IPv4 et IPv6 : quelles sont les différences entre ces deux protocoles ?

Actuellement, l’Internet mondial utilise encore majoritairement le protocole IPv4, ou Internet Protocol 4. Cependant, un problème majeur va se poser dans les années à venir : toutes les adresses IPv4 seront bientôt attribuées. Un nouveau protocole, nommé IPv6, a commencé à être déployé pour remédier à ce problème. En plus de fournir une infinité d’adresses IP supplémentaires, cette technologie comporte quelques différences et avantages par rapport à son ancêtre l’IPv4.

Dans ce guide proposé par MaPetiteBox, différentes questions seront notamment traitées :

• Qu’est-ce qu’une adresse IP ?

• Pourquoi l’Internet mondial doit-il migrer vers l’Internet Protocol 6 ?

• Quels sont ses avantages, mais aussi ses inconvénients ?

Pourquoi est-ce une obligation de passer de l’IPv4 à l’IPV6 ?

Le passage de l’Internet Protocol 4 à l’Internet Protocol 6 n’est pas une lubie, ou un choix des grands industriels du secteur de l’Internet. Bien au contraire, il s’agit d’une obligation, dictée par les limitations en termes de nombres d’adresses IP disponibles avec la technologie dans sa version 4. Dans un premier temps, qu’est-ce que la fameuse adresse IP qui fait tant parler d’elle ?

Qu’est-ce qu’une adresse IP, ou adresse Internet Protocol ?

L’adresse IP est un chiffre, attribué à toutes les interfaces réseau de tous les matériels informatiques. Cela encadre donc les routeurs, smartphones, box internet, ordinateurs, objets connectés,  etc., qui sont connectés à l’Internet. Il s’agit donc d’un numéro, qui est unique, et qui représente le numéro d’identification de chaque matériel informatique branché à un réseau informatique utilisant l’Internet Protocol.

Afin de simplifier, on peut le comparer à un numéro de téléphone. On comprend alors pourquoi il doit être unique. Si deux personnes possédaient le même numéro de téléphone, la mise en relation serait en effet impossible. Le même principe s’applique pour les adresses IP.

Sur Internet, les informations circulent sous forme de paquets. L’adresse IP sert à l’acheminement des paquets de données sur Internet. Chaque paquet transmis contient ainsi l’adresse IP de l’envoyeur, mais aussi du destinataire. Les adresses IPv4 prennent la forme suivant : xxx.x.xx.xx, ou chaque x correspond à un chiffre compris entre 0 et 9.

Concrètement, les adresses IP servent à chaque utilisation de l’Internet. Lorsqu’un utilisateur consulte un site web, par exemple, l’ordinateur communique avec le serveur hébergeant le site, sous forme de paquets adressés via des adresses IP.

Un problème de taille se pose actuellement, qui est dû à la façon dont sont définies les adresses IPv4. Avec l’IPv4, les adresses IP ont 32 bits d’espace d’adressage. Cela veut dire qu’au total, avec l’IPv4, il est possible d’obtenir 2^32 adresses IP. Cela correspond à environ 4,3 milliards d’adresses. Aujourd’hui, le nombre d’adresses diminue, et il faut trouver une solution avant de ne plus en avoir de disponibles. Une des solutions est alors le passage à l’IPv6.

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Qu’est-ce que l’IPv4, et pourquoi doit-on bientôt en changer ?

Historiquement, l’Internet Protocole version 4 a été la première version à être réellement déployée à grande échelle. Les adresses IP, dans cette version du protocole, sont codées sur 32 bits. Si ce chiffre paraissait inatteignable lors de la définition de cette norme, en 1981, la situation a bien changé aujourd’hui. À l’époque, il était difficile d’imaginer que moins de 40 ans plus tard, les habitants des pays développés possèderaient chacun plusieurs appareils destinés à se connecter à l’Internet.

Avec l’arrivée prochaine des forfaits 5G, du tout connecté et de l’Internet des objets, les demandes en adresses IP vont  de surcroît encore exploser. Sur les plus de 4 milliards d’adresses IP disponibles, toutes ne sont en outre pas utilisables, puisque certaines ne peuvent pas être utilisées en raison de contraintes liées au découpage en sous-réseaux de l’Internet.

Lors des débuts de l’Internet mondial, l’économie d’adresses IP n’était pas prise en compte, puisque certaines entreprises se sont vu attribuer des lots de 16 millions d’adresses. Cela a participé, à son échelle, à la pénurie d’adresses IPv4.

Quelles solutions ont été mises en place pour éviter la pénurie d’adresses IPv4 ?

Pour palier à cette pénurie, il a fallu déployer des solutions. Les RIR, pour Registres Internet Régionaux, ont par exemple mis en place des politiques d’assignation plus sévères, qui prennent en compte les besoins réels.

Le NAT, pour Network Address Translation, est une autre technologie qui a notamment été développée pour soulager les problèmes de pénurie d’adresses IPv4. Il s’agit d’une technique consistant à traduire des adresses IP privées, n’accédant pas directement à l’Internet, en une seule adresse IP publique, qui peut communiquer avec l’Internet mondial. Concrètement, cela permet aux ordinateurs d’un réseau intranet de ne pas avoir d’adresse IPv4 publique, et donc d’en économiser un nombre non-négligeable.

Une autre solution, basée sur le volontariat, a été de récupérer les blocs assignés de manière trop généreuse aux débuts de l’Internet. D’autres solutions très techniques ont été déployées, mais certains redoutent tout de même la mise en place d’un marché noir, entre clients, de revente d’adresses IP ou de blocs d’adresses IP. Pour éviter cela, un nouveau protocole, l’IPv6, doit faire son apparition.

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Comment l’arrivée de l’IPv6 va-t-elle régler le problème de pénurie d’adresses IP ?

Pour résoudre les problèmes de pénuries d’adresses IPv4, une nouvelle norme a été mise en place, nommée IPv6. Contrairement à l’IPv4, dont l’espace d’adressage ne faisait que 32 bits, celui de l’IPv6 s’élève à 128 bits. Cela veut dire que le nombre total d’adresses IPv6 est de 2^128, correspondant à 3,4*10^38 adresses IP uniques, soit 340 sextillions d’adresses.

Avec une telle quantité, le problème du nombre d’adresses IP disponibles ne devrait pas se poser avant des dizaines d’années, voire des siècles. L’écriture est en outre passée du décimal à l’hexadécimal, d’où l’apparition de lettres dans les adresses IPv6.

• Exemple de format de l’adresse IPv6 : 2001:0db8:0000:85a3:0000:0000:ac1f:8001

• Exemple de format de l’adresse IPv4 : 192.168.1.1

Aujourd’hui, tous les fournisseurs d’accès à Internet proposent des box internet compatibles avec l’IPv6. Le déploiement se poursuit à bon rythme, comme en atteste l’Arcep dans son communiqué datant de novembre 2019. Tous les opérateurs fournissent des efforts afin d’éviter la pénurie d’adresses IPv4.

Quels sont les différences entre l’IPv6 et l’IPv4 ?

La première différence entre les deux normes d’Internet Protocol est bien évidemment la taille de l’espace d’adressage. Cette dernière est bien plus large avec l’IPv6, ce qui permet de régler le problème de pénurie des adresses IPv4. Cette caractéristique de l’IPv6 ne constitue pas son unique avantage comparé à la norme précédente, qui s’avère relativement vieille.

• L’IPv4 a été créé en 1981. L’adresse IPv4 compte 4 octets, au format décimal, séparés par un point. Cela donne une adresse d’une taille de 32 bits, correspondant à 4,3 milliards d’adresses IP uniques.

• L’IPv6 a quant à elle été créée en 1990. Elle compte 16 octets, au format hexadécimal, qui sont séparés par deux points. Cela donne donc une taille d’adresse de 128 bits, correspondant à 340 sextillions d’adresses uniques. Cela correspond à 36 zéros derrière le nombre 340.

Les adresses IPv6 apportent différents types d’avantages :

• Une norme mieux sécurisée.

Il faut se souvenir que l’IPv4 est une norme très ancienne. À cette époque, les aspects de sécurité n’étaient pas aussi importants, puisque les menaces étaient bien plus modérées. Les mécanismes de sécurité, comme IPSec, ont ainsi été rajoutés à la norme. Avec l’IPv4, IPSec est donc optionnel. Ce mécanisme sert à protéger les paquets, grâce à différentes méthodes comme le chiffrement, l’intégrité des données ou encore l’authentification par les pairs. Dans la norme IPv6, IPSec a été directement implémenté. Cela veut dire qu’il ne s’avère pas nécessaire de le configurer pour qu’il fonctionne.

• L’autoconfiguration des adresses IPv6.

Un autre avantage de ce nouveau protocole se nomme l’autoconfiguration sans état des adresses IPv6. Cela permet d’éviter les problèmes de configuration que pouvaient comporter le déploiement des réseaux IPv4. Désormais, chaque appareil est capable de déterminer lui-même son adresse, sans que l’administrateur n’ait à procéder à une configuration manuelle. Si cet avantage reste plutôt technique, il faut retenir que la configuration des réseaux est plus simple avec IPv6 qu’avec IPv4.

• Des en-têtes simplifiées.

Les en-têtes IPv6 ont de surcroît été simplifiées. Grâce à la multidiffusion, qui est une fonctionnalité optionnelle dans IPv4, il est possible de transmettre un paquet à plusieurs destinataires d’un coup. Cette fonctionnalité est, elle aussi, incluse de base dans IPv6.

On peut donc dire que si la plupart des avantages de l’IPv6 restent techniques et adressés aux professionnels du secteur des réseaux, l’arrivée de cette nouvelle norme devrait premièrement régler le problème de la pénurie des adresses IPv4. Pour les consommateurs qui souhaitent utiliser un VPN, il faudra en sélectionner un qui est compatible avec l’IPv6.

Comment va se passer la transition d’IPv4 à IPv6 ?

Il faut savoir qu’IPv6 possède un énorme inconvénient. Il s’agit du fait que les adresses IPv4 et IPv6 ne sont pas compatibles. Un appareil disposant d’une adresse IPv6 ne pourra donc pas communiquer du tout avec un autre qui n’utilise qu’une adresse IPv4. Il s’avère donc primordial qu’une transition globale soit effectuée.

Pendant la phase de transition d’IPv4 à IPv6, il faut obligatoirement trouver un moyen permettant une communication entre les hôtes disposant d’adresses IPv6 et ceux ayant des adresses IPv4. Des chercheurs ont détaillé ces solutions dans une étude comparative en 2017.

Une première approche existe, qui s’appelle la traduction de protocole. Elle consiste à traduire une adresse IPv4 en IPv6, et vice-versa, afin de la rendre compréhensible. Cette technique peut servir dans des cas particuliers, mais elle se heurte très vite à des problèmes d’échelle.

Une seconde approche s’appelle la double pile. Cette technique consiste à équiper tous les appareils connectés au réseau à la fois d’une pile de protocoles IPv4 et d’une autre IPv6. De cette façon, tous les appareils peuvent communiquer entre eux. Cette technique est simple à mettre en place et n’implique pas de conversion de paquets. Elle permet de surcroît d’accéder à la fois à des machines IPv4 et IPv6 sans nécessité de mécanismes supplémentaires.

Cependant, cette technique ne résout pas la pénurie en adresses IP, et elle accroît la consommation en ressources des appareils informatiques. Elle augmente en outre la complexité dans certains cas, comme les applications qui fonctionnent différemment selon le protocole, ou au niveau des politiques de sécurité pour IPv4 et IPv6. Enfin, il existe des mécanismes de tunneling, qui consistent à encapsuler un protocole dans un autre protocole, qui ont chacun des avantages et des inconvénients.

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