration, les postes de la salle informatique et le Wi-Fi ouvert aux élèves. Explique pourquoi la mise en place de VLAN est pertinente dans ce scénario, en particulier du point de vue de la sécurité et de la performance, puis propose un découpage en VLAN accompagné d'un exemple de plan d'adressage associé.

Correction (éléments attendus)
  1. Sécurité : sans VLAN, tous les postes connectés au même switch appartiennent au même réseau logique et peuvent, en théorie, communiquer entre eux. Or le Wi-Fi élèves accueille des appareils personnels non maîtrisés par l'établissement : les isoler en VLAN empêche qu'un appareil infecté ou mal intentionné n'atteigne les données confidentielles de l'administration.
  2. Performance : chaque VLAN constitue un domaine de diffusion (broadcast) séparé. Réduire la taille de ces domaines limite le trafic de diffusion inutile reçu par chaque poste et améliore la réactivité du réseau, en particulier sur le VLAN de la salle informatique où les postes échangent des fichiers pédagogiques.
  3. Découpage proposé : VLAN 10 « Administration » (192.168.10.0/24), VLAN 20 « Salle informatique » (192.168.20.0/24), VLAN 30 « Wi-Fi élèves » (192.168.30.0/24).
  4. Rôle du routeur/pare-feu central : il interconnecte les trois VLAN et applique des règles de filtrage, par exemple : autoriser le VLAN Salle informatique à accéder au serveur pédagogique, mais interdire au VLAN Wi-Fi élèves d'atteindre le VLAN Administration.

QCM

10 questions · Correction immédiate

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0/10Répondues
Question 1/10
Combien de couches comporte le modèle OSI ?
Question 2/10
À quelle couche OSI appartiennent l'adressage IP et le routage ?
Question 3/10
Une adresse IPv4 est codée sur combien de bits ?
Question 4/10
Avec le masque 255.255.255.0 (/24), combien de bits sont réservés à la partie machine ?
Question 5/10
Dans un plan d'adressage, pourquoi réserve-t-on des adresses IP fixes aux serveurs ?
Question 6/10
Pour tester un serveur local installé sur le réseau, on...
Question 7/10
Qu'est-ce qu'un VLAN ?
Question 8/10
Un VPN permet principalement de...
Question 9/10
Le rôle principal d'un pare-feu est de...
Question 10/10
Dans le plan d'adressage 192.168.10.0/24 d'une salle informatique, quelle plage convient le mieux au DHCP pour les appareils mobiles ?