IPv4, MAC, masques et passerelles — configuration et diagnostics écrits (PR20)

Ce que tu sauras faire, par écrit

L'épreuve pratique AMPCR se passe uniquement par écrit (consignes officielles 2026-2027/1, p. 3) : tu ne configureras pas de carte réseau devant le jury, mais tu dois savoir lire, calculer, configurer sur papier et justifier. À partir d'un plan, de relevés de commandes et de symptômes, tu sais :

1. lire un plan de réseau et y repérer cartes, switch, routeur, passerelle, DHCP et DNS ;
2. relever et interpréter une adresse MAC, une adresse IPv4, un masque, une passerelle et un DNS (ipconfig /all, ip addr, ip route) ;
3. calculer réseau, diffusion, plage d'hôtes et nombre d'hôtes ; convertir masque ↔ préfixe ; dire si deux postes sont dans le même sous-réseau ;
4. configurer un poste (Windows, Linux) et rédiger un plan d'adressage cohérent ;
5. diagnostiquer un défaut d'adressage (APIPA, DNS, masque, passerelle, doublon…) en justifiant chaque test ;
6. rédiger le compte rendu de l'intervention.

Exigence officielle travaillée dans ce cours

• AP-30 (p. 6) — « L’adressage IP, les adresses MAC, l’identification d’une adresse MAC et d’une adresse IP. »

C'est le cœur du cours. Il prépare aussi, sans les traiter entièrement : la passerelle et le routeur (AP-31, PR19), la connexion de deux machines en direct (AP-28, approfondie en PR21), le mini-réseau (AP-38, PR21/PR18) et le dépannage d'accès au réseau et à Internet (AP-37 et AP-32, PR24).

Complément pédagogique (hors liste officielle des pp. 5-6, signalé comme tel) :

• AP-C01 (complément pédagogique) — « Rédiger une réponse écrite de technicien : décrire une intervention étape par étape et justifier chaque choix. »

Lien avec la théorie

Les notions de base sont présentées dans la théorie AMPCR : MC16 IPv4, MC17 Masques et CIDR, MC18 Réseau et broadcast, MC19 DHCP et MC20 DNS, ARP et ICMP. Ce cours-ci est pratique : relevés, plans, calculs écrits, configuration et diagnostic, comme dans un dossier d'intervention.

Comment travailler ce cours

Lis les sections dans l'ordre, refais les calculs des figures à la main, puis étudie les cinq cas résolus. Fais les 20 exercices corrigés (ici ou dans « S'entraîner », correction après envoi), puis passe le mini-examen noté sur 20 dans l'onglet « Examen blanc ».

Important — les réseaux, relevés, captures et adresses MAC de ce cours sont des supports fictifs construits pour s'entraîner ; la présentation réelle des commandes varie selon la version du système. Toutes les valeurs d'adressage ont été calculées et vérifiées par programme. Aucun exercice n'est une question officielle ni une question déjà posée par le Jury.

1.1 Les pièces d'un réseau local

• Carte réseau (interface) : la « prise » réseau du poste (Ethernet ou Wi-Fi). Chaque carte a une adresse MAC et reçoit une configuration IP. Un portable a souvent deux cartes (Ethernet et Wi-Fi) : il faut relever la bonne interface.
• Liaison : câble Ethernet (paire torsadée, PR15) ou liaison Wi-Fi (PR25) jusqu'au switch ou au point d'accès.
• Switch : relie les équipements du même réseau local ; il transmet les trames d'après les adresses MAC. Il ne change rien à l'adressage IP.
• Routeur : relie des réseaux différents (le réseau local et Internet, ou deux sous-réseaux). Son adresse côté réseau local est la passerelle par défaut des postes. À la maison ou en PME, la « box » est à la fois routeur, switch, point d'accès Wi-Fi, serveur DHCP et relais DNS.
• Serveur DHCP : distribue automatiquement adresse, masque, passerelle et DNS.
• Serveur DNS : traduit un nom (www.exemple.be) en adresse IP.

Dans le réseau de référence : réseau 192.168.10.0/24, passerelle 192.168.10.1, serveur DHCP et DNS 192.168.10.5, étendue DHCP 192.168.10.100 à 192.168.10.199. PC-01 a reçu 192.168.10.101/24 de ce serveur.

1.2 Connectivité physique et connectivité logique

Deux niveaux à toujours séparer dans un diagnostic :

• physique : le lien existe-t-il ? (câble branché, voyant allumé, port du switch actif, Wi-Fi associé, carte activée) ;
• logique : l'adressage permet-il d'échanger ? (bonne adresse, bon masque, bonne passerelle, bon DNS, pas de doublon).

Un câble parfait ne corrige pas un mauvais masque ; une adresse parfaite ne sert à rien si le câble est débranché. On vérifie d'abord le physique, puis le logique.

2.1 À quoi sert une adresse MAC

L'adresse MAC (adresse physique) identifie une carte réseau sur le réseau local. Le switch s'en sert pour transmettre les trames au bon port. Elle compte 48 bits, écrits en 12 chiffres hexadécimaux (0-9, A-F), groupés par 2 : 3C-52-82-1A-2B-01 sous Windows, 3c:52:82:1a:2b:01 sous Linux — c'est la même adresse.

• Les 3 premiers octets (OUI) identifient en principe le fabricant ; les 3 derniers numérotent la carte. L'adresse gravée par le fabricant est en principe unique (unicité administrative).
• Mais une MAC peut être modifiée par logiciel, et de nombreux appareils utilisent des MAC aléatoires (« adresse privée » du Wi-Fi des téléphones et de Windows) ou virtuelles (machines virtuelles). On les reconnaît au bit U/L à 1 dans le premier octet : deuxième chiffre hexadécimal 2, 6, A ou E (ex. DA-7F-3E-91-0C-55).

2.2 Relever une adresse MAC

• Windows : ipconfig /all, ligne « Adresse physique » (de la bonne carte) ; aussi getmac.
• Linux : ip link ou ip addr, ligne link/ether.
• Imprimante, box : page de configuration, étiquette, interface web.
• À distance, dans le même réseau : ping de l'adresse IP, puis arp -a (Windows) ou ip neigh (Linux) qui associe IP et MAC. Limite : l'ARP ne voit que le réseau local ; derrière un routeur, on ne lit que la MAC… du routeur.

À retenir — MAC ≠ IP : la MAC identifie une carte sur le lien local, l'adresse IP situe un poste dans un réseau et permet de le joindre au-delà du routeur. MAC ≠ identité : une MAC se lit et se modifie ; elle n'identifie ni une personne ni un appareil de façon fiable, et le « filtrage MAC » n'est pas une protection sérieuse.

3.1 Une adresse sur 32 bits

Une adresse IPv4 compte 32 bits, écrits en quatre octets de 0 à 255 séparés par des points (notation décimale pointée) : 192.168.10.101. Une valeur comme 192.168.10.256 ou 192.168.10 n'est pas une adresse IPv4 valide.

Elle comporte deux parties :

• une partie réseau (commune à tous les postes du même réseau) ;
• une partie hôte (propre à chaque poste).

C'est le masque (section 4) qui dit où passe la frontière.

3.2 Adresses particulières d'un réseau

• Unicast : l'adresse d'un seul poste (cas normal).
• Adresse de réseau : partie hôte entièrement à 0 (192.168.10.0 en /24). Elle désigne le réseau, jamais un poste.
• Adresse de diffusion (broadcast) : partie hôte entièrement à 1 (192.168.10.255 en /24). Un paquet envoyé à cette adresse est reçu par tous les postes du réseau ; jamais un poste.

3.3 Plages à reconnaître immédiatement

• Privées (RFC 1918) : 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 (de 172.16.0.0 à 172.31.255.255) et 192.168.0.0/16. Utilisables librement dans un réseau local, non routées sur Internet (la box les traduit par NAT, vu en PR24).
• Bouclage (loopback) : 127.0.0.1 (en fait tout 127.0.0.0/8) : le poste lui-même ; un ping 127.0.0.1 teste la pile TCP/IP, pas la carte ni le câble.
• Lien local / APIPA : 169.254.0.0/16. Windows s'attribue une telle adresse quand aucun serveur DHCP ne répond : le poste ne joint alors que d'autres postes en 169.254.
• 0.0.0.0 : adresse non spécifiée ; selon le contexte, « pas encore d'adresse » (client DHCP au démarrage) ou « toutes les adresses / route par défaut » (0.0.0.0/0). Jamais l'adresse d'un poste.
• Publiques : toutes les autres adresses ordinaires, routées sur Internet.

Classement calculé de quelques adresses :

• 10.45.2.1 → Privée (RFC 1918) (réseau d'entreprise).
• 172.20.0.9 → Privée (RFC 1918) (réseau d'entreprise).
• 192.168.0.254 → Privée (RFC 1918) (box domestique).
• 172.32.0.9 → Publique (routable sur Internet) (juste hors de 172.16/12).
• 192.169.1.1 → Publique (routable sur Internet) (juste hors de 192.168/16).
• 169.254.12.7 → Lien local (APIPA) (poste sans bail DHCP).
• 127.0.0.1 → Bouclage (loopback) (le poste lui-même).
• 0.0.0.0 → Non spécifiée (0.0.0.0) (pas encore d'adresse).

Piège fréquent — 172.32.0.9 et 192.169.1.1 ne sont pas privées : la plage 172.16/12 s'arrête à 172.31.255.255, la plage 192.168/16 à 192.168.255.255.

4.1 Le masque : des 1 pour le réseau, des 0 pour l'hôte

Le masque a lui aussi 32 bits : des 1 sur toute la partie réseau, puis des 0 sur la partie hôte. 255.255.255.0 = 24 bits à 1 puis 8 bits à 0 : on l'écrit aussi /24 (notation CIDR, « préfixe »). Un masque valide est contigu : tous les 1 à gauche, puis uniquement des 0. 255.255.255.160 (10100000) ou 255.255.0.255 ne sont pas des masques valides.

Valeurs possibles d'un octet de masque : 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255 (0 à 8 bits à 1).

4.2 Réseau et diffusion par le ET logique

• Adresse de réseau = adresse ET masque, bit à bit (1 ET 1 = 1, sinon 0).
• Diffusion = adresse de réseau avec tous les bits d'hôte à 1.
• Plage d'hôtes = de réseau + 1 à diffusion − 1.
• Nombre d'adresses = 2^(bits d'hôte) ; hôtes usuels = ce nombre − 2.

Exemple calculé, 192.168.10.77/27 : dernier octet 01001101 ET 11100000 = 01000000 = 64. Réseau 192.168.10.64, diffusion 192.168.10.95, hôtes 192.168.10.65 à 192.168.10.94 (30).

Méthode examen — sans binaire, pour un préfixe entre /25 et /30 : taille du bloc = 256 − dernier octet du masque (/26 : 256 − 192 = 64). Le réseau est le multiple du bloc juste en dessous de l'octet de l'adresse ; la diffusion = réseau + bloc − 1. Écris toujours ce raisonnement : le correcteur note la démarche.

4.3 Les préfixes à connaître

• /24 = 255.255.255.0 → bloc de 256 adresses, 254 hôtes usuels.
• /25 = 255.255.255.128 → bloc de 128 adresses, 126 hôtes usuels.
• /26 = 255.255.255.192 → bloc de 64 adresses, 62 hôtes usuels.
• /27 = 255.255.255.224 → bloc de 32 adresses, 30 hôtes usuels.
• /28 = 255.255.255.240 → bloc de 16 adresses, 14 hôtes usuels.
• /30 = 255.255.255.252 → bloc de 4 adresses, 2 hôtes usuels.

Compléments (hors cas ordinaires) : /31 = 255.255.255.254, 2 adresses, utilisé seulement pour des liaisons point à point entre routeurs (les deux adresses servent d'hôtes) ; /32 = 255.255.255.255, une seule adresse (une machine précise, dans une route ou une règle de pare-feu). Ne les propose pas pour un réseau de postes.

Piège fréquent — ne confonds pas nombre total d'adresses (64 en /26) et hôtes usuels (62) : l'adresse de réseau et la diffusion ne s'attribuent pas.

5. CIDR : convertir et comparer

• Masque → préfixe : compter les bits à 1 (255 = 8, 192 = 2…) ; 255.255.255.224 = 24 + 3 = /27.
• Préfixe → masque : /26 = 24 + 2 → dernier octet 11000000 = 192 → 255.255.255.192.

• Deux postes communiquent sans routeur seulement s'ils sont dans le même réseau, avec le même masque. On calcule le réseau de chacun :

• 192.168.10.70/24 et 192.168.10.100/24 : réseaux 192.168.10.0 et 192.168.10.0 → même sous-réseau, communication directe.

• 192.168.10.70/26 et 192.168.10.100/26 : réseaux 192.168.10.64 et 192.168.10.64 → même sous-réseau, communication directe.

Si les masques diffèrent, chaque poste raisonne avec son masque : l'un peut voir l'autre comme local et l'autre le voir comme distant (exercice E05) ; on corrige toujours pour que tout le réseau ait le même masque.

6. La passerelle par défaut

Quand un poste envoie un paquet, il compare l'adresse de destination à son propre réseau :

• destination dans son réseau (route locale) → envoi direct (ARP pour trouver la MAC, puis le switch) ;
• destination hors de son réseau → envoi à la passerelle par défaut (route par défaut, 0.0.0.0/0), c'est-à-dire au routeur, qui fait suivre.

Règles de cohérence :

• la passerelle doit être dans le même sous-réseau que le poste (sinon elle est injoignable) ;
• c'est l'adresse réelle du routeur sur ce réseau (192.168.10.1 ici) ;
• deux postes du même réseau communiquent même sans passerelle ; la passerelle ne sert qu'à sortir du réseau.

À retenir — passerelle ≠ DNS. La passerelle achemine les paquets vers les autres réseaux ; le DNS traduit les noms en adresses. Sur une box, c'est souvent la même adresse, mais ce sont deux rôles différents.

7. Le DNS

Le DNS traduit www.exemple.be en une adresse IP. Le poste interroge le serveur DNS noté dans sa configuration (192.168.10.5 pour PC-01).

• Test par adresse IP (ping 9.9.9.9) : vérifie l'acheminement.
• Test par nom (ping www.exemple.be, nslookup www.exemple.be) : vérifie en plus la résolution.

Si le ping par IP répond et le ping par nom échoue, Internet fonctionne : c'est la résolution de noms qui est en panne (DNS erroné, serveur DNS arrêté, nom mal écrit). Dire « Internet est en panne » serait faux.

8. Le DHCP

• DORA : Discover (le client cherche un serveur par diffusion), Offer (proposition), Request (le client demande l'offre), Acknowledge (confirmation).
• Bail : l'adresse est prêtée pour une durée ; le client la renouvelle avant l'expiration (ipconfig /all montre « Bail obtenu » et « Bail expirant »).
• Options : le serveur fournit aussi masque, passerelle et DNS. Une erreur dans ces options touche tous les postes en DHCP.
• Dynamique ou statique : postes en DHCP (simple, sans doublon) ; serveurs, imprimantes, NAS, routeur en adresse fixe hors de l'étendue ou en réservation DHCP (le serveur donne toujours la même adresse à une MAC donnée).
• Sans réponse DHCP, Windows passe en APIPA (169.254.x.y/16, sans passerelle) : c'est un symptôme (pas de bail), pas une cause. Câble débranché, port, VLAN, serveur arrêté ou étendue pleine sont autant de causes possibles : il faut tester.

Dans le réseau de référence, PC-01 a reçu 192.168.10.101, masque 255.255.255.0, passerelle 192.168.10.1 et DNS 192.168.10.5 du serveur 192.168.10.5.

9. Windows : relever, renouveler, tester

Commandes de lecture (ne modifient rien) :

• ipconfig : adresse, masque, passerelle de chaque carte ;
• ipconfig /all : en plus MAC, DHCP activé ou non, bail, serveur DHCP, DNS ;
• ping <adresse ou nom> : l'hôte répond-il ? (4 essais) ;
• tracert <adresse ou nom> : par quels routeurs passe le paquet, et où il s'arrête ;
• nslookup <nom> : quel serveur DNS répond et quelle adresse il donne ;
• arp -a : correspondances IP ↔ MAC connues sur le réseau local ;
• route print : table de routage (route par défaut = 0.0.0.0 masque 0.0.0.0).

Commandes qui modifient l'état (à annoncer à l'utilisateur, coupure brève possible) :

• ipconfig /release : rend le bail DHCP (le poste perd son adresse) ;
• ipconfig /renew : redemande un bail ;
• ipconfig /flushdns : vide le cache DNS du poste.

Configuration : Paramètres réseau → options de la carte → Propriétés → « Protocole Internet version 4 (TCP/IPv4) » : « Obtenir une adresse IP automatiquement » (DHCP) ou « Utiliser l'adresse IP suivante » (fixe).

10. Linux : relever et configurer

• ip addr (ou ip a) : interfaces, état UP/DOWN, MAC (link/ether), adresse/préfixe (inet 192.168.10.104/24), diffusion (brd 192.168.10.255) ;
• ip route : route par défaut (default via 192.168.10.1) et route locale (192.168.10.0/24) ;
• ping -c 4 <cible> (sous Linux, ping continue sans fin si on n'indique pas -c) ;
• ip neigh : voisins connus (équivalent de arp -a) ;
• resolvectl status ou resolvectl dns si le système utilise systemd-resolved ; sinon le fichier /etc/resolv.conf indique les DNS.

Temporaire ou persistant : sudo ip addr add … ou sudo ip route add default via … modifient la configuration jusqu'au redémarrage seulement (utile pour un test). La configuration persistante se fait avec l'outil de la distribution : NetworkManager (interface graphique ou nmcli) sur la plupart des postes de travail, Netplan sur Ubuntu serveur, d'autres fichiers ailleurs. Il n'y a pas de commande universelle : on indique l'outil utilisé.

Méthode examen — dans une réponse écrite, recopie la valeur relevée puis l'interprétation : « ipconfig /all : IPv4 169.254.37.112, masque 255.255.0.0, pas de passerelle → adresse APIPA, aucun bail DHCP ». Une commande citée sans interprétation ne rapporte presque rien.

11. Construire un plan d'adressage

Un plan d'adressage est le tableau de référence du réseau : pour chaque équipement, son nom, son adresse, son masque, sa passerelle, son DNS, son mode (DHCP, fixe, réservation) et souvent sa MAC. Démarche :

1. Choisir le réseau : une plage privée, de taille suffisante (postes + imprimantes + équipements + passerelle + marge) ; /24 pour un petit réseau.
2. Réserver des zones : par exemple .1 pour le routeur, .2 à .49 pour les adresses fixes (serveurs, imprimantes, NAS, points d'accès), .100 à .199 pour l'étendue DHCP.
3. Paramètres communs : même masque, même passerelle, même DNS pour tous.
4. Contrôler : pas de doublon, pas d'adresse de réseau ni de diffusion, aucune adresse fixe dans l'étendue DHCP, passerelle dans le réseau.
5. Documenter le plan et le tenir à jour.

Plan du réseau de référence (contrôlé par programme : aucune erreur) :

• Routeur (passerelle vers Internet) : 192.168.10.1/24, adresse fixe.
• SRV-01 (serveur DHCP et DNS) : 192.168.10.5/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 127.0.0.1, adresse fixe.
• PC-01 (poste, DHCP) : 192.168.10.101/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 192.168.10.5, DHCP.
• PC-02 (poste, DHCP) : 192.168.10.102/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 192.168.10.5, DHCP.
• PC-03 (poste, DHCP) : 192.168.10.103/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 192.168.10.5, DHCP.
• PC-04 (poste Linux, DHCP) : 192.168.10.104/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 192.168.10.5, DHCP.
• NAS-01 (stockage, adresse fixe) : 192.168.10.20/24, passerelle 192.168.10.1, DNS 192.168.10.5, adresse fixe.

12. Relier deux PC directement

Pour relier deux PC sans switch ni box (copie de données, test) :

• Câble : les cartes actuelles gèrent presque toujours l'Auto MDI-X : un câble droit suffit (un câble croisé fonctionne aussi). Les voyants de lien confirment le physique.
• Adressage : les deux postes dans le même réseau, même masque, adresses différentes — par exemple 192.168.1.10/24 et 192.168.1.20/24. Aucune passerelle n'est nécessaire (il n'y a pas de routeur) ; aucun DNS : on utilise les adresses IP.
• Sans DHCP, deux postes Windows en automatique finissent chacun en APIPA (169.254.x.y/16) et peuvent communiquer entre eux, mais une configuration fixe est plus claire.
• Pare-feu : il peut bloquer le ping (ICMP) et le partage ; autoriser ces flux sur le profil réseau plutôt que tout désactiver.
• Tests : lien, ipconfig, ping dans les deux sens, accès au partage.

Piège fréquent — accuser le câble quand les voyants sont allumés et que les adresses sont dans deux réseaux différents. Le câble et l'adressage sont deux couches distinctes.

13.1 Démarche : du plus proche au plus lointain

1. Lien : voyant, message « câble réseau débranché », Wi-Fi associé, carte activée, bonne interface (Ethernet ou Wi-Fi ?).
2. Relevé : ipconfig /all ou ip addr + ip route : IP, masque, passerelle, DNS, DHCP.
3. ping 127.0.0.1 : pile TCP/IP.
4. ping de sa propre adresse : adresse bien attribuée.
5. ping d'un voisin ou de la passerelle : réseau local.
6. ping d'une IP distante, tracert pour situer l'arrêt : routage.
7. ping d'un nom, nslookup : DNS.

Compléments : arp -a / ip neigh (la passerelle a-t-elle une MAC ?), route print / ip route (route par défaut présente ?), état du DHCP (bail, serveur).

Interpréter avec prudence : un ping sans réponse ne prouve pas que la machine est éteinte : le pare-feu peut filtrer l'ICMP (Windows le bloque souvent par défaut). On confirme par un autre test (accès au partage, autre machine, arp -a).

Séparer, à l'écrit : constat (ce qu'on voit) → hypothèse (cause possible) → test (ce qu'on fait pour vérifier) → résultat (valeur obtenue) → action (correction).

13.2 Trois arbres de diagnostic

14. Cas d'erreur à reconnaître

• IP dupliquée : message de conflit, coupures aléatoires ; arp -a montre une MAC inattendue. Souvent une adresse fixe placée dans l'étendue DHCP.
• Mauvais masque : le poste croit locales des adresses distantes (masque trop court, /16) ou distantes des adresses locales (masque trop long, /27 au lieu de /24).
• Mauvaise passerelle : réseau local OK, rien au-delà ; la passerelle ne répond pas ou est hors du réseau.
• DNS erroné : ping par IP OK, par nom KO.
• DHCP absent : APIPA 169.254.x.y sur les postes en automatique.
• APIPA : symptôme de l'absence de bail (voir l'arbre) — jamais une preuve unique.
• Sous-réseaux incompatibles : deux postes dans deux réseaux sans routeur.
• Câble débranché : « média déconnecté », aucune adresse ou APIPA.
• Carte désactivée : l'interface n'apparaît pas ou est « désactivée » ; ip addr montre DOWN.
• Mauvaise interface : on relève le Wi-Fi alors que le poste utilise l'Ethernet (ou l'inverse), ou une carte virtuelle.
• Pare-feu ICMP : le ping échoue alors que le service fonctionne.

15. Le compte rendu d'intervention

Une intervention d'adressage se termine par un écrit, compréhensible par le client et utile au prochain technicien :

1. Contexte : demande, poste ou équipement, symptôme, date.
2. Plan avant / après : adresse, masque, passerelle, DNS, mode (relevés exacts).
3. Commandes et observations : chaque commande avec le résultat obtenu.
4. Hypothèses envisagées et écartées, avec le test qui les a écartées.
5. Cause retenue et corrections effectuées.
6. Tests de validation : ping passerelle, IP distante, nom, service demandé (partage, impression), en présence de l'utilisateur si possible.
7. Risques et recommandations : mise à jour du plan, adresses fixes hors étendue, réservations, documentation des changements.

Méthode examen — un compte rendu se juge sur l'exactitude des valeurs, la logique constat → test → cause → action → validation, et la clarté : pas de jargon inutile pour le client, mais toutes les valeurs pour le technicien.