IPv4 vs IPv6 : comprendre les fondements de l’Internet moderne
Découvrez les différences entre IPv4 et IPv6, leurs principes, avantages, limites et enjeux pour l’avenir des réseaux et de l’Internet moderne.
« Un protocole n’est rien sans son adresse » — adaptation libre
Introduction : qu’est-ce que l’“IP” ?
L’Internet Protocol (IP) est le protocole de la couche réseau (ou Internet) chargé d’identifier et de transporter les paquets de données à travers un réseau.
Deux fonctions principales :
- Adressage : chaque appareil connecté se voit attribuer une adresse unique.
- Routage : transfert des paquets entre les réseaux, via des routeurs intermédiaires.
IP est au cœur de la communication Internet. Ses versions principales aujourd’hui sont IPv4 et IPv6.
IPv4 : historique, fonctionnement et limites
Historique
- Introduit par la RFC 791 (1981).
- Conçu à une époque où Internet ne comptait que quelques milliers de machines.
- Espace d’adressage : 2³² (≈ 4,3 milliards d’adresses).
- Depuis 2011, toutes les adresses IPv4 disponibles ont été distribuées (Wikipedia).
Notation
- 32 bits, affichés en quatre octets décimaux :
192.168.0.1. - Répartition : octets séparés par des points.
- Une partie des adresses est réservée (privées, multicast, boucles locales, etc.).
Structure du paquet IPv4
| Champ | Description |
|---|---|
| Version | 4 |
| IHL | Longueur d’en-tête |
| TTL | Nombre de sauts maximum |
| Protocol | TCP, UDP, ICMP… |
| Source / Destination | Adresses IP |
| Checksum | Contrôle d’erreur |
| Options | Paramètres supplémentaires |
IPv4 utilise la fragmentation en transit pour adapter la taille des paquets au MTU du réseau.
Cependant, ce mécanisme alourdit le traitement des routeurs.
Limites
- Pénurie d’adresses
- Dépendance au NAT (Network Address Translation), qui casse le principe de connexion directe.
- Absence de sécurité native (IPsec est optionnel).
- Pas d’auto-configuration intégrée (DHCP requis).
- Complexité du routage global.
IPv6 : le successeur d’IPv4
Pourquoi IPv6 ?
Défini dans la RFC 8200, IPv6 a été conçu pour :
- Résoudre la pénurie d’adresses.
- Simplifier le routage et l’en-tête des paquets.
- Intégrer la sécurité et l’auto-configuration.
- Supprimer la nécessité du NAT.
- Soutenir l’expansion de l’IoT et du cloud.
Format et notation
- 128 bits, soit 3,4 × 10³⁸ adresses possibles.
- Représentation hexadécimale :
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 - Abréviations :
::pour une suite de zéros,db8pour0db8.
En-tête IPv6 (simplifié)
| Champ | Description |
|---|---|
| Version | 6 |
| Traffic Class | Priorité / QoS |
| Flow Label | Identification de flux |
| Payload Length | Longueur du contenu |
| Next Header | Protocole suivant |
| Hop Limit | Équivalent TTL |
| Source / Destination | Adresses IPv6 |
IPv6 supprime la checksum et la fragmentation en transit, déléguée à la source.
Avancées clés
- SLAAC (Stateless Address Auto Configuration) pour l’auto-configuration sans serveur DHCP.
- NDP (Neighbor Discovery Protocol) remplace ARP.
- Anycast pour adresser le “serveur le plus proche”.
- IPsec et SEND (Secure Neighbor Discovery) intégrés.
Sources :
ThousandEyes — IPv4 vs IPv6
AWS — IPv4 vs IPv6 comparison
IPv4 vs IPv6 : comparaison synthétique
| Critère | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| Taille d’adresse | 32 bits | 128 bits |
| Nombre d’adresses | ≈ 4,3 milliards | 3,4 × 10³⁸ |
| Notation | Décimale pointée | Hexadécimale |
| Checksum | Oui | Non |
| Fragmentation | En route | Source uniquement |
| Auto-config | DHCP | SLAAC / DHCPv6 |
| NAT | Oui | Non |
| Sécurité native | Optionnelle | Prévue (IPsec) |
| Routage | Complexe | Agrégé et hiérarchique |
| Adapté IoT ? | Partiellement | Oui |
Mécanismes de transition IPv4 ↔ IPv6
1. Dual-Stack
Chaque machine fonctionne en parallèle sur IPv4 et IPv6.
→ Méthode la plus stable et la plus utilisée.
Wikipedia – Dual Stack
2. Tunneling
Encapsulation de paquets IPv6 dans IPv4 (6to4, Teredo, ISATAP…).
→ Permet de traverser un réseau IPv4-only.
→ Peut ajouter latence et overhead.
3. Traduction
NAT64 / DNS64 : permet à un client IPv6 d’accéder à un serveur IPv4.
→ Utilisé dans de nombreux opérateurs mobiles.
Coursera — IPv4 vs IPv6
Études & performances
- Raicu (ARXIV) : IPv6, plus lent que IPv4 dans certains scénarios de tunneling (arxiv.org).
- ResearchGate (2023) : IPv6 plus stable sur les réseaux natifs (source).
- Google Statistics : adoption mondiale > 45 % du trafic en 2025.
Bonnes pratiques et perspectives
- Activer le dual-stack pour une migration douce.
- Protéger le protocole NDP (RA Guard, SEND).
- Surveiller la latence des tunnels.
- Adopter une architecture d’adressage hiérarchisée.
- Former les administrateurs à IPv6.
L’avenir d’Internet repose sur l’IPv6, mais la transition complète prendra encore du temps.
Les environnements hybrides (IoT, edge, cloud) en accélèrent toutefois l’adoption.
Conclusion
IPv4 a porté Internet pendant plus de 40 ans, mais ses limites sont structurelles.
IPv6 apporte des solutions durables, une architecture moderne, et un espace d’adressage quasi infini.
Comprendre IPv4 et IPv6, c’est comprendre la mécanique du réseau mondial.