IPv4
Pile de protocoles
Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...)
Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...)
Modèle OSI

L'Internet Protocol (L'Internet Protocol, généralement abrégé IP, est un protocole de communication de réseau informatique par commutation de paquets. IP est le protocole d'Internet. IP est un...) version 4 ou IPv4 (L'Internet Protocol version 4 ou IPv4 est la première version d'IP à avoir été largement déployée, et forme encore la base (en 2007) de l'Internet. Elle est décrite dans la RFC numéro 791 (RFC 791).) est la première version d'IP à avoir été largement déployée, et forme encore la base (en 2007) de l'Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World Wide Web, en utilisant le...). Elle est décrite dans la RFC numéro 791 (RFC 791).

IPv4 utilise une adresse IP (Une adresse IP (avec IP pour Internet Protocol) est le numéro qui identifie chaque ordinateur connecté à Internet, ou plus généralement et...) sur 32 bits, ce qui est un facteur limitant à l'expansion d'Internet puisque "seulement" 4 294 967 296 adresses sont possibles. Cette limitation conduit à la transition d'IPv4 vers IPv6 (IPv6 (Internet Protocol version 6) est un protocole réseau sans connexion de la couche 3 du modèle OSI.), actuellement en cours de déploiement, qui devrait progressivement le remplacer. Cette limitation est pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être...) contournée grâce à l'utilisation de techniques de translation d'adresses NAT ainsi que par l'adoption du système CIDR.

Représentation d'une adresse IPv4 (Une adresse IPv4 est une adresse IP dans la version 4 du protocole IP (IPv4). Cette adresse permet d'identifier chaque machine connectée sur un réseau informatique...)

Le plus souvent, une adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités....) IP est représentée sous la forme de quatre nombres décimaux séparés par des points comme par exemple 193.43.55.67. Chacun des nombres représente un octet. Comme un octet est composé de 8 bits, cela fait 32 bits.

Entête IPv4

En bits

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Version d'IP
Longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) de l'entête (en mots de 32 bits)
Type de service
Longueur totale en octets
Identification (pour les fragments)
Flags (pour les fragments)
Fragment offset
Durée de vie (La vie est le nom donné :) (TTL Time To Live)
Protocole
Somme de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de l'entête
Adresse source
Adresse destination
Option(s) + bourrage

Le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) Type de service appelé TOS se décline au fil des RFC. Au départ (RFC 791) nous avons :

 
 Bits 0-2:  Precedence. 
 Bit   3:  0 = Normal Delay,      1 = Low Delay. 
 Bits   4:  0 = Normal Throughput, 1 = High Throughput. 
 Bits   5:  0 = Normal Reliability, 1 = High Reliability. 
 Bit  6-7:  Reserved for Future Use. 
 

Dès décembre 1998 (RFC 2474) nous avons l'introduction du champ DSCP qui est une globalisation du champ TOS :

 
 Bits 0-5:   DSCP (Differenciated Services Code Point) 
 Bits 6-7:   CU (Currently Unused) 
 

En septembre 2001 (RFC 3168) le champ CU est utilisé pour la gestion des congestions :

 
 Bits 0-5:   DSCP (Differenciated Services Code Point) 
 Bits 6-7:   ECN (Explicit Congestion ( 
 La congestion est l'augmentation subite de la quantité de sang contenue dans les vaisseaux d'un organe ou d'une partie d'organe. 
 La congestion d'un réseau...) Notification) 
 

cf. registres DSCP par l'IANA

Le champ protocole permet d'identifier le protocole utilisé par le niveau supérieur :

  • Internet Control Message Protocol (Internet Control Message Protocol est l'un des protocoles fondamentaux constituant la suite de protocoles Internet. Il est utilisé pour véhiculer des messages de contrôle et d'erreur pour cette suite de protocoles, par exemple lorsqu'un...) ou ICMP est repéré par les bits 00000001, qu'on écrit souvent en hexadécimal avec 01
  • Transmission Control Protocol (Le Transmission Control Protocol (TCP, « protocole de contrôle de transmissions »), est un protocole de transport fiable, en mode connecté, documenté dans la RFC 793 de l' IETF.) ou TCP par les bits 00000110, soit 06
  • User Datagram Protocol (Le User Datagram Protocol (UDP, en français protocole de datagramme utilisateur) est un des principaux protocoles de télécommunication utilisé par Internet. Il fait partie de la couche...) ou UDP par les bits 00010001, soit 17

Fragmentation

Une trame (Le mot trame peut désigner :) a une taille maximale, appelée Maximum Transmission Unit ou MTU. Lorsque la longueur du paquet (datagramme) est supérieure, l'information sera fragmentée. La taille maximum supportée par IPv4 (car codée sur 16 bits) est de 64ko mais les réseaux ne prennent pas en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne...) de trames de telles longueurs, typiquement, on a MTU de l'ordre de 1ko(Arpanet), 1,5ko(Ethernet) etc...

Pour reconstituer l'information, on utilise les champs suivants dans l'entête IPv4 :

  • Version (4 bits) : Version d'IP utilisée. Ici, 4.
  • Longueur de l'entête (4 bits) : Nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de mots de 32 bits, soit 4 octets. (Ou nombre de lignes du schéma.) La valeur est comprise entre 5 et 15, car il y a 20 octets minimum et on ne peut dépasser 40 octets d'option. (Soit en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.), 60 octets.)
  • Type de service (8 bits) : Rarement utilisé. Ce champ permet de distinguer différentes qualité de service (La qualité de service (QdS) ou Quality of service (QoS) est la capacité à véhiculer dans de bonnes conditions un type de trafic donné, en termes de...) différenciant la manière dont les paquets sont traités. Composé de 3 bits de priorité (donc 8 niveaux) et trois indicateurs permettant de différencier le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.), le délai (Un délai est d'après le Wiktionnaire, « un temps accordé pour faire une chose, ou à l’expiration duquel on sera tenu de faire une certaine chose.  ».) ou la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.).
  • Longueur totale en octets (16 bits) : Nombre total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est...) d'octets du datagramme, entête IP comprise. Donc, la valeur maximale (est 2^16)-1 octets.
  • Identification (16 bits) : Numéro permettant d'identifier les fragments d'un même paquet.
  • Flag (3 bits) :
  1. (Premier bit) actuellement Inutilisé.
  2. (Deuxième bit) DF (Don't Fragment) : Lorsque ce bit est positionné à 1, il indique que le paquet ne peut pas être fragmenté. Si le routeur (Un routeur est un élément intermédiaire dans un réseau informatique assurant le routage des paquets. Son rôle est de faire transiter des paquets d'une interface réseau vers une autre, selon...) ne peut acheminer ce paquet (taille du paquet supérieure à la MTU), il est alors rejeté.
  3. (Troisième bit) MF (More Fragments) : Quand ce bit est positionné à 1, on sait que ce paquet est un fragment de données et que d'autres doivent suivre. Quand il est à 0, soit le fragment est le dernier, soit le paquet n'a pas été fragmenté.
  • Fragment offset (13 bits) : Position du fragment par rapport au paquet de départ, en nombre de mots de 8 octets.
  • Durée de vie ou TTL Time To Live (8 bits) : initialisé par l'émetteur, ce champ est décrémenté d'une unité généralement à chaque saut de routeur. Quand TTL = 0, le paquet est abandonné et un message ICMP est envoyé à l'émetteur pour information.
  • Protocole (8 bits) : Numéro du protocole au-dessus de la couche réseau : TCP = 6, UDP = 17, ICMP = 1.
  • Somme de contrôle de l'entête ou Checksum ou encore CRC pour Contrôle de Redondance Cyclique (16 bits) : Vérification de l'intégrité de l'entête seulement. Si le CRC est invalide, le paquet est abandonné sans message d'erreur.
  • Adresse source (32 bits) : Adresse IP de l'émetteur sur 4 octets ou 32 bits.
  • Adresse destination (32 bits) : Adresse IP du récepteur sur 4 octets ou 32 bits.
  • Options (0 à 40 octets ou 0 à 320 bits par mots de 32 bits ou 4 octets) : facultatif.
  • Bourrage : de taille variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En...) comprise entre 0 et 7 bits. Il permet de combler le champ option afin d'obtenir une entête IP multiple de 32 bits. La valeur des bits de bourrage est 0.
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