Protocoles Ethernet ARP & ICMP: Fonctionnement

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre la structure et le format d'une trame Ethernet, y compris les champs principaux tels que l'adresse MAC source et destination.
• Maîtriser le fonctionnement du protocole ARP (Address Resolution Protocol) et son rôle dans la résolution des adresses IP en adresses MAC.
• Explorer l'architecture TCP/IP et la place des protocoles Ethernet, ARP et ICMP dans cette architecture.
• Analyser les échanges typiques entre un navigateur Web et un serveur Web, en identifiant le rôle des protocoles étudiés.
• Savoir diagnostiquer des problèmes réseau simples liés à ces protocoles à l'aide d'outils comme Wireshark ou les commandes ping et arp.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux administrateurs réseau débutants et aux professionnels de l'IT souhaitant consolider leurs connaissances fondamentales sur les protocoles de communication réseau. Une compréhension de base des concepts réseaux (IP, couches OSI) est recommandée.

Format de la trame Ethernet

Une trame Ethernet est l'unité de base de transmission dans les réseaux Ethernet. Elle comprend plusieurs champs : le préambule (synchronisation), les adresses MAC source et destination (6 octets chacune), le type (identifie le protocole de couche supérieure, comme IPv4 ou ARP), les données (payload de 46 à 1500 octets) et le FCS (Frame Check Sequence pour la détection d'erreurs). La taille minimale d'une trame est de 64 octets, et maximale de 1518 octets (hors VLAN).

Le protocole ARP

L'ARP (Address Resolution Protocol) permet d'associer une adresse IP à une adresse MAC sur un réseau local. Lorsqu'un appareil veut communiquer avec un autre, il diffuse une requête ARP ("Who has IP X?"). L'appareil concerné répond avec son adresse MAC via une réponse ARP unicast. Ces informations sont temporairement stockées dans une table ARP pour éviter des requêtes répétées. L'ARP est essentiel pour le bon fonctionnement d'IPv4 sur Ethernet.

L'architecture TCP/IP

Dans le modèle TCP/IP, Ethernet opère au niveau de la couche Accès réseau (équivalent à la couche 2 OSI), ARP et ICMP sont des protocoles de la couche Internet (couche 3 OSI). TCP/IP simplifie le modèle OSI en 4 couches : Application, Transport, Internet et Accès réseau. Ethernet transporte les paquets IP, tandis qu'ARP résout les adresses et ICMP (souvent utilisé par ping) gère les messages de contrôle et d'erreur.

Synthèse des échanges Web

Lorsqu'un navigateur demande une page Web : 1) Il utilise DNS pour résoudre le nom de domaine en IP, 2) Si le serveur est sur le même réseau local, ARP trouve son adresse MAC, 3) Une connexion TCP est établie via le three-way handshake, 4) HTTP/HTTPS envoie la requête. ICMP peut intervenir pour signaler des erreurs (ex : "Destination Unreachable"). Chaque étape s'appuie sur les protocoles étudiés pour assurer une communication fiable.

Applications pratiques

L'analyse de trames Ethernet avec Wireshark révèle leur structure réelle. La commande arp -a affiche la table ARP locale, tandis que ping utilise ICMP pour tester la connectivité. Ces outils sont indispensables pour le dépannage réseau. Une compréhension approfondie de ces protocoles permet d'optimiser les performances et la sécurité des réseaux (ex : détection d'ARP spoofing).