L'adressage IPv4 et le masque de sous-réseau

Tout ce chapitre découle de cette question. La réponse s'obtient par un calcul très simple, que toute machine fait avant chaque envoi, et la plupart des pannes d'adressage sont des cas où deux machines répondent différemment à la même question.

Une adresse coupée en deux

Une adresse IPv4 tient sur 32 bits, écrits en quatre nombres de 0 à 255 séparés par des points. Ces 32 bits ne forment pas un identifiant d'un seul tenant : ils se coupent en deux parties, et c'est le masque qui dit où passe la coupure.

Pour obtenir l'adresse du réseau, une machine ne fait pas une comparaison mais un calcul : un ET logique entre l'adresse et le masque, bit à bit. Tout bit de la partie machine est ramené à zéro, et ce qui reste est le réseau.

C'est exactement le geste décrit dans le chapitre d'architecture sur les masques binaires et les décalages, et ce n'est pas une analogie : un masque de sous-réseau est un masque binaire, employé pour la même raison, éteindre les bits dont on ne veut pas.

La colonne binaire montre ce que la notation décimale cache. Les 26 premiers bits sont recopiés à l'identique, les 6 derniers sont mis à zéro. Sur le troisième octet il ne se passe rien de visible ; c'est le quatrième qui bascule de 130 à 128.

Le masque décide qui est le voisin

Avant chaque envoi, une machine applique son masque à sa propre adresse et à celle de la destination. Si les deux calculs donnent le même réseau, elle émet directement sur le réseau local. Sinon, elle envoie à sa passerelle par défaut, un routeur chargé de faire suivre.

C'est tout le mécanisme, et il tient en une comparaison. Sa conséquence est moins évidente : deux machines qui portent le même masque sont d'accord, deux machines qui portent des masques différents peuvent être en désaccord sur leur propre voisinage.

Le cas du dernier commentaire est une panne courante, et elle est déroutante parce qu'elle n'est pas symétrique. Le poste croit son correspondant voisin et lui parle directement, le serveur croit le contraire et répond à son routeur. Selon la configuration du routeur, la conversation fonctionne à moitié, ou pas du tout, et les adresses semblent pourtant correctes.

Les adresses qui ne s'attribuent pas

Certaines plages ont un sens fixé, et les rencontrer renseigne immédiatement.

Une adresse en 169.254 est le message d'erreur le plus utile du réseau : elle dit qu'aucun serveur d'attribution automatique n'a répondu. Le problème n'est alors ni l'adresse ni le masque, mais ce qui devait les fournir, et le chapitre 7 y revient.

Les adresses privées sont réutilisables : le même 192.168.1.10 existe dans des millions de réseaux, sans conflit, parce qu'aucun routeur d'Internet n'accepte de les faire suivre. C'est ce qui a permis à IPv4 de tenir bien au-delà de ce que son espace d'adressage laissait prévoir, au prix d'une traduction en sortie que traite le chapitre 7.

Découper un bloc

Une organisation reçoit un bloc et doit le partager entre ses services. Le réflexe naturel est de découper en parts égales ; il est presque toujours mauvais, parce que les besoins ne sont pas égaux.

La méthode qui économise s'appelle le découpage à longueur variable : chaque sous-réseau reçoit la plus petite taille qui loge son besoin, et les grands sont placés en premier. Cet ordre n'est pas une commodité mais une nécessité : un sous-réseau doit commencer à une adresse multiple de sa taille, et placer un petit devant un grand casse cet alignement.

Basculer d'un mode à l'autre montre le coût du découpage uniforme : la liaison entre deux routeurs, qui n'a besoin que de deux adresses, en reçoit soixante-deux dont soixante ne serviront jamais. Le hachurage marque, dans chaque sous-réseau, la part que le besoin annoncé n'occupe pas.

Un plan réel comporte presque toujours des liaisons entre routeurs, qui ne portent que deux adresses et se taillent donc en /30. Elles sont nombreuses et minuscules, et c'est exactement ce que le découpage uniforme rend impossible.

La méthode de calcul

Trois questions reviennent constamment, et se traitent toujours dans le même ordre.

Quel est le réseau de cette adresse ? Poser l'adresse et le masque en binaire, faire le ET logique. En pratique, seul l'octet où le masque n'est ni 255 ni 0 demande un vrai calcul : la taille du sous-réseau y donne un pas, et l'adresse de réseau est le multiple de ce pas immédiatement inférieur.

Ces deux machines sont-elles voisines ? Calculer le réseau des deux, avec leurs masques respectifs et non un masque supposé commun. Un désaccord est en soi le diagnostic.

Quelle taille pour ce besoin ? Ajouter 2 au nombre de machines, puis prendre la puissance de deux immédiatement supérieure. Soixante postes demandent 62 adresses attribuables, donc un bloc de 64, donc un /26.

Mettre en pratique

Le découpage d'un réseau est le calcul le plus fréquent du métier, et le seul où une erreur d'une unité se paie par des machines qui ne communiquent pas.

L'écart entre les deux dernières réponses est l'argument entier du découpage à longueur variable : 112 adresses au lieu de 768, pour exactement les mêmes besoins. Sur un espace d'adressage privé cela paraît sans importance, et sur un espace public cela décide de ce qu'une organisation peut se permettre.