Topologies, OSI, TCP/IP, NetBEUI et équipements (PR19)

Ce que tu sauras faire, par écrit

L'épreuve pratique AMPCR se passe uniquement par écrit (consignes officielles 2026-2027/1, p. 3). Devant un schéma de réseau, un relevé ou une demande de client, on attend que tu raisonnes avec les couches : reconnaître une topologie et ses faiblesses, situer un protocole, une panne ou un équipement dans le modèle OSI, choisir le bon équipement et justifier ton choix. Tu dois savoir :

1. reconnaître les topologies bus, étoile, anneau et maillage, leurs avantages, leurs défauts et l'effet d'une panne ;
2. expliquer les 7 couches OSI, les 4 couches TCP/IP et l'encapsulation ;
3. lire une trame Ethernet et suivre les adresses MAC, IP et les ports TCP/UDP ;
4. distinguer protocole, service et équipement ;
5. situer NetBEUI, protocole historique non routable ;
6. choisir entre hub, répéteur, pont, switch, routeur, passerelle, modem et point d'accès ;
7. compter les domaines de collision et de diffusion (VLAN en complément) ;
8. suivre le chemin d'un paquet PC → switch → routeur → Internet ;
9. mener un diagnostic couche par couche.

Ce cours contient 3 procédures illustrées :

1. Choisir l'équipement adapté (5 étapes)
2. Suivre un paquet du PC à Internet (6 étapes)
3. Diagnostiquer couche par couche (6 étapes)

Exigences travaillées dans ce cours

• AP-23 (p. 6) — « Topologies de réseaux. »
• AP-29 (p. 6) — « Notions de base sur les protocoles (TCP/IP, OSI, NETBEUI…). »
• AP-31 (p. 6) — « Hub, switch, passerelle, routeur, modem. »

Ce sont trois exigences officielles (consignes, p. 6). Le bus coaxial est détaillé en PR16, l'installation en étoile en PR18, les adresses IP, masques et passerelles en PR20 et le dépannage réseau complet en PR24. La connexion directe de deux PC (PR21), les partages (PR23) et le Wi-Fi (PR25) seront approfondis dans leurs cours, publiés ensuite dans l'ordre du parcours.

Lien avec la théorie

Les mêmes notions sont présentées dans la théorie AMPCR : MC13 Fondamentaux réseau, MC14 Équipements réseau, MC21 TCP, UDP et ports et MC23 Switching et topologies. Ce cours-ci est pratique : schémas à compléter, relevés à analyser, équipements à choisir, comme dans un dossier d'examen.

Comment travailler ce cours

Lis les chapitres dans l'ordre : chacun donne ses objectifs, la théorie, la procédure professionnelle à rédiger, l'erreur fréquente, ce qu'on attend à l'écrit et un repère rapide, avec un renvoi vers les exercices liés. Étudie ensuite les cinq cas résolus, fais les 20 exercices corrigés (dont six schémas à compléter et cinq choix d'équipement ou de topologie), puis passe le mini-examen noté sur 20 dans l'onglet « Examen blanc ».

Important — les réseaux, adresses, relevés et captures de ce cours sont des supports fictifs construits pour s'entraîner (rédaction : octobre 2026). Les adresses publiques viennent des blocs réservés à la documentation (RFC 5737) ; les tailles d'en-têtes et les ports viennent des normes nommées dans les sources. Aucun exercice n'est une question officielle ni une question déjà posée par le Jury.

Objectifs : reconnaître une topologie sur un schéma, citer ses avantages et ses défauts, prévoir l'effet d'une panne.

1.1 Les quatre topologies

La topologie décrit la façon dont les équipements sont reliés.

1.2 Effet d'une panne, calculé sur les schémas

• étoile de 5 postes : un câble coupé isole 1 poste ; le switch central en panne isole les 5 ;
• étoile étendue (switch principal + deux switchs d'étage) : la panne d'un switch d'étage isole ses postes (PC4, PC5, PC6), pas ceux de l'autre étage ;
• bus de 4 postes : un câble coupé arrête les 4 postes (réflexions, PR16) ;
• anneau simple de 5 postes : une liaison coupée arrête les 5 ; anneau double : rebouclage, 0 poste isolé ;
• maillage complet de 4 routeurs (6 liaisons) : une liaison coupée isole 0 routeur, le trafic prend un autre chemin.

Nombre de liaisons : étoile = une par station ; anneau = une par station ; maillage complet de n équipements = n × (n − 1) ÷ 2 (5 sites : 10 ; 6 sites : 15).

1.3 Topologie physique et topologie logique

La topologie physique est le câblage ; la topologie logique est la façon dont les données circulent. Un hub Ethernet est câblé en étoile, mais tout poste reçoit tout : bus logique. Token Ring était câblé en étoile autour d'un concentrateur, avec un anneau logique. Aujourd'hui : étoile physique (ou étoile étendue) dans les bâtiments, maillage entre routeurs et sites.

Procédure professionnelle (à rédiger) : repérer sur le schéma l'équipement central ou le câble commun → nommer la topologie → dire ce qu'une coupure arrête → proposer une amélioration (étoile, chemin de secours).

Erreur fréquente : confondre « tout passe par un point central » (étoile) et « tout passe par un câble commun » (bus) ; oublier que l'étoile a un point unique de panne.

À l'écrit : « bus : bouchon absent → tout le segment s'arrête ; étoile : seul le poste du câble coupé est isolé ».

Repère rapide : bus = un câble commun · étoile = un câble par poste · anneau = de station en station · maillage = plusieurs chemins. Exercices liés : E04, E09, E20 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : situer un protocole, un équipement ou une panne dans le modèle OSI et dans le modèle TCP/IP.

2.1 Le modèle OSI à 7 couches

Le modèle OSI (norme ISO) découpe la communication en sept couches. Chaque couche rend un service à celle du dessus et utilise celle du dessous. C'est un outil de raisonnement : on s'en sert pour situer une panne et pour choisir un équipement.

Pour retenir l'ordre de 1 à 7 : Physique, Liaison, Réseau, Transport, Session, Présentation, Application.

2.2 Le modèle TCP/IP à 4 couches

La pile réellement utilisée sur les réseaux est TCP/IP ; son modèle compte quatre couches :

Procédure professionnelle (à rédiger) : pour un élément (protocole, équipement, panne), se demander ce qu'il manipule (bits, trames et MAC, paquets et IP, ports, données du service) → en déduire la couche OSI → donner la couche TCP/IP correspondante.

Erreur fréquente : réciter les sept noms sans savoir ce que fait chaque couche ; placer DNS ou DHCP à la couche réseau (ce sont des protocoles d'application, transportés par UDP).

À l'écrit : « le routeur lit l'adresse IP : couche 3, réseau (Internet en TCP/IP) ».

Repère rapide : 1 bits · 2 trames et MAC · 3 paquets et IP · 4 ports (TCP/UDP) · 7 services. Exercices liés : E06, E10 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : décrire l'encapsulation, lire une trame Ethernet et calculer la taille d'une trame.

3.1 Encapsuler et décapsuler

À l'émission, chaque couche ajoute son en-tête devant les données de la couche du dessus : données → segment (TCP) ou datagramme (UDP) → paquet (IP) → trame (Ethernet, avec un FCS à la fin) → bits. À la réception, chaque couche lit et retire son en-tête (décapsulation).

Avec les en-têtes sans option (TCP 20, UDP 8, IPv4 20, Ethernet 14 + FCS 4 octets) : 1 460 octets de données → segment 1 480 → paquet 1 500 (la MTU Ethernet, taille maximale du paquet) → trame 1 518 octets. Une trame transporte au moins 46 octets : en dessous, on ajoute un bourrage.

3.2 La trame Ethernet (IEEE 802.3)

• adresse MAC de destination (6 octets) : lue par le switch pour choisir le port ; FF-FF-FF-FF-FF-FF = diffusion à tout le réseau local ;
• adresse MAC source (6 octets) : apprise par le switch dans sa table MAC ;
• type (2 octets) : ce que transportent les données (0x0800 IPv4, 0x0806 ARP, 0x86DD IPv6) ;
• données : 46 à 1 500 octets ;
• FCS (4 octets) : contrôle d'erreur ; une trame abîmée est jetée.

Trame de 64 à 1 518 octets ; le préambule (8 octets) qui la précède n'est pas compté. Le détail des adresses MAC (format, constructeur) est en PR20.

Procédure professionnelle (à rédiger) : partir des données → ajouter l'en-tête de transport → l'en-tête IP → l'en-tête Ethernet et le FCS → vérifier le minimum (46 octets de données) et le maximum (1 500).

Erreur fréquente : oublier le FCS ; oublier le bourrage d'une petite trame ; compter le préambule.

À l'écrit : « 40 + 8 = 48 ; 48 + 20 = 68 ; 14 + 68 + 4 = 86 octets, pas de bourrage ».

Repère rapide : TCP 20 · UDP 8 · IP 20 · Ethernet 14 + 4 · trame 64 à 1 518. Exercices liés : E03, E11, E14 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : utiliser les adresses MAC et IP, le rôle d'ARP, les ports TCP/UDP ; ne pas confondre protocole, service et équipement.

4.1 Trois niveaux d'adresses

• adresse MAC (couche 2) : gravée dans la carte réseau, 6 octets ; elle ne sert qu'à l'intérieur d'un réseau local ;
• adresse IP (couche 3) : logique, choisie ou attribuée (DHCP) ; elle désigne le poste de bout en bout, d'un réseau à l'autre ;
• port (couche 4) : numéro qui désigne le programme dans le poste (443 pour un serveur web chiffré).

ARP fait le lien entre IP et MAC : pour envoyer une trame à 192.168.1.1, le poste diffuse « qui a l'adresse 192.168.1.1 ? » ; la box répond avec sa MAC, gardée dans la table ARP :

C:\> arp -a
Interface : 192.168.1.23 --- 0xb
  Adresse Internet      Adresse physique      Type
  192.168.1.1           a4-91-b1-07-3c-10     dynamique
  192.168.1.40          3c-52-82-1a-2b-07     dynamique
  192.168.1.255         ff-ff-ff-ff-ff-ff     statique

Capture fictive (présentation simplifiée) : arp -a sous Windows.

4.2 TCP ou UDP

TCP établit une connexion, numérote les données, attend des accusés de réception et renvoie ce qui est perdu : fiable (web, courrier, fichiers). UDP envoie sans connexion ni accusé : plus léger (DNS, DHCP, voix, vidéo en direct). Ports courants :

4.3 Protocole, service, équipement

On écrit « le service DHCP de la box (équipement) suit le protocole DHCP sur le port UDP 67 » — jamais « l'équipement DHCP » ni « le protocole switch ».

Procédure professionnelle (à rédiger) : pour chaque mot d'un rapport, se demander : est-ce une règle (protocole), une fonction rendue par un programme (service) ou un matériel (équipement) ? → réécrire la phrase avec le bon mot.

Erreur fréquente : croire que le switch lit les adresses IP ; appeler « protocole » un numéro de port ; ouvrir un port vers Internet « pour voir ».

À l'écrit : « l'envoi de courrier échoue : TCP 587 bloqué par le pare-feu (couche 4) ».

Repère rapide : MAC = dans le réseau local · IP = de bout en bout · port = le programme · ARP = IP → MAC. Exercices liés : E05, E12, E19 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : situer NetBEUI dans l'histoire des réseaux et expliquer pourquoi il ne traverse pas un routeur.

5.1 Ce qu'il faut savoir

• protocole de réseau local conçu par IBM puis adopté par Microsoft (années 1980-1990), transport de NetBIOS ;
• aucune adresse réseau : chaque poste est désigné par un nom NetBIOS de 15 caractères ;
• non routable : sans adresse réseau, il ne traverse pas un routeur et reste limité à un seul réseau local ;
• repose beaucoup sur la diffusion (broadcast) : bavard sur un grand réseau ;
• remplacé par TCP/IP : Windows XP ne l'installe plus, les systèmes actuels ne le proposent pas.

5.2 Comparaison avec TCP/IP

Un routeur choisit le chemin d'après l'adresse de réseau du destinataire. NetBEUI n'en a pas : il est non routable, et ses diffusions sont arrêtées par le routeur. Deux postes NetBEUI ne communiquent donc que dans le même réseau local. Dans un dossier d'examen, on le rencontre sur une installation ancienne à moderniser ; la réponse attendue est TCP/IP.

Procédure professionnelle (à rédiger) : repérer le protocole utilisé par l'application ancienne → vérifier si un routeur sépare les postes → expliquer le blocage (non routable) → proposer TCP/IP (mise à jour ou remplacement), avec sauvegarde et essai.

Erreur fréquente : chercher une panne de câble ou de routeur alors que le protocole lui-même ne peut pas traverser ; confondre NetBEUI (protocole) et NetBIOS (interface de noms, encore utilisée par-dessus TCP/IP).

À l'écrit : « NetBEUI : pas d'adresse réseau, non routable → bloqué par le routeur → passer le logiciel en TCP/IP ».

Repère rapide : NetBEUI = noms NetBIOS · diffusion · non routable · remplacé par TCP/IP. Exercices liés : E18 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : décrire le rôle et la couche de chaque équipement, choisir le bon équipement pour un besoin.

6.1 Les équipements

Passerelle : dans la configuration IP d'un poste, la passerelle par défaut est l'adresse du routeur de son réseau (souvent la box) ; au sens large, une passerelle traduit entre deux protocoles différents. La box réunit modem, routeur avec NAT, petit switch, point d'accès, serveurs DHCP et DNS.

6.2 Choisir l'équipement

Procédure professionnelle (à rédiger) : les cinq étapes ci-dessus — besoin, couche, équipement, chiffres, justification.

Erreur fréquente : acheter un switch pour relier deux réseaux IP ; garder un hub ; placer un répéteur Wi-Fi là où un point d'accès câblé est possible (un répéteur Wi-Fi divise souvent le débit).

À l'écrit : « deux réseaux IP → routeur (couche 3) ; passerelle des postes = adresse du routeur dans leur réseau ».

Repère rapide : répéteur, hub : 1 · pont, switch, point d'accès : 2 · routeur : 3 · modem : signal de la ligne. Exercices liés : E07, E15, E16, E17 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : compter les domaines de collision et de diffusion d'un schéma et dire ce que change chaque équipement.

7.1 Collision et diffusion

• un domaine de collision est la partie du réseau où deux émissions simultanées se brouillent (support partagé, semi-duplex) : un hub ou un répéteur ne sépare rien ; un switch, un pont ou un routeur sépare chaque port ; en duplex intégral sur un port de switch, il n'y a plus de collision ;
• un domaine de diffusion est la partie du réseau atteinte par une trame de diffusion (FF-FF-FF-FF-FF-FF, par exemple une question ARP ou DHCP) : seul le routeur l'arrête.

Comptage : chaque liaison d'un switch ou d'un routeur = un domaine de collision ; un hub et toutes ses liaisons = un seul domaine ; domaines de diffusion = interfaces du routeur (ici 7 et 2).

7.2 Complément : les VLAN

Un switch administrable peut découper ses ports en VLAN (réseaux locaux virtuels) : chaque VLAN est un domaine de diffusion séparé, comme un switch à part (par exemple un VLAN pour le personnel, un VLAN pour les invités). Pour passer d'un VLAN à l'autre, il faut un routeur (ou un switch de couche 3). C'est un complément, utile pour isoler un réseau d'invités ; le Wi-Fi invités est détaillé en PR25.

Procédure professionnelle (à rédiger) : numéroter chaque liaison → regrouper celles qui passent par un même hub → compter ; puis compter les interfaces du routeur (et les VLAN).

Erreur fréquente : croire qu'un switch sépare les diffusions ; compter un domaine par poste derrière un hub.

À l'écrit : « hub + 3 postes = 1 domaine de collision ; 2 interfaces de routeur = 2 domaines de diffusion ».

Repère rapide : hub : 1 domaine pour tout · switch : 1 par port · routeur : 1 diffusion par interface · VLAN : 1 diffusion par VLAN. Exercices liés : E13, E16 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : suivre un paquet du poste jusqu'à Internet et dire quelles adresses changent.

8.1 Local ou distant ?

Le poste compare l'adresse de destination à son réseau (adresse et masque, PR20) : - destination dans le réseau : trame envoyée directement au destinataire (ARP de sa MAC) ; - destination hors du réseau : trame envoyée à la passerelle par défaut (ARP de la MAC de la box) ; l'adresse IP de destination reste celle du serveur.

8.2 Le chemin

• le switch lit la MAC de destination et envoie la trame au seul port de la box : il ne change rien ;
• la box (routeur) retire la trame, lit l'IP, remplace l'IP source privée 192.168.1.23 par son adresse publique 203.0.113.45 (NAT), puis construit une nouvelle trame vers routeur de l'opérateur ;
• chaque routeur d'Internet refait la trame ; l'IP de destination 198.51.100.20 ne change pas.

Procédure professionnelle (à rédiger) : local ou distant → ARP de la bonne MAC → encapsulation → switch → routeur (NAT) → routeurs suivants ; écrire les adresses de chaque trame.

Erreur fréquente : mettre la MAC du serveur d'Internet dans la première trame ; croire que le switch change les adresses ; oublier le NAT.

À l'écrit : « trame 1 : MAC de destination = box (A4-91-B1-07-3C-10), IP de destination = serveur (198.51.100.20) ».

Repère rapide : MAC : change à chaque routeur · IP de destination : ne change pas · IP source : changée par le NAT de la box. Exercices liés : E01, E12 (séquence « Exercices corrigés »).

Objectifs : mener un diagnostic réseau couche par couche et le rédiger avec des preuves.

9.1 De bas en haut

On part de la couche 1 et on monte : une couche n'est examinée que si celle du dessous est prouvée correcte.

9.2 Lire les relevés

• voyant éteint → 1 ; voyant allumé mais port dans un mauvais VLAN → 2 ;
• adresse 169.254.x.x, passerelle vide ou sans réponse → 3 (adressage détaillé en PR20) ;
• ping du serveur réussi mais port du service fermé (Test-NetConnection -Port) → 4 ;
• adresse IP du serveur joignable mais nom introuvable (nslookup) → 7 (DNS) ;
• tout répond mais l'application refuse l'identifiant → 7.

Le dépannage complet (DHCP, DNS, box, opérateur) est en PR24.

Procédure professionnelle (à rédiger) : les six étapes ci-dessus ; à chaque couche, noter la preuve (« ping de la passerelle : réponse en 1 ms ») avant de monter.

Erreur fréquente : commencer par réinstaller l'application ; conclure « panne Internet » alors que le nom seul n'est pas résolu ; sauter une couche.

À l'écrit : « couches 1 à 3 correctes (preuves) ; port 443 fermé → couche 4, règle du pare-feu ».

Repère rapide : 1 voyant · 2 port et VLAN · 3 IP et passerelle · 4 port du service · 7 nom et application. Exercices liés : E02, E08, E19 (séquence « Exercices corrigés »).