Réseaux TCP/IP et Programmation Java

Java
Lecture
I211
Réseaux
TCP/IP
Sockets

Introduction aux concepts fondamentaux des réseaux TCP/IP et leur implémentation en Java. Couvre les protocoles réseau, l’adressage IP, les sockets et la programmation réseau moderne.

Auteur
Affiliations

Emmanuel BRUNO

Université de Toulon

LIS UMR CNRS 7020

Date de publication

2026-10-03

Fondamentaux des réseaux

Modèle OSI

Couche Fonction Protocoles
Application Accès aux services réseaux HTTP, FTP, SMTP
Présentation Format des données Encodage, Compression
Session Gestion des sessions Auth, Autorisation
Transport Fiabilité bout en bout TCP, UDP
Réseau Routage IP, ICMP
Liaison Accès au média Ethernet, WiFi
Physique Transmission bits Signaux électriques

Modèle TCP/IP

Couche Fonction Protocoles
Application Services utilisateur HTTP, FTP, SMTP, DNS
Transport Connexion bout en bout TCP, UDP
Internet Routage et adressage IP, ICMP, ARP
Accès réseau Interface physique Ethernet, WiFi, PPP

Adresses IPv4

  • Historique
  • 32 bits divisés en 4 octets (x.x.x.x)
  • Plages d’adresses :
    • Privées :
      • 10.0.0.0/8
      • 172.16.0.0/12
      • 192.168.0.0/16
    • Publiques : Tout le reste
    • Spéciales :
      • 127.0.0.1 (localhost)
      • 0.0.0.0 (any)
      • 255.255.255.255 (broadcast)
  • Plus d’adresses disponibles au niveau mondial
// Exemple IPv4 en Java

// How to get Hostname and IP Address
String hostname = InetAddress.getLocalHost().getHostName();
String ipAddress = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();

System.out.println("Hostname: " + hostname);
System.out.println("IP Address: " + ipAddress);
Hostname: e2372decf0b5
IP Address: 172.17.0.2
// Travailler avec une adresse IPv4 spécifique
InetAddress ipv4 = InetAddress.getByName("192.168.1.1");

System.out.println("Adresse loopback ? " + ipv4.isLoopbackAddress());
System.out.println("Adresse privée ? " + ipv4.isSiteLocalAddress());
Adresse loopback ? false
Adresse privée ? true

Adresse Format IPv6

  • Motivations: épuisement des adresses IPv4, sécurité, qualité de service, mobilité, auto-configuration, …
  • 128 bits divisés en 8 groupes de 16 bits (xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx)
  • Notation raccourcie : les zéros peuvent être omis (::1 pour localhost)
// Exemple IPv6 en Java
InetAddress ipv6 = InetAddress.getByName("2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334");
System.out.println("Est IPv6 ? " + (ipv6 instanceof Inet6Address));
Est IPv6 ? true

Masques de sous-réseau

  • Séparation des adresses réseau et hôte
  • Utilité : segmentation du réseau
  • Notation CIDR : /24 équivaut à 255.255.255.0
  • Calcul des adresses réseau :
// Exemple de manipulation de sous-réseau
NetworkInterface ni = NetworkInterface.getByName("eth0");
for (InterfaceAddress ia : ni.getInterfaceAddresses()) {
    System.out.printf("Adresse: %s/%d%n",
        ia.getAddress(),
        ia.getNetworkPrefixLength());
}
Adresse: /172.17.0.2/16

Résolution DNS

  • Traduction des noms de domaine en adresses IP
  • DNS : Domain Name System
// Résolution DNS complète
InetAddress[] addresses = InetAddress.getAllByName("www.lis-lab.fr");
for (InetAddress addr : addresses) {
    System.out.println("Nom canonique : " + addr.getCanonicalHostName());
    System.out.println("Adresse IP : " + addr.getHostAddress());
}
Nom canonique : rproxy.lis-lab.fr
Adresse IP : 139.124.22.49

Ports et services

  • Communication entre applications
  • Numéro de port (0-65535)
  • Convention de numérotation
    • Ports réservés (0 à 1023) : services bien connus
      • 80/443 : HTTP/HTTPS, 22 : SSH
    • Ports enregistrés (1024-49151) : applications enregistrées
    • Ports dynamiques (49152-65535) : applications temporaires
// Vérification de port disponible
try (ServerSocket socket = new ServerSocket(0)) { // 0 = port automatique
    System.out.println("Port libre trouvé : " + socket.getLocalPort());
    System.out.println("Adresse : " + socket.getInetAddress());
}
Port libre trouvé : 37231
Adresse : 0.0.0.0/0.0.0.0

Encapsulation des données

//| echo: false
//| output: true
%%plantUML
@startuml
skinparam componentStyle rectangle
skinparam backgroundColor white
skinparam defaultFontSize 14

rectangle "Encapsulation" {
  [Données HTTP] as HTTP
  [Segment TCP\nPort src/dst] as TCP
  [Paquet IP\nIP src/dst] as IP
  [Trame Ethernet\nMAC src/dst] as ETH

  HTTP -down-> TCP : encapsule
  TCP -down-> IP : encapsule
  IP -down-> ETH : encapsule

  note right of HTTP : En-têtes + Data
  note right of TCP : Port 80, 443...
  note right of IP : IPv4/IPv6
  note right of ETH : 00:1A:2B:3C:4D:5E
}
@enduml

Exemple de topologie réseau

//| echo: false
//| output: true
%%plantUML
@startuml Network Topology

set namespaceSeparator none

!define RECTANGLE class

' Custom styles
skinparam class {
    BackgroundColor White
    BorderColor Black
    ArrowColor Black
}

package "Réseau Local 1 (192.168.1.0/24)" {
    RECTANGLE PC1 {
        MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E
        IP: 192.168.1.10
    }
    RECTANGLE PC2 {
        MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5F
        IP: 192.168.1.11
    }
    RECTANGLE SW1 {
        Switch 1
    }
    RECTANGLE GW1 {
        MAC: 00:1A:2B:3C:4D:1A
        IP LAN: 192.168.1.1
        IP WAN: 203.0.113.1
    }
    RECTANGLE DHCP1 {
        IP: 192.168.1.2
        Plage: 192.168.1.100-200
    }
}

package "Réseau Local 2 (192.168.2.0/24)" {
    RECTANGLE PC3 {
        MAC: 00:2B:3C:4D:5E:6F
        IP: 192.168.2.10
    }
    RECTANGLE PC4 {
        MAC: 00:2B:3C:4D:5E:70
        IP: 192.168.2.11
    }
    RECTANGLE SW2 {
        Switch 2
    }
    RECTANGLE GW2 {
        MAC: 00:2B:3C:4D:5E:1B
        IP LAN: 192.168.2.1
        IP WAN: 203.0.113.2
    }
    RECTANGLE DHCP2 {
        IP: 192.168.2.2
        Plage: 192.168.2.100-200
    }
}

cloud Internet {
    RECTANGLE SRV {
        IP: 198.51.100.10
        DNS: server.example.com
    }
    RECTANGLE DNS {
        IP: 198.51.100.53
        DNS Racine
    }
}

' Connections
PC1 -- SW1
PC2 -- SW1
SW1 -- GW1
SW1 -- DHCP1
PC3 -- SW2
PC4 -- SW2
SW2 -- GW2
SW2 -- DHCP2
GW1 -- Internet
GW2 -- Internet
Internet -- SRV
Internet -- DNS

@enduml

Exemple de Communication

//| echo: false
//| output: true
%%plantUML
@startuml
skinparam backgroundColor white
skinparam sequenceMessageAlign center
skinparam defaultFontSize 14

participant "Client\n192.168.1.10" as C
participant "Router\n203.0.113.1" as R
participant "Server\n198.51.100.10" as S

note over C, S: Établissement connexion TCP (3-way handshake)

C -> R: SYN (seq=x)
R -> S: SYN (seq=x)
S -> R: SYN-ACK (seq=y, ack=x+1)
R -> C: SYN-ACK (seq=y, ack=x+1)
C -> R: ACK (ack=y+1)
R -> S: ACK (ack=y+1)

note over C, S: HTTP Request/Response

C -> R: GET /index.html HTTP/1.1
R -> S: GET /index.html HTTP/1.1
S -> R: HTTP/1.1 200 OK
R -> C: HTTP/1.1 200 OK

@enduml

Sockets TCP

  • Communication orientée connexion
  • Fiabilité et ordre des messages
  • Exemple : HTTP, FTP, SSH

Création d’un serveur TCP

zsh:4: command not found: gitpull.sh

Réutilisation