Qu’est-ce que le protocole IP ?

Pour pouvoir envoyer des données via des réseaux nu­mé­riques (Internet), vous avez besoin d’une adresse correcte, dans ce cas présent il s’agit d’une adresse IP. Les paquets de données ob­tien­nent une adresse IP, tout comme les lettres possèdent une adresse postale pour s’assurer qu’elles arrivent bien au bon des­ti­na­taire. Toutefois, leurs ho­mo­logues nu­mé­riques ne sont pas liés à un em­pla­ce­ment spé­ci­fique, en effet les adresses IP sont au­to­ma­ti­que­ment ou bien ma­nuel­le­ment affectées au pé­ri­phé­rique réseau lors de la con­fi­gu­ra­tion de la connexion. Dans ce processus, l’Internet Protocol, en français protocole Internet (mais appelé plus com­mu­né­ment protocole IP) joue un rôle important.

Internet Protocol (IP) est un protocole sans connexion qui, en tant qu’élément central de la famille des pro­to­coles Internet (un ensemble d’environ 500 pro­to­coles réseau), est res­pon­sable de l’adressage et de la frag­men­ta­tion des paquets de données dans les réseaux nu­mé­riques. Avec le protocole de transport TCP (Trans­mis­sion Control Protocol), l’IP constitue la base de l’Internet. Pour envoyer un paquet de l’ex­pé­di­teur au des­ti­na­taire, le protocole IP définit une structure de paquets qui résume les in­for­ma­tions envoyées. Le protocole détermine la manière dont les in­for­ma­tions sur la source et la des­ti­na­tion des données sont décrites et sépare ces in­for­ma­tions des données in­for­ma­tives  dans l’en-tête IP. Ce type de format de paquet est également connu sous le nom de da­ta­gramme IP.

En 1974, l‘Institute of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics Engineers (IEEE) a publié un document de recherche des in­for­ma­ti­ciens amé­ri­cains Robert Kahn et Vint Cerf qui décrivait un modèle de protocole pour une connexion mutuelle de paquets de réseau basé sur ARPANET, le pré­dé­ces­seur d’Internet. En plus du protocole de contrôle de trans­mis­sion TCP, le composant principal de ce modèle était le protocole IP, qui, en plus d’une couche d’abs­trac­tion spéciale, per­met­tait la com­mu­ni­ca­tion à travers dif­fé­rents réseaux physiques. Au cours des années suivantes, de plus en plus de réseaux de recherche ont été con­so­li­dés sur la base de cette com­bi­nai­son de pro­to­coles « TCP/IP », qui a fi­na­le­ment été spécifiée en 1981 comme standard dans le RFC 791.

Toute personne qui se préoccupe des ca­rac­té­ris­tiques d’une adresse IP par­ti­cu­lière, par exemple, pour rendre les or­di­na­teurs adres­sables dans un réseau local, rencontre sans aucun doute les deux variantes IPv4 et IPv6. Cependant, il ne s’agit en aucun cas de la quatrième ou sixième gé­né­ra­tion du protocole IP, même si ce dernier a subi d’im­por­tants chan­ge­ments dans le passé. En fait, IPv4 est la première version of­fi­cielle d’Internet Protocol, alors que le numéro de version est uni­que­ment dû au fait que la quatrième version du protocole TCP est utilisée. IPv6 est le suc­ces­seur direct d’IPv4, le dé­ve­lop­pe­ment du protocole IPv5 a été in­ter­rompu pré­ma­tu­ré­ment pour des raisons éco­no­miques. Bien qu’il n’y ait pas eu d’autres versions depuis IPv4 et IPv6, le protocole IP a été révisé depuis sa première mention en 1974 (quand il n’existait pas in­dé­pen­dam­ment et faisait partie de TCP). L’accent a es­sen­tiel­le­ment été mis sur l’op­ti­mi­sa­tion du pa­ra­mé­trage de la connexion et de l’adressage. Par exemple, la longueur des bits des adresses hôte a été augmentée de 16 à 32 bits à un stade précoce, aug­men­tant ainsi l’espace d’adressage à environ quatre milliards de proxies possibles. Avec ses champs d’adresses 128 bits, l’IPv6 permet même d’afficher environ 340 sex­til­lions (un nombre avec 37 zéros) d’adresses dif­fé­rentes, répondant ainsi à la demande à long terme d’adresses Internet.

Comme nous l’avons déjà mentionné, le protocole IP garantit que chaque paquet de données soit précédé des pro­prié­tés struc­tu­relles im­por­tantes dans l’en-tête et assigné au protocole de transport approprié (gé­né­ra­le­ment TCP). La zone des données d’en-tête a été fon­da­men­ta­le­ment révisée pour la version 6, c’est pourquoi il est important de spécifier et dif­fé­ren­cier les en-têtes l’IPv4 et IPv6.

Pour que les da­ta­grammes dans leur en-tête puissent saisir les in­for­ma­tions élé­men­taires de l’adresse de la source et de l’adresse de des­ti­na­tion, ils doivent d’abord être affectés aux par­ti­ci­pants du réseau. Gé­né­ra­le­ment, il est important de faire la dis­tinc­tion entre les adresses IP internes et externes ou publiques. Trois plages d’adresses sont réservées aux premiers, qui sont utilisées pour la com­mu­ni­ca­tion dans les réseaux locaux :

• 10.0.0.0 jusqu‘à 10.255.255.255

• 172.16.0.0 jusqu‘à 172.31.255.255

• 192.168.0.0 jusqu‘à 192.168.255.255

Le préfixe « fc00::/7 » est fourni pour les réseaux IPv6. Les adresses de ces réseaux ne sont pas ache­mi­nées sur Internet et peuvent donc être librement sé­lec­tion­nées et utilisées dans des réseaux privés ou des réseaux d’en­tre­prises. L’at­tri­bu­tion d’une adresse est effectuée ma­nuel­le­ment ou au­to­ma­ti­que­ment dès qu’un appareil se connecte au réseau, à condition que l’at­tri­bu­tion au­to­ma­tique d’adresse soit activée et qu’un serveur DHCP soit utilisé. A l’aide d’un masque de sous-réseau, un tel réseau local peut également être segmenté dans d’autres zones. Les adresses IP externes sont au­to­ma­ti­que­ment at­tri­buées par le four­nis­seur d’accès Internet respectif lors de la connexion Internet. Tous les appareils ou pé­ri­phé­riques sur Internet via un routeur commun accèdent au même IP externe. Ha­bi­tuel­le­ment, les four­nis­seurs at­tri­buent une nouvelle adresse Internet toutes les 24 heures, à partir d’une plage d’adresses qui leur a été assignée par l’IANA. Il en va de même pour l’arsenal quasi iné­pui­sable d’adresses IPv6, qui n’est que par­tiel­le­ment libérées pour une uti­li­sa­tion normale. En outre, cet arsenal n’est pas seulement divisé en adresses privées et publiques, mais il se distingue par des pos­si­bi­li­tés de clas­si­fi­ca­tion beaucoup plus po­ly­va­lentes dans ce que l’on nomme les domaines de validité et d’unicité (Address Scopes ou portée d’une adresse) :

• Host Scope : l’adresse Loopback (de re­bou­clage) 0:0:0:0:0:0:0:1 peut être utilisée par un hôte pour s’envoyer des da­ta­grammes IPv6.

• Link Local Scope : pour la con­nec­ti­vité IPv6, il est essentiel que chaque hôte puisse avoir sa propre adresse, même si  elle n’est valide que sur un réseau local. Cette adresse locale de liaison est iden­ti­fiée par le préfixe « fe80::/10 » et est né­ces­saire, par exemple, pour la com­mu­ni­ca­tion avec la pas­se­relle standard (routeur) afin de générer une adresse IP publique.

• Unique Local Scope : il s’agit de la plage d’adresses sus­men­tion­née « fc00::/7 », réservée ex­clu­si­ve­ment à la con­fi­gu­ra­tion de réseaux locaux.

• Site Local Scope : il s’agit d’un préfixe obsolète « fec0::/10 », qui a aussi été défini pour les réseaux locaux. Cependant, lors de la fusion de dif­fé­rents réseaux ou de l’éta­blis­se­ment de con­nexions VPN entre des réseaux numérotés avec des adresses locales, il y a eu des com­pli­ca­tions et la norme a été jugée obsolète.

• Global Scope: chaque hôte qui veut se connecter à Internet a besoin de sa propre adresse publique. Ceci est obtenu par l’auto con­fi­gu­ra­tion, soit en utilisant le SLAAC (Stateless Address Au­to­con­fi­gu­ra­tion) soit le DHCPv6 (mécanisme d’at­tri­bu­tion des adresses).

• Multicast-Scope : les nœuds de réseau, routeurs, serveurs et autres services réseau peuvent être combinés en groupes multicast à l’aide d’IPv6. Chacun de ces groupes a sa propre adresse, ce qui permet à un seul paquet d’atteindre tous les hôtes impliqués. Le préfixe « ff00::/8 » indique ainsi qu’une adresse de mul­ti­dif­fu­sion suit.

Chaque fois qu’un paquet de données doit être envoyé via TCP/IP, la taille globale est au­to­ma­ti­que­ment vérifiée. Si cette valeur est su­pé­rieure à l’unité de trans­mis­sion maximale (MTU pour maximum trans­mis­sion unit) de l’interface réseau res­pec­tive, l’in­for­ma­tion est frag­men­tée, c’est-à-dire divisée en blocs de données plus petits. Cette tâche est exécutée soit par l’hôte ex­pé­di­teur (IPv6) soit par un routeur in­ter­mé­diaire (IPv4). Par défaut, le paquet est composé par le des­ti­na­taire, qui accède aux in­for­ma­tions de frag­men­ta­tion stockées dans l’en-tête IP ou dans l’en-tête d’extension. Dans des cas ex­cep­tion­nels, le réas­sem­blage peut aussi être pris en charge par un pare-feu, si ce dernier est configuré en con­sé­quence. 

Etant donné que l’IPv6 ne prévoit gé­né­ra­le­ment plus de frag­men­ta­tion et ne permet plus la frag­men­ta­tion du routeur, le paquet IP doit être de taille adéquate avant d’être envoyé. Si un routeur atteint un da­ta­gramme IPv6 qui dépasse l’unité de trans­mis­sion maximale, il le rejette et en informe l’ex­pé­di­teur sous la forme d’un message ICMPv6 de type 2 « Packet Too Big » (le paquet est trop vo­lu­mi­neux). L’ap­pli­ca­tion d’envoi de données peut main­te­nant créer des paquets plus petits et non frag­men­tés ou bien initier la frag­men­ta­tion. Ensuite, l’en-tête d’extension approprié est ajouté au paquet IP, ainsi l’hôte cible peut re­cons­ti­tuer les fragments in­di­vi­duels après réception.