Le protocole IP fait partie de la couche Internet
de la suite de protocoles TCP/IP. C'est un des protocoles les plus importants d'Internet
car il permet l'élaboration et le transport des datagrammes IP (les paquets de données),
sans toutefois en assurer la "livraison".
En réalité le protocole IP traite les datagrammes IP indépendamment
les uns des autres en définissant leur représentation, leur routage et leur
expédition.
Le protocole IP détermine le destinataire du message grâce à 3 champs:
- Le champ adresse IP : adresse de la machine
- Le champ masque de sous-réseau : un masque de sous-réseau permet au protocole
IP de déterminer la partie de l'adresse IP qui concerne le réseau
- Le champ passerelle par défaut : Permet au protocole Internet de savoir à
quelle machine remettre le datagramme si jamais la machine de destination n'est pas sur le réseau
local
Les données circulent sur Internet sous forme de datagrammes (on parle aussi de paquets). Les datagrammes
sont des données encapsulées, c'est-à-dire des données auxquelles
on a ajouté des en-têtes correspondant à des informations sur leur transport
(telles que l'adresse IP de destination, ...).
Les données contenues dans les datagrammes sont analysées (et éventuellement
modifiées) par les routeurs permettant leur transit.
Voici ce à quoi ressemble un datagramme:
Version
(4 bits) |
Longueur d'en-tête
(4 bits) |
Type de service
(8 bits) |
Longueur totale
(16 bits) |
Identification
(16 bits) |
Drapeau
(3 bits) |
Décalage fragment
(13 bits) |
Durée de vie
(8 bits) |
Protocole
(8 bits) |
Somme de contrôle en-tête
(16 bits) |
| Adresse IP source (32 bits) |
| Adresse IP destination (32 bits) |
| Données |
Voici la signification des différents champs:
- Version (4 bits) : il s'agit de la version du protocole IP que l'on utilise (actuellement on utilise
la version 4 IPv4) afin de vérifier la validité du datagramme. Elle est codée sur 4 bits.
- Longueur d'en-tête, ou IHL pour Internet Header Length (4 bits) : il s'agit du nombre de mots de 32 bits constituant l'en-tête (nota : la valeur minimale est 5). Ce champ est codé sur 4 bits.
- Type de service (8 bits) : il indique la façon selon laquelle le datagramme doit être traité.
- Longueur totale (16 bits): il indique la taille totale du datagramme en octets. La taille de ce champ étant de 2 octets, la taille totale du datagramme ne peut dépasser
65536 octets. Utilisé conjointement avec la taille de l'en-tête, ce champ permet de déterminer où sont situées les données.
- Identification, drapeaux (flags) et déplacement de fragment sont des champs qui permettent la fragmentation des datagrammes, ils sont expliqués plus bas.
- Durée de vie appelée aussi TTL, pour Time To Live (8 bits) : ce champ indique le nombre maximal de routeurs à travers lesquels le datagramme peut passer. Ainsi
ce champ est décrémenté à chaque passage dans un routeur, lorsque celui-ci atteint la valeur
critique de 0, le routeur détruit le datagramme. Cela évite l'encombrement du réseau par les datagrammes perdus.
- Protocole (8 bits) : ce champ, en notation décimale, permet de savoir de quel protocole est issu le datagramme
- ICMP : 1
- IGMP : 2
- TCP : 6
- UDP : 17
- Somme de contrôle de l'en-tête, ou en anglais header checksum (16 bits) : ce champ contient une valeur codée sur 16 bits
qui permet de contrôler l'intégrité de l'en-tête afin de déterminer si celui-ci
n'a pas été altéré pendant la transmission.
La somme de contrôle est le complément à un de tous les mots de 16 bits de l'en-tête (champ somme de contrôle exclu).
Celle-ci est en fait telle que lorsque l'on fait la somme
des champs de l'en-tête (somme de contrôle incluse), on obtient un nombre avec tous les bits positionnés à 1
- Adresse IP source (32 bits) : Ce champ représente l'adresse IP de la machine émettrice, il permet au destinataire de répondre
- Adresse IP destination (32 bits) : adresse IP du destinataire du message
Comme nous l'avons vu précédemment, la taille d'un datagramme maximale
est de 65535 octets. Toutefois cette valeur n'est jamais atteinte car les réseaux
n'ont pas une capacité suffisante pour envoyer de si gros paquets. De plus, les
réseaux sur Internet utilisent différentes technologies, si bien que la taille
maximale d'un datagramme varie suivant le type de réseau.
La taille maximale d'une trame est appelée MTU (Maximum Transfer Unit), elle
entraînera la fragmentation du datagramme si celui-ci a une taille plus importante que le MTU
du réseau.
| Type de réseau |
MTU (en octets) |
| Arpanet |
1000 |
| Ethernet |
1500 |
| FDDI |
4470 |
La fragmentation d'un datagramme se fait au niveau des routeurs, c'est-à-dire lors
de la transition d'un réseau dont le MTU est important à un réseau dont le MTU
est plus faible. Si le datagramme est trop grand pour passer sur le réseau, le routeur
va le fragmenter, c'est-à-dire le découper en fragments de tailles inférieures
au MTU du réseau et de telle façon que la taille du fragment soit un multiple de 8 octets.
Le routeur va ensuite envoyer ces fragments de manière indépendante et les réencapsuler
(il ajoute un en-tête à chaque fragment) de telle façon à tenir compte de la nouvelle
taille du fragment, et en ajoutant des informations afin que la machine de destination puisse réassembler
les fragments dans le bon ordre (rien ne dit que les fragments vont arriver dans le bon ordre étant
donné qu'ils sont acheminés indépendamment les uns des autres...).
Pour tenir compte de la fragmentation, chaque datagramme possède plusieurs champs permettant
leur réassemblage:
- champ déplacement de fragment (13 bits) : champ permettant de connaître la position du début du fragment dans le datagramme initial.
L'unité de mesure de ce champ est de 8 octets (le premier fragment ayant une valeur de zéro).
- champ identification (16 bits) : numéro attribué à chaque
fragment afin de permettre leur réassemblage dans le bon ordre.
- champ longueur totale (16 bits) : il est recalculé pour chaque fragment.
- champ drapeau (3 bits) : il est composé de trois bits:
- Le premier n'est pas utilisé.
- Le second (appelé DF : Don't Fragment) indique si le datagramme peut être fragmenté ou non.
Si jamais un datagramme a ce bit positionné à un et que le routeur ne peut pas l'acheminer sans le fragmenter, alors le datagramme est rejeté
avec un message d'erreur
- Le dernier (appelé MF : More Fragments, en français Fragments à suivre) indique si le datagramme est un fragment de donnée (1).
Si l'indicateur est à zéro, cela indique que le fragment est le dernier (donc que le routeur devrait être en possession de tous les fragments précédents)
ou bien que le datagramme n'a pas fait l'objet d'une fragmentation
Le routage IP fait partie intégrante de la couche IP de la suite TCP/IP. Le routage
consiste à assurer l'acheminement d'un datagramme IP à travers un réseau
en empruntant le chemin le plus court. Ce rôle est assuré par des machines appelées
routeurs, c'est-à-dire des machines reliées (reliant)
au moins deux réseaux.
Pour plus d'informations le mieux est de se reporter à la RFC 791
expliquant de manière détaillée le protocole IP :
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