Qu'est-ce qu'une adresse IPv4 ?

Table des matières

Comprendre l’IPv4 : Fondamentaux, Structure et Implications

Le protocole Internet version 4, ou IPv4, représente la première itération du protocole internet, initiée par le département de la Défense américain au sein de son réseau ARPANET. Une des caractéristiques majeures d’IPv4 réside dans sa capacité à générer des milliards d’adresses IP distinctes. Cependant, depuis son introduction en 1983, la prolifération des dispositifs connectés, notamment avec l’essor de l’Internet des Objets (IoT), a conduit à une pénurie imminente d’adresses IP disponibles. Cet article se propose d’explorer en profondeur l’adresse IPv4, ses spécificités, ainsi que ses forces et faiblesses.

Qu’est-ce qu’une Adresse IPv4 ?

L’IPv4, en tant que première version du protocole internet, utilise un espace d’adressage de 32 bits, ce qui en fait le système d’adresse IP le plus répandu. Cette adresse de 32 bits est représentée sous la forme de quatre nombres décimaux, séparés par des points. Chaque nombre, appelé octet, varie de 0 à 255. IPv4 a le potentiel de créer approximativement 4,3 milliards d’adresses IP uniques. Un exemple concret d’adresse IPv4 serait 234.123.42.65. Nous détaillerons également comment convertir une adresse IPv4 en code binaire plus loin dans cet exposé.

Les Composantes d’une Adresse IPv4

Une adresse IP est structurée autour de trois composantes essentielles :

Réseau : Cette partie de l’adresse IP sert à identifier le réseau auquel elle est rattachée. Elle se situe généralement à la gauche de l’adresse.
Hôte : La partie « hôte » d’une adresse IP est spécifique à chaque appareil sur un réseau. Alors que la partie « réseau » est partagée par tous les hôtes d’un même réseau, la partie « hôte » permet de les distinguer individuellement.

À titre d’illustration, dans l’adresse IP 234.123.42.65, les parties « réseau » et « hôte » sont divisées comme suit :

234
123
42
65
Partie réseau
Partie hôte

Numéro de sous-réseau : Cette partie, optionnelle, permet de diviser une adresse IP en segments plus petits, facilitant l’interconnexion des réseaux et la réduction du trafic.

Conversion d’Adresses IPv4 en Binaire

Bien que l’IPv4 soit présentée sous forme de nombres décimaux, les ordinateurs et les réseaux fonctionnent en langage binaire. La conversion d’une adresse IP en binaire se fait via la méthode de conversion IPv4 vers binaire. Nous allons utiliser un tableau de conversion d’octet de 8 bits, chaque bit étant associé à une valeur spécifique.

Prenons l’adresse IP 234.123.42.65 et convertissons-la en langage binaire. Chaque bit de l’octet est représenté par 1 ou 0. Pour l’octet 234, nous devons identifier les valeurs du tableau qui, additionnées, donnent 234 (128+ 64+32+8+2). Les bits correspondant à ces valeurs sont mis à 1, et les autres à 0.

128
64
32
16
8
4
2
1
1
1
1
0
1
0
1
0

Ainsi, 234 en binaire est 11101010. On répète ce processus pour chaque octet.

128
64
32
16
8
4
2
1
123
0
1
1
1
1
0
1
1
42
0
0
1
0
1
0
1
0
65
0
1
0
0
0
0
0
1

L’adresse IP 234.123.42.65 en binaire est donc 11101010.01111011.00101010.01000001.

L’IPv4 et le Modèle OSI

L’Organisation internationale de normalisation (ISO) a développé le modèle OSI (Open System Interconnection) pour structurer les systèmes de communication. Ce modèle se compose de sept couches, chacune ayant une fonction spécifique dans le processus de communication :

Application (couche 7) : La plus proche de l’utilisateur, elle permet l’interaction avec les applications et la transmission de données (ex: Telnet, FTP).
Présentation (couche 6) : Assure la conversion des données entre format applicatif et format réseau, notamment via le chiffrement et déchiffrement.
Session (couche 5) : Gère l’établissement, la coordination et la terminaison des sessions de communication (ex: la vérification des mots de passe).
Transport (couche 4) : Assure la transmission fiable des données, incluant la segmentation et la gestion de la vitesse (ex: TCP/IP et UDP).
Réseau (couche 3) : Détermine le routage optimal des paquets vers leur destination.
Liaison de données (couche 2) : Gère le transfert des données de la couche physique vers les couches supérieures, et assure la correction des erreurs.
Physique (couche 1) : Définit les caractéristiques matérielles de la communication, comme les câbles, les connecteurs et la tension.

Structure des Paquets IPv4

Un paquet IPv4 est constitué de deux parties : un en-tête et les données. Il peut transporter jusqu’à 65 535 octets. L’en-tête a une longueur variable de 20 à 60 octets et contient des informations essentielles telles que l’adresse source, l’adresse de destination, et d’autres paramètres nécessaires au routage des données.

L’en-tête d’un paquet IPv4 comporte 13 champs obligatoires :

Version: (4 bits) Indique la version du protocole IP utilisé.
Longueur de l’en-tête Internet (IHL): Indique la longueur de l’en-tête IP.
Type de Service: Définit la priorité des paquets pendant la transmission.
Longueur Totale: Indique la longueur totale de l’en-tête IP et des données (20 à 65 535 octets).
Identification: Identifie les fragments d’un paquet lors de la transmission.
ECN: (Explicit Congestion Notification) Indique la congestion des paquets.
Drapeaux: (3 bits) Indique si un paquet doit être fragmenté ou non.
Décalage de Fragment: (13 bits) Séquence et position des fragments dans un paquet.
Time to Live (TTL): Limite la durée de vie d’un paquet pour éviter les boucles de routage.
Protocole: (8 bits) Indique le protocole utilisé (TCP, UDP).
Header Checksum: Détecte les erreurs dans l’en-tête.
Adresse IP Source: (32 bits) Adresse IPv4 de l’expéditeur.
Adresse IP Destination: (32 bits) Adresse IPv4 du destinataire.
Options: Champ optionnel utilisé lorsque la longueur IHL est supérieure à 5.

Caractéristiques de l’IPv4

Utilise une adresse IP de 32 bits.
Les chiffres sont séparés par des points.
Supporte les adresses unicast, multicast et broadcast.
Possède 12 champs d’en-tête.
Supporte le masque de sous-réseau de longueur variable (VLSM).
Utilise le protocole ARP (Address Resolution Protocol) pour la correspondance des adresses MAC.
Les réseaux sont configurés avec le DHCP (Dynamic Host Configuration Program) ou manuellement.

Avantages et Inconvénients de l’IPv4

Avantages	Inconvénients
Attribution et compatibilité du réseau éprouvées.	Risque d’épuisement des adresses IPv4.
Service de routage efficace.	Gestion parfois complexe et lente.
Encodage performant.	Routage internet parfois inefficace.
Connexion facile à de multiples appareils.	Fonctions de sécurité optionnelles.
Mode de communication spécifique pour la multidiffusion.

En dépit de ces limitations, l’IPv4 demeure largement utilisé grâce à sa grande compatibilité, même face à la montée en puissance de l’IPv6.

Nous espérons que cet exposé a permis une compréhension approfondie de l’IPv4. N’hésitez pas à partager vos questions ou suggestions dans la section commentaires ci-dessous.

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