Pour comprendre la cybersécurité, il est indispensable de maîtriser les notions fondamentales des réseaux informatiques. Les ordinateurs, serveurs, smartphones, objets connectés et applications communiquent en permanence à travers des réseaux. Comprendre comment ces communications fonctionnent permet ensuite de comprendre comment elles peuvent être surveillées, protégées ou attaquées.

Dans ce tutoriel, nous allons découvrir les notions réseau essentielles avant d'aborder plus en détail les adresses IP, les protocoles, les ports, le modèle OSI, TCP/IP, les pare-feu et les différents outils d'analyse utilisés en cybersécurité.

1. Qu'est-ce qu'un réseau informatique ?

Un réseau informatique est un ensemble d'équipements numériques reliés entre eux afin de communiquer, d'échanger des données et de partager des ressources. Ces équipements peuvent être des ordinateurs, des serveurs, des smartphones, des imprimantes, des caméras IP, des routeurs ou encore des objets connectés.

1.1. Les éléments constituant un réseau

Un réseau informatique peut comporter différents équipements ayant chacun un rôle particulier dans la communication :

• des ordinateurs et postes de travail ;
• des serveurs ;
• des smartphones et tablettes ;
• des cartes réseau ;
• des switches ;
• des routeurs ;
• des points d'accès Wi-Fi ;
• des pare-feu ;
• des supports de transmission comme Ethernet, la fibre optique ou les ondes radio.

1.2. Les ressources partagées

Un réseau permet de partager différentes ressources telles que des fichiers, des imprimantes, des applications, des bases de données ou une connexion Internet. Un utilisateur peut ainsi accéder à une ressource qui se trouve physiquement sur une autre machine.

1.3. Les protocoles réseau

Pour communiquer correctement, les équipements doivent respecter des règles communes appelées protocoles réseau. Parmi les protocoles les plus connus figurent IP, TCP, UDP, HTTP, HTTPS, DNS et DHCP.

Ces protocoles seront étudiés progressivement dans les prochains chapitres du cours.

2. Pourquoi les réseaux sont-ils essentiels en cybersécurité ?

La majorité des systèmes informatiques modernes sont connectés à un réseau. Cette interconnexion facilite les communications mais crée également de nouvelles possibilités d'attaque. Une machine connectée peut exposer des services susceptibles de contenir des vulnérabilités.

2.1. Le réseau comme vecteur d'attaque

Un attaquant peut utiliser le réseau pour rechercher des machines accessibles, identifier des services disponibles, analyser les ports ouverts, intercepter certaines communications ou tenter d'exploiter une vulnérabilité.

Une grande partie du travail d'un professionnel de la cybersécurité consiste donc à comprendre les communications qui traversent le réseau et à identifier celles qui présentent un comportement anormal.

2.2. Le réseau comme moyen de défense

La connaissance des réseaux est également indispensable pour mettre en place des mécanismes de défense tels que les pare-feu, les systèmes de détection d'intrusion, les VPN, la segmentation réseau et la surveillance du trafic.

2.3. Analyse du trafic réseau

Des outils comme Wireshark permettent d'observer les communications circulant sur un réseau. Cette analyse aide à comprendre les protocoles, diagnostiquer des problèmes et détecter certaines activités suspectes.

D'autres outils comme Nmap permettent notamment d'effectuer des opérations de découverte et d'identifier les services réseau accessibles dans un environnement autorisé.

3. LAN, WLAN, MAN et WAN

Les réseaux informatiques peuvent être classés selon leur étendue géographique. Parmi les catégories les plus courantes figurent LAN, WLAN, MAN et WAN.

3.1. LAN

Un LAN ou Local Area Network est un réseau local couvrant une zone géographique limitée. Il peut s'agir du réseau d'une maison, d'une salle informatique, d'un établissement scolaire ou d'une entreprise.

Les équipements d'un LAN sont généralement connectés à l'aide de câbles Ethernet, de switches et éventuellement de points d'accès Wi-Fi.

3.2. WLAN

Un WLAN ou Wireless Local Area Network est un réseau local utilisant principalement des communications sans fil. Le Wi-Fi constitue l'exemple le plus courant de cette technologie.

Les ordinateurs, smartphones et autres équipements se connectent généralement à un point d'accès permettant leur intégration au réseau local.

3.3. MAN

Un MAN ou Metropolitan Area Network couvre une zone géographique plus importante qu'un LAN. Il peut, par exemple, interconnecter plusieurs bâtiments répartis dans une ville ou une agglomération.

3.4. WAN

Un WAN ou Wide Area Network permet d'interconnecter des réseaux situés sur de grandes distances géographiques. Une entreprise possédant plusieurs agences dans différents pays peut utiliser un WAN pour assurer leurs communications.

Internet constitue l'exemple le plus important d'interconnexion mondiale de réseaux.

4. Internet, intranet et extranet

Il est important de distinguer Internet, intranet et extranet, car ces notions correspondent notamment à différents contextes d'accès aux ressources réseau.

4.1. Internet

Internet est un immense ensemble mondial de réseaux interconnectés utilisant principalement la famille de protocoles TCP/IP. Il permet notamment d'accéder au Web, aux services de messagerie, aux services cloud et à de nombreuses autres ressources.

4.2. Intranet

Un intranet est un réseau privé utilisant les technologies d'Internet mais dont les ressources sont réservées aux membres autorisés d'une organisation.

Une entreprise peut, par exemple, utiliser un intranet pour mettre à disposition de ses employés des documents, des applications internes et des informations professionnelles.

4.3. Extranet

Un extranet permet d'accorder un accès contrôlé à certaines ressources internes à des utilisateurs externes autorisés tels que des clients, partenaires ou fournisseurs.

Du point de vue de la cybersécurité, la gestion des droits d'accès à ces différentes ressources constitue un élément essentiel.

5. Client, serveur et architecture client-serveur

L'architecture client-serveur est l'un des modèles fondamentaux des réseaux informatiques. Un programme appelé client demande un service à une autre application ou machine appelée serveur.

5.1. Le client

Le client est le système qui initie généralement une demande. Un navigateur Web constitue un exemple de client lorsqu'il demande une page à un serveur Web.

5.2. Le serveur

Le serveur fournit un service aux clients. Il peut s'agir d'un serveur Web, d'un serveur DNS, d'un serveur de fichiers, d'un serveur de messagerie ou d'un serveur de bases de données.

5.3. Exemple d'une communication Web

Lorsqu'un utilisateur saisit l'adresse d'un site Web dans son navigateur, le navigateur contacte le serveur concerné et lui transmet une requête. Le serveur traite cette demande puis retourne une réponse au client.

On peut représenter de manière très simplifiée cette communication par le schéma textuel suivant :

Output :

Ce principe est utilisé quotidiennement lorsque nous consultons un site Web, utilisons une application en ligne ou accédons à de nombreux services Internet.

6. Réseau pair-à-pair P2P

Dans un réseau P2P ou Peer-to-Peer, les machines peuvent communiquer directement entre elles sans dépendre systématiquement d'un serveur central pour chaque échange.

6.1. Principe du P2P

Chaque machine participant au réseau est appelée un pair. Un pair peut demander certaines ressources aux autres machines tout en mettant lui-même certaines ressources à leur disposition.

6.2. Différence entre client-serveur et P2P

Dans une architecture client-serveur classique, les rôles sont généralement clairement séparés : le client demande un service et le serveur fournit ce service. Dans un réseau P2P, une même machine peut jouer les deux rôles selon la communication considérée.

Le fonctionnement peut être représenté de manière simplifiée :

Output :

6.3. P2P et cybersécurité

Une architecture distribuée peut être plus difficile à contrôler qu'une architecture entièrement centralisée. Le professionnel de la sécurité doit notamment connaître les machines participantes, les ressources partagées et les communications autorisées.

7. Équipements réseau : switch, routeur, point d'accès et modem

Plusieurs équipements spécialisés permettent de construire un réseau et d'assurer la circulation des données entre les différentes machines.

7.1. Le switch

Un switch, appelé également commutateur, permet de connecter plusieurs équipements au sein d'un réseau local Ethernet. Il utilise notamment les adresses MAC pour transmettre les trames vers les ports appropriés.

7.2. Le routeur

Un routeur permet de faire communiquer différents réseaux IP. Dans une installation domestique ou professionnelle, il permet notamment aux machines du réseau local d'atteindre d'autres réseaux et généralement Internet.

7.3. Le point d'accès Wi-Fi

Un point d'accès Wi-Fi permet aux équipements sans fil de rejoindre le réseau. Il constitue un élément important de la sécurité puisqu'un Wi-Fi mal protégé peut offrir un accès non autorisé au réseau.

7.4. Le modem

Le modem assure l'interface avec la technologie d'accès fournie par l'opérateur. Selon les installations, les fonctions de modem, routeur, switch, point d'accès Wi-Fi et pare-feu peuvent être regroupées dans un même équipement.

7.5. Le pare-feu

Le pare-feu ou firewall contrôle les communications selon des règles définies. Il peut notamment autoriser ou bloquer certains flux selon leurs caractéristiques réseau.

8. Topologies réseau : bus, étoile, anneau et maillage

La topologie réseau décrit la manière dont les différents équipements d'un réseau sont organisés et reliés entre eux.

8.1. Topologie en bus

Dans une topologie en bus, plusieurs machines partagent historiquement un même support principal de communication. Cette architecture est aujourd'hui beaucoup moins utilisée dans les réseaux Ethernet modernes.

8.2. Topologie en étoile

Dans une topologie en étoile, les machines sont reliées à un équipement central, généralement un switch.

Cette organisation est extrêmement courante dans les réseaux locaux modernes. La défaillance d'un câble reliant une machine au switch affecte généralement cette machine sans interrompre directement les autres liaisons. En revanche, la défaillance de l'équipement central peut avoir des conséquences importantes.

8.3. Topologie en anneau

Dans une topologie en anneau, les équipements sont organisés de manière à former une boucle logique ou physique. Les données circulent selon le fonctionnement défini par la technologie utilisée.

8.4. Topologie maillée

Dans une topologie maillée, plusieurs chemins peuvent exister entre différents équipements. Cette redondance peut améliorer la disponibilité du réseau et sa tolérance aux pannes.

9. Paquet, trame et encapsulation

Les données ne circulent généralement pas sur un réseau sous la forme d'un bloc unique dépourvu d'informations supplémentaires. Les protocoles ajoutent différentes informations nécessaires à leur transport et à leur traitement.

9.1. La trame

Une trame est une unité de données associée à la couche liaison. Dans un réseau Ethernet, elle contient notamment des informations permettant la communication locale, dont les adresses MAC source et destination.

9.2. Le paquet

Un paquet IP contient notamment une adresse IP source et une adresse IP destination. Ces informations permettent l'acheminement des données entre différents réseaux.

9.3. Le segment TCP et le datagramme UDP

Au niveau de la couche transport, les données peuvent notamment être organisées sous forme de segments TCP ou de datagrammes UDP, selon le protocole utilisé.

9.4. L'encapsulation

L'encapsulation correspond au processus par lequel les différentes couches ajoutent leurs propres informations de contrôle aux données avant leur transmission.

Le principe général peut être représenté de manière simplifiée par le schéma suivant :

Output :

9.5. Désencapsulation

À la réception, le système effectue l'opération inverse. Chaque couche interprète les informations qui la concernent avant de transmettre les données à la couche supérieure. Ce processus est appelé désencapsulation.

La compréhension de l'encapsulation est particulièrement importante pour l'analyse de trafic avec des outils comme Wireshark.

10. Communication entre deux machines

Pour que deux machines puissent communiquer, plusieurs mécanismes interviennent. Les adresses IP permettent notamment d'identifier les systèmes au niveau réseau, tandis que les protocoles de transport et les ports permettent d'acheminer les communications vers les applications concernées.

10.1. Communication sur le même réseau local

Lorsque deux machines appartiennent au même réseau IPv4 local, elles peuvent communiquer en utilisant l'infrastructure locale. Dans un réseau Ethernet, la correspondance entre une adresse IPv4 locale et une adresse MAC fait notamment intervenir le protocole ARP.

10.2. Communication avec un réseau distant

Lorsque la destination se trouve sur un autre réseau, la machine transmet généralement le trafic destiné à l'extérieur à sa passerelle par défaut. Le routeur se charge ensuite d'acheminer les paquets vers leur destination selon les informations de routage disponibles.

10.3. Tester la communication avec ping

La commande ping est couramment utilisée pour effectuer un premier test de joignabilité IP. Sur Windows, Linux et de nombreux autres systèmes, on peut par exemple tester une machine du réseau local avec la commande suivante :

Output possible sous Windows :

Une réponse indique que la machine distante répond aux messages utilisés par ping. Toutefois, l'absence de réponse ne signifie pas nécessairement que la machine est éteinte ou inaccessible, car certains équipements et pare-feu peuvent filtrer les messages ICMP.

10.4. Identifier sa configuration réseau

Sous Windows, la commande ipconfig permet d'afficher plusieurs informations concernant la configuration réseau de la machine :

Output simplifié :

Ces informations permettent notamment d'identifier l'adresse IPv4 de la machine, son masque de sous-réseau et sa passerelle par défaut.

11. Réseau local et accès à Internet

Dans une installation classique, plusieurs machines appartiennent à un réseau local et utilisent un routeur pour communiquer avec Internet.

11.1. Adressage IPv4 privé

Les machines d'un réseau local utilisent très souvent des adresses IPv4 privées. Les principales plages réservées à cet usage sont :

• 10.0.0.0/8 ;
• 172.16.0.0/12 ;
• 192.168.0.0/16.

Une machine possédant l'adresse 192.168.1.20 utilise donc une adresse appartenant à une plage privée.

11.2. La passerelle par défaut

La passerelle par défaut est généralement l'adresse du routeur auquel une machine transmet le trafic destiné à des réseaux qu'elle ne peut pas atteindre directement.

Dans un réseau domestique, une configuration simplifiée pourrait être la suivante :

Output :

11.3. Le NAT

Le NAT ou Network Address Translation permet de traduire des adresses entre différents espaces d'adressage. Dans de nombreux réseaux IPv4 domestiques, plusieurs machines utilisant des adresses privées peuvent accéder à Internet en partageant l'adresse IPv4 publique du routeur grâce à des mécanismes de traduction.

Une représentation très simplifiée peut être donnée par le schéma suivant :

Output :

11.4. Le rôle du DNS

Lorsqu'un utilisateur saisit un nom de domaine comme www.example.com, le système a généralement besoin d'obtenir l'adresse IP correspondant à ce nom. Cette opération fait intervenir le DNS ou Domain Name System.

Le principe peut être résumé ainsi :

Output :

12. Surface d'attaque d'un réseau

La surface d'attaque représente l'ensemble des points qu'un attaquant pourrait potentiellement tenter d'exploiter pour accéder à un système, compromettre une ressource ou perturber son fonctionnement.

12.1. Machines accessibles

Chaque ordinateur, serveur, smartphone, caméra IP ou objet connecté présent sur un réseau constitue un équipement qui doit être correctement configuré et protégé.

Plus un réseau contient d'équipements, plus il est important de disposer d'un inventaire permettant d'identifier les machines autorisées.

12.2. Services réseau exposés

Une machine peut exécuter plusieurs services réseau. Ces services utilisent généralement des ports permettant aux applications distantes de communiquer avec eux.

Un service inutile, obsolète, vulnérable ou mal configuré peut augmenter la surface d'attaque du système.

12.3. Équipements réseau

Les routeurs, switches, points d'accès Wi-Fi, pare-feu, serveurs, caméras IP et objets connectés doivent également être sécurisés. Des identifiants faibles, une mauvaise configuration ou un firmware obsolète peuvent introduire des vulnérabilités.

12.4. Segmentation du réseau

La segmentation réseau consiste à séparer le réseau en différentes zones afin de mieux contrôler les communications entre les systèmes.

Une entreprise peut, par exemple, séparer le réseau des employés, celui des serveurs, le Wi-Fi destiné aux visiteurs et les équipements connectés.

Cette séparation peut limiter la capacité d'un attaquant à se déplacer d'une partie du réseau vers une autre après la compromission d'une machine.

12.5. Réduction de la surface d'attaque

Plusieurs mesures permettent de réduire les risques liés au réseau :

• désactiver les services inutiles ;
• fermer ou filtrer les ports inutiles ;
• utiliser un pare-feu ;
• maintenir les systèmes et équipements à jour ;
• remplacer les identifiants et mots de passe par défaut ;
• utiliser des mots de passe robustes ;
• mettre en place une authentification renforcée lorsque cela est possible ;
• segmenter le réseau ;
• sécuriser les réseaux Wi-Fi ;
• surveiller le trafic réseau ;
• journaliser les événements importants ;
• contrôler régulièrement les équipements connectés au réseau.

12.6. Observation du réseau en cybersécurité

Le professionnel de la cybersécurité doit connaître le fonctionnement normal de son réseau afin de pouvoir détecter plus facilement un comportement inhabituel.

Des outils comme Wireshark peuvent servir à analyser les paquets, tandis que Nmap peut être utilisé dans un environnement autorisé pour effectuer de la découverte réseau et identifier certains services accessibles.

La cybersécurité réseau repose donc sur plusieurs principes complémentaires : prévention, protection, surveillance, détection et réaction aux incidents.

13. À retenir !

Un réseau informatique permet à plusieurs équipements de communiquer et de partager des ressources. Ces communications reposent sur des équipements comme les switches et les routeurs ainsi que sur des protocoles normalisés.

Les réseaux peuvent avoir différentes dimensions. Un LAN couvre généralement une zone limitée, un WLAN correspond à un réseau local sans fil, un MAN couvre une zone métropolitaine et un WAN permet d'interconnecter des réseaux sur de grandes distances.

L'architecture client-serveur est omniprésente sur Internet : un client demande une ressource ou un service et un serveur répond à cette demande. Dans une architecture P2P, les machines peuvent également échanger directement certaines ressources entre elles.

Les informations transmises sont progressivement organisées sous forme de données, segments ou datagrammes, paquets et trames. Ce mécanisme est appelé encapsulation. À la réception, le processus inverse est appelé désencapsulation.

Pour communiquer avec une machine située sur un autre réseau, un ordinateur utilise généralement sa passerelle par défaut. Dans un réseau IPv4 domestique, le routeur assure souvent également des fonctions de NAT permettant aux machines utilisant des adresses privées d'accéder à Internet.

Du point de vue de la cybersécurité, chaque machine, service, port ou équipement accessible peut contribuer à la surface d'attaque. Il est donc indispensable de comprendre le fonctionnement normal du réseau avant d'apprendre à reconnaître les comportements anormaux et les attaques.

Ces notions constituent les bases nécessaires pour étudier ensuite le modèle OSI, le modèle TCP/IP, les adresses IPv4 et IPv6, les ports, TCP et UDP, HTTP/HTTPS, DNS, DHCP, ARP, ICMP, les pare-feu, les VPN et les outils d'analyse réseau.

Auteur : Younes Derfoufi
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