Fragmentation de Paquets en Réseau : Explication Complète

Comprendre la Fragmentation de Paquets IP

La fragmentation de paquets est un processus de couche réseau qui divise les paquets surdimensionnés en fragments plus petits pour transmission sur des liaisons avec des Unités de Transmission Maximales (MTU) plus petites.

Pourquoi la Fragmentation Se Produit

• Inadéquation MTU : Ethernet MTU = 1500 octets ; PPPoE = 1492 ; tunnels VPN souvent <1400
• Taille du Paquet : Paquets IPv4 jusqu'à 65 535 octets ; IPv6 jumbogrammes jusqu'à 4 Go
• Bit Ne Pas Fragmenter (DF) : Si positionné, paquet rejeté au lieu d'être fragmenté (ICMP « Packet Too Big » retourné)

Mécanique de Fragmentation IPv4

Chaque fragment devient un paquet IP séparé avec :

• Identification : Même ID 16 bits pour tous fragments du paquet original
• Drapeaux : Bit More Fragments (MF) = 1 pour tous sauf le dernier
• Décalage de Fragment : Champ 13 bits (blocs de 8 octets) indiquant position dans l'original
• En-tête : Chaque fragment a son propre en-tête IP (20-60 octets surcoût)

Réassemblage

• L'hôte de destination réassemble utilisant ID + IP Source/Dest + Protocole
• Tous fragments doivent arriver ; fragments manquants → paquet entier rejeté après timeout (60s typique)
• Épuisement tampon réassemblage = risque DoS

Différence IPv6

• Pas de fragmentation routeur : Seul la source fragmente
• Découverte MTU du Chemin (PMTUD) : Obligatoire — la source apprend le MTU du chemin via ICMPv6 Packet Too Big
• En-tête d'Extension Fragment : Utilisé au lieu des drapeaux/décalage dans l'en-tête principal
• MTU Minimum : 1280 octets (vs 68 octets IPv4)

Impact sur la Performance

• Surcoût : En-têtes supplémentaires par fragment (20+ octets chacun)
• Traitement : CPU routeur pour fragmentation ; mémoire hôte pour réassemblage
• Amplification de perte : Un fragment perdu = paquet entier retransmis
• Sécurité : Attaques par fragmentation (chevauchement, fragments minuscules, épuisement tampon)

Bonnes Pratiques Modernes

1. Activer PMTUD : Ne pas bloquer ICMP « Packet Too Big »
2. Positionner bit DF : Laisser la source gérer la taille (clamping MSS TCP)
3. Clamping MSS : Routeur réécrit MSS TCP SYN pour adapter au MTU du chemin
4. Trames Jumbo : MTU 9000 octets en environnements contrôlés (centres de données)

Analogie

Comme envoyer un gros livre en déchirant les chapitres dans des enveloppes séparées, chacune étiquetée « Livre X, Chapitre Y sur Z », puis le destinataire réassemble dans l'ordre. Efficace pour objets surdimensionnés, mais chapitres perdus ruinent le livre entier.