Internet Protocol (IP) : La couche universelle d'Internet

Internet Protocol (IP) est le protocole de couche réseau (L3) qui relie des réseaux hétérogènes en l'Internet. Il fournit une livraison sans connexion, au mieux, par commutation de paquets — pas de garanties, pas d'état, juste « route ce paquet vers la destination ».

Mécanismes fondamentaux

• Adressage : Chaque interface obtient une adresse IP.
  • IPv4 : 32 bits, décimal pointé (192.0.2.1), ~4,3 Md adresses (épuisées).
  • IPv6 : 128 bits, hexadécimal (2001:db8::1), 3,4×10³⁸ adresses — pérenne.
• Paquetisation : Données → paquets IP (en-tête + charge utile). En-tête : version, DSCP, ECN, longueur totale, ID, drapeaux, décalage fragmentation, TTL, protocole, checksum, IP src/dst.
• Routage : Les routeurs transmettent les paquets saut par saut via correspondance du préfixe le plus long sur l'IP de destination. Pas d'état par flux.
• Fragmentation/Réassemblage : IPv4 : les routeurs *peuvent* fragmenter ; IPv6 : *seul* l'expéditeur fragmente (Path MTU Discovery).
• Meilleur effort : Pas d'ACK, pas de retransmission, pas d'ordonnancement, pas de signal de congestion (ECN optionnel). La fiabilité est le travail de L4 (TCP, QUIC).

Systèmes de support critiques

• Sous-réseautage (CIDR) : Notation /prefix (192.0.2.0/24) — agrège les routes, permet la hiérarchie.
• ICMP / ICMPv6 : Plan de contrôle — erreurs (Destination Unreachable, Time Exceeded), diagnostic (Echo Request/Reply = ping), NDP (remplacement ARP IPv6).
• Numéros de port (multiplexage L4) : IP livre à l'hôte ; ports UDP/TCP livrent au processus (ex. TCP/80 = HTTP).
• NAT (survie IPv4) : NAPT mappe plusieurs privées → une publique. Brise le bout-en-bout ; IPv6 le restaure.

IPv4 vs IPv6 : L'essentiel

Fonctionnalité	IPv4	IPv6
Adresse	32 bits	128 bits
En-tête	20–60 octets, checksum	40 octets fixe, pas de checksum
Fragmentation	Routeur + hôte	Hôte seulement (PMTUD)
Broadcast	Oui (tous-uns)	Non → Multicast (ff02::1)
Configuration	DHCP / statique	SLAAC + DHCPv6 / statique
Sécurité	IPsec optionnel	IPsec obligatoire (mais peu utilisé)

Pourquoi IP a gagné

Simplicité. Pas de circuits virtuels, pas de garanties QoS, pas de modèle de facturation — juste « transmets vers la destination ». Ce minimalisme a permis à IP de tourner sur Ethernet, Wi-Fi, fibre, satellite, série, porteurs aviaires (RFC 1149) — tout ce qui transporte des bits. Le goulot de la clepsydre (IP) laisse l'innovation exploser au-dessus (applications) et en-dessous (liaisons) indépendamment.