RFC: 791
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Un résumé du contenu de l'en-tête Internet suit :
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version| LET |Type de Service| longueur totale |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification |Flags| Fragment Offset |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Durée de vie | Protocole | Checksum d'en-tête |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Adresse Source |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Adresse Destination |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Options | Bourrage |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Exemple d'en-tête de Datagramme Internet Figure 4.
Notez que chaque marque indique une position bit.
Le champ Version renseigne sur le format de l'en-tête Internet. Ce document décrit le format de la version 4 du protocole.
Le champ Longueur d'En-Tête (LET) code la longueur de l'en-tête Internet, l'unité étant le mots de 32 bits, et de ce fait, marque le début des données. Notez que ce champ ne peut prendre une valeur en dessous de 5 pour être valide.
Le Type de Service donne une indication sur la qualité de service souhaitée, qui reste cependant un paramètre "abstrait". Ce paramètre est utilisé pour "guider" le choix des paramètres des services actuels lorsqu'un datagramme transite dans un réseau particulier. Certains réseaux offrent un mécanisme de priorité, traitant préférentiellement un tel trafic par rapport à un trafic moins prioritaire (en général en acceptant seulement de véhiculer des paquets d'un niveau de priorité au dessus d'un certain seuil lors d'une surcharge momentanée). Principalement, le choix offert est une négociation entre les trois contraintes suivantes : faible retard, faible taux d'erreur, et haut débit.
| Bits 0-2 : | Priorité. | |
| Bit 3 : | 0 = Retard standard, | 1 = Retard faible. |
| Bits 4 : | 0 = Débit standard, | 1 = Haut débit. |
| Bits 5 : | 0 = Taux d'erreur standard | 1 = Taux d'erreur faible. |
| Bit 6-7 : | Réservé. |
+ 0 1 2 3 4 5 6 7 +
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| PRIORITE | D | T | R | 0 | 0 |
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| 111 - | Network Control |
| 110 - | Internetwork Control |
| 101 - | CRITIC/ECP |
| 100 - | Flash Override |
| 011 - | Flash |
| 010 - | Immediate |
| 001 - | Priority |
| 000 - | Routine |
L'utilisation des indications en termes de retard, débit, et qualité de transmission peut augmenter le "coût" (d'un certain point de vue) du service. Dans la plupart des réseaux, de meilleures performances pour l'un de ces paramètres s'obtient au prix d'une dégradation des performances pour un autre. A moins d'une situation exceptionnelle, il sera préférable de ne pas activer plus de deux optimisations sur les trois.
Le "Type de Service" sert à préciser le traitement effectué sur le datagramme pendant sa transmission à travers Internet. Des exemples d'association de ce code aux améliorations de service proposées par des réseaux existants comme AUTODIN II, ARPANET, SATNET, et PRNET sont données dans la RFC 795 "Service Mappings" [8].
La priorité dite "Network Control" est stipulée comme étant une priorité à l'intérieur d'un seul réseau. Le fait d'utiliser cette option instaure une priorité pour chaque section traversée. La priorité "Internetwork Control" n'est gérée que par les routeurs. Si l'utilisation de ces priorités ont une signification particulière ou supplémentaire pour l'un des réseaux, il est de la responsabilité de ce dernier de lire et d'interpréter les présentes informations.
Le champ "Longueur Totale" est la longueur du datagramme entier y compris en-tête et données, mesurée en octets. Ce champ ne permet de coder qu'une longueur de datagramme d'au plus 65,535 octets. Une telle longueur rendrait de toutes façon les datagrammes impossible à gérer pour la plus grande partie des réseaux. Les hôtes devront au moins pouvoir accepter des datagrammes d'une longueur jusqu'à 576 octets (qu'il s'agisse d'un datagramme unique ou d'un fragment). Il est de même recommandé que des hôtes ne décident d'envoyer des datagrammes de plus de 576 octets que dans la mesure où ils sont sûrs que la destination est capable de les accepter.
Le nombre 576 a été choisi pour permettre à un bloc de données de taille raisonnable d'être transmis dans un datagramme, tenant compte des données à ajouter pour constituer les en-têtes de protocole. Par exemple, cette taille permet la transmission d'un bloc de 512 octets, plus 64 octets d'en-tête dans un datagramme unique. (
Une valeur d'identification assignée par l'émetteur pour identifier les fragments d'un même datagramme.
Divers commutateurs de contrôle.
| Bit 0 : | réservé, doit être laissé à zéro | |
| Bit 1: (AF) | 0 = Fragmentation possible, | 1 = Non fractionnable. |
| Bit 2: (DF) | 0 = Dernier fragment, | 1 = Fragment intermédiaire. |
0 1 2
+---+---+---+
| | A | D |
| 0 | F | F |
+---+---+---+
Ce champ indique le décalage du premier octet du fragment par rapport au datagramme complet. Cette position relative est mesurée en blocs de 8 octets (64 bits). Le décalage du premier fragment vaut zéro.
Ce champ permet de limiter le temps pendant lequel un datagramme reste dans le réseau. Si ce champ prend la valeur zéro, le datagramme doit être détruit. Ce champ est modifié pendant le traitement de l'en-tête Internet. La durée de vie est mesurée en secondes. Chaque module Internet doit retirer au moins une unité de temps à ce champ, même si le traitement complet du datagramme par le module est effectué en moins d'une seconde. De ce fait, cette durée de vie doit être interprétée comme la limite absolue maximale de temps pendant lequel un datagramme peut exister. Ce mécanisme est motivé par la nécessité de détruire les datagrammes qui n'ont pu être acheminés, en limitant la durée de vie même du datagramme.
Ce champ indique quel protocole de niveau supérieur est utilisé dans la section données du datagramme Internet. Les différentes valeurs admises pour divers protocoles sont listée dans la RFC "Assigned Numbers" [9].
Un Checksum calculé sur l'en-tête uniquement. Comme certains champs de l'en-tête sont modifiés (ex., durée de vie) pendant leur transit à travers le réseau, ce Checksum doit être recalculé et vérifié en chaque point du réseau où l'en-tête est réinterprétée.
L'algorithme utilisé pour le Checksum est le suivant :
On calcule le complément à un sur 16 bits de la somme des compléments à un de tous les octets de l'en-tête pris par paires (mots de 16 bits). Lorsque l'on calcule le Checksum, on considère une en-tête dont le champ réservé pour ce même Checksum vaut zéro.
L'algorithme de Checksum peut paraître élémentaire mais l'expérimentation a montré que cette technique était suffisante. Il se peut que cet algorithme soit plus tard remplacé par un calcul de type CRC, suivant la nécessité future.
L'adresse Internet de la source. Cf. section 3.2.
L'adresse Internet du destinataire. Cf. section 3.2.
Les datagrammes peuvent contenir des options. Celles-ci doivent être implémentées par tous les modules IP (hôtes et routeurs). Le caractère "optionnel" concerne leur transmission, et non leur implémentation.
Dans certains environnements, l'option de sécurité peut être obligatoire dans tous les datagrammes.
Le champ d'option est de longueur variable. Un datagramme peut comporter zéro ou plus options. Voici les deux formats possibles d'une option :
La taille de l'option compte tous les octets de l'option y compris le type, son propre octet et tous les octets de donnée d'option.
L'octet de type d'option est composé de trois champs de bits :
| 1 bit | indicateur de recopie |
| 2 bits | classe d'option |
| 5 bits | numéro d'option. |
L'indicateur de recopie marque le fait que l'option est recopiée dans tous les segments d'un datagramme fragmenté.
| 0 = | non recopiée |
| 1 = | recopiée |
Les classe d'option sont :
| 0 = | contrôle |
| 1 = | réservé pour usage futur |
| 2 = | débogage et mesure |
| 3 = | réservé pour usage futur |
Les options suivantes sont actuellement définies :
| CLASSE | NUMERO | LONGUEUR | DESCRIPTION |
| ------ | ------ | -------- | ----------- |
| 0 | 0 | - | Fin de liste d'option. Sur un seul octet pas d'octet de taille. |
| 0 | 1 | - | Pas d'opération. Sur un seul octet pas d'octet de taille. |
| 0 | 2 | 11 | Sécurité. Transporte les informations de sécurité, compartiment, Groupe utilisateur (TCC), et Codes de Restriction compatibles DOD (application militaire). |
| 0 | 3 | var. | Routage lâche. Utilisé pour acheminer le datagramme selon des informations données par la source. |
| 0 | 9 | var. | Routage strict. Utilisé pour acheminer le datagramme selon des informations données par la source. |
| 0 | 7 | var. | Traceur. Utilisé pour mémoriser le chemin pris par un datagramme Internet. |
| 0 | 8 | 4 | ID de flux. Transporte l'identificateur du flux. |
| 2 | 4 | var. | Marqueur temporel. |
Définition des options spécifiques
Fin de liste d'option
+--------+
|00000000|
+--------+
Type=0
Cette option indique la fin de la liste d'options qui ne coïncide pas nécessairement avec la fin de l'en-tête, selon la définition de la longueur de celle-ci. Cette option est utilisable une fois à la fin du bloc d'options, et non pas après chaque option, et peut n'être utilisée que dans le cas où la fin de liste d'options ne peut coïncider avec la fin de l'en-tête Internet. (NdT : Rappel, une en-tête IP comporte toujours un multiple de 4 octets).
Cet octet peut être recopié, introduit ou supprimé lors d'opérations de fragmentation, ou pour toute autre raison.
Pas d'opération
+--------+
|00000001|
+--------+
Type=1
Cette option peut être utilisée entre deux options significatives, par exemple, pour aligner le début de l'option suivante sur le début d'un mot de 32 bits.
Peut être recopié, introduit, ou supprimé lors d'opérations de fragmentation, ou pour toute autre raison.
Sécurité
Cette option permet à un hôte d'envoyer des informations de sécurité, compartimentation, restrictions d'usage, et CCT (groupe fermé). Le format de cette option est le suivant :
+--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+
|10000010|00001011|SSS SSS|CCC CCC|HHH HHH| CCT |
+--------+--------+---//---+---//---+---//---+---//---+
Type=130 Longueur=11
Définit un niveau de sécurité parmi 16 (dont 8 sont réservés pour usage futur).
| 00000000 00000000 - | Non classé | 11110001 00110101 - | Confidentiel | 01111000 10011010 - | EFTO | 10111100 01001101 - | MMMM | 01011110 00100110 - | PROG | 10101111 00010011 - | Restreint | 11010111 10001000 - | Secret | 01101011 11000101 - | Top Secret | 00110101 11100010 - | (Réservé pour usage futur) | 10011010 11110001 - | (Réservé pour usage futur) | 01001101 01111000 - | (Réservé pour usage futur) | 00100100 10111101 - | (Réservé pour usage futur) | 00010011 01011110 - | (Réservé pour usage futur) | 10001001 10101111 - | (Réservé pour usage futur) | 11000100 11010110 - | (Réservé pour usage futur) | 11100010 01101011 - | (Réservé pour usage futur) | |
Une valeur nulle de ce champ indique que l'information n'est pas compartimentée. Les autres valeurs admissibles sont attribuées par la "Defense Intelligence Agency" américaine.
Les valeurs pour marquer la prise de contrôle et la levée de restrictions sont des digraphes alphanumériques définis dans le "Defense Intelligence Agency Manual" DIAM 65-19, "Standard Security Markings".
Procure un moyen de différentier le trafic et de définir des groupes contingentés d'utilisateurs partageant un même centre d'intérêt. Les valeurs de CCT sont des trigraphes, et sont attribués par le HQ DCA Code 530.
Cette option est à recopier impérativement lors d'une fragmentation. Elle doit apparaître au plus une fois dans un datagramme.
Routage lâche et enregistrement du chemin
NdT : le paragraphe ci-dessous est la traduction stricte de la norme. La rédaction originale pouvant apparaître comme quelque peu obscure, vous trouverez en fin de paragraphe un commentaire explicatif du principe de cette option.
+--------+--------+--------+---------//--------+
|10000011| longeur|pointeur| chemin |
+--------+--------+--------+---------//--------+
Type=131
L'option de routage lâche et d'enregistrement de chemin (LSRR) permet à la source d'un datagramme Internet de transmettre des informations de routage à destination des routeurs qui acheminent le datagramme vers la destination, et d'enregistrer les indications de chemin parcouru.
Cette option débute avec l'octet de type de l'option. Le second octet donne la longueur de cette option en comptant les deux premiers octets, l'octet pointeur, et longueur-3 octets de données de chemin. Le troisième octet contient une valeur de décalage relatif pointant, dans le champ de chemin, le premier octet de l'adresse Internet de routage suivante à traiter. Ce décalage se calcule relativement au premier octet de l'option, et accepte comme valeur minimale la valeur 4.
Un chemin est composé d'une liste d'adresses Internet. Chaque adresse étant codée sur 32 bits, et donc 4 octets. Si la valeur du pointeur est plus grande que la longueur d'option, le chemin source est vide (et le chemin enregistré plein) et le routage doit prendre comme référence le champ d'adresse destinataire.
Si l'adresse contenue dans le champ d'adresse destinataire a été atteinte et le pointeur est supérieur à la longueur, l'adresse suivante de source remplace le contenu du champ d'adresse, et l'adresse enregistrée remplace l'adresse source utilisée, le pointeur est augmenté de quatre unités.
L'adresse enregistrée correspond à l'adresse du module Internet qui est en train de traiter l'en-tête pour réaliser l'acheminement.
Cette procédure qui consiste à remplacer l'adresse source par l'adresse enregistrée (bien que le chemin soit inscrit dans l'ordre inverse que ce qui serait nécessaire pour répondre au datagramme en utilisant le chemin inverse) permet de conserver à cette option (ainsi qu'à l'adresse IP en général) une longueur constante tout au long du "voyage" du datagramme à travers Internet.
Cette option spécifie un routage "lâche" en ce sens qu'un routeur ou un hôte IP est autorisé à choisir n'importe quel autre routeur ou hôte intermédiaire qui se situe entre lui même et le destinataire final.
Doit impérativement être reporté lors d'une fragmentation. Ne peut apparaître qu'une fois au plus dans un datagramme.
Note : Il faut comprendre le champ "chemin" comme une liste des adresses Internet de chaque module intermédiaire entre la source et le destinataire, constituant un chemin "préférentiel" tel que le connaît l'émetteur du datagramme. Au fur et à mesure que le datagramme progresse dans le réseau, chaque adresse est effectivement remplacée par celle du module réellement traversé par le datagramme. Le routage est dit "lâche" car le chemin suivi effectivement par le datagramme n'est pas obligatoirement celui qui est préconisé par la liste initiale fournie par la source.
Routage strict et enregistrement de chemin
+--------+--------+--------+---------//--------+
|10001001|longueur|pointeur| chemin |
+--------+--------+--------+---------//--------+
Type=137
L'option de routage lâche et d'enregistrement de chemin (LSRR) permet à la source d'un datagramme Internet de transmettre des informations de routage à destination des routeurs qui acheminent le datagramme vers la destination, et d'enregistrer les indications de chemin parcouru.
Cette option débute avec l'octet de type de l'option. Le second octet donne la longueur de cette option en comptant les deux premiers octets, l'octet pointeur, et longueur-3 octets de données de chemin. Le troisième octet contient une valeur de décalage relatif pointant, dans le champ de chemin, le premier octet de l'adresse Internet de routage suivante à traiter. Ce décalage se calcule relativement au premier octet de l'option, et accepte comme valeur minimale la valeur 4.
Un chemin est composé d'une liste d'adresses Internet. Chaque adresse étant codée sur 32 bits, et donc 4 octets. Si la valeur du pointeur est plus grande que la longueur d'option, le chemin source est vide (et le chemin enregistré plein) et le routage doit prendre comme référence le champ d'adresse destinataire.
Si l'adresse contenue dans le champ d'adresse destinataire a été atteinte et le pointeur est supérieur à la longueur, l'adresse suivante de source remplace le contenu du champ d'adresse, et l'adresse enregistrée remplace l'adresse source utilisée, le pointeur est augmenté de quatre unités.
L'adresse enregistrée correspond à l'adresse du module Internet qui est en train de traiter l'en-tête pour réaliser l'acheminement.
Cette procédure qui consiste à remplacer l'adresse source par l'adresse enregistrée (bien que le chemin soit inscrit dans l'ordre inverse que ce qui serait nécessaire pour répondre au datagramme en utilisant le chemin inverse) permet de conserver à cette option (ainsi qu'à l'adresse IP en général) une longueur constante tout au long du "voyage" du datagramme à travers Internet.
Cette option spécifie un routage "strict" en ce sens qu'un routeur ou un hôte IP doit obligatoirement choisir le routeur ou hôte intermédiaire suivant tel que préconisé par la route source.
Doit impérativement être recopié lors d'une fragmentation. Doit apparaître au plus une fois dans un datagramme.
Traceur
+--------+--------+--------+---------//--------+
|00000111|longueur|pointeur| chemin |
+--------+--------+--------+---------//--------+
Type=7
L'option traceur permet d'enregistrer le chemin parcouru par un datagramme Internet.
Cette option débute avec l'octet de type de l'option. Le second octet donne la longueur de cette option en comptant les deux premiers octets, l'octet pointeur, et longueur-3 octets de données de chemin. Le troisième octet contient une valeur de décalage relatif pointant, dans le champ de chemin, le premier octet ou doit être enregistrée l'adresse Internet suivante. Ce décalage se calcule relativement au premier octet de l'option, et accepte comme valeur minimale la valeur 4.
Un chemin est composé d'une liste d'adresses Internet. Chaque adresse étant codée sur 32 bits, et donc 4 octets. Si la valeur du pointeur est plus grande que la longueur d'option, le chemin enregistré est plein. L'émetteur du datagramme devra composer cette option en prévoyant une taille de liste initiale suffisamment longue pour pouvoir enregistrer autant d'adresses de modules intermédiaires que le datagramme est supposé traverser. La taille de l'option ne doit effectivement plus changer lors de l'enregistrement effectif du chemin. Le chemin, au départ du datagramme est initialisé avec des zéros par l'émetteur.
Lorsqu'un module Internet traite un datagramme, il doit vérifier si celui-ci comporte un traceur. Si c'est le cas, il insère sa propre adresse Internet à la position de chemin indiquée par le pointeur, puis incrémente le pointeur de quatre unités.
Si cette liste d'adresse est entièrement remplie (le pointeur excède la longueur de l'option), le datagramme est retransmis sans enregistrer la nouvelle adresse du module Internet actuel. S'il reste de la place dans la liste, mais que cette place est trop petite pour insérer une adresse complète, alors cela indique une erreur et le datagramme doit être détruit. Dans ces deux cas, un message d'erreur ICMP doit être envoyé au hôte source [3].
Ne doit pas être recopié lors d'une fragmentation, mais apparaître seulement dans le premier fragment. Ne peut apparaître qu'une fois au plus dans un datagramme.
Identificateur de flux
+--------+--------+--------+--------+
|10001000|00000010| Stream ID |
+--------+--------+--------+--------+
Type=136 Length=4
Permet la transmission d'un identificateur de flux 16-bits SATNET à travers des réseaux qui ne supportent pas la notion de flux.
Doit être recopié lors de fragmentation. Ne peut apparaître au plus une fois dans un datagramme.
Marqueur temporel
+--------+--------+--------+--------+
|01000100|longueur|pointeur|oflw|flg|
+--------+--------+--------+--------+
| adresse Internet |
+--------+--------+--------+--------+
| marqueur temporel |
+--------+--------+--------+--------+
| . |
.
.
Type = 68
La longueur compte le nombre d'octets de l'option y compris le type, la longueur (lui-même), le pointeur, et l'octet de dépassement de capacité/commutateurs (longueur maximale 40).
Le Pointeur contient une valeur qui pointe sur le premier octet de la première place libre pour un nouveau marqueur temporel. L'origine de ce décalage relatif est pris au début de l'option, et donc le décalage minimum acceptable est 5. La liste de marqueurs est pleine lorsque la valeur du pointeur dépasse la longueur de l'option.
Le champ de dépassement de capacité (oflw) [4 bits] compte le nombre de modules IP qui n'ont pas pu enregistrer de marqueur temporel faute de place dans la liste.
Les commutateurs ou bits de contrôle [4 bits] ont les significations suivantes :
| 0 | Etiquettes temporelles seules, enregistrées sous forme de mots consécutifs de 32 bits. |
| 1 | chaque étiquette est précédée de l'adresse Internet de l'entité qui l'a enregistrée. |
| 3 | les adresses Internet sont spécifiés dès le départ. Un module IP n'enregistre l'étiquette que si son adresse Internet propre correspond à l'adresse suivante spécifiée dans la liste. |
L'étiquette temporelle compte sur 32-bits le temps écoulé depuis 0 heures UT en millisecondes, et est justifiée à droite. Si cette valeur n'est pas disponible en millisecondes ou ne peut être calculé à partir de la référence 0 heures UT, alors la valeur disponible sera marquée dans l'étiquette et le bit de poids fort sera marqué à un pour prévenir de l'utilisation d'un format non standard.
L'émetteur du datagramme devra composer cette option en prévoyant une taille de liste initiale suffisamment longue pour pouvoir enregistrer autant d'adresses de modules intermédiaires que le datagramme est supposé traverser. La taille de l'option ne doit effectivement plus changer lors de l'enregistrement effectif des étiquettes. Dans la liste initiale, les adresses auront été marquées par l'émetteur, et les étiquettes initialisées à zéro.
Si la liste d'étiquettes temporelles est pleine (le pointeur pointe au delà de l'en-tête), le datagramme est retransmis sans ajout de nouvelle étiquette, mais le compteur de dépassement de capacité est incrémenté.
S'il reste de la place dans la liste, mais insuffisamment pour enregistrer une étiquette temporelle complète, ou si le champ de dépassement de capacité lui-même est au maximum de sa valeur, le datagramme est considéré en erreur et sera détruit. Dans ces deux cas, un message d'erreur ICMP doit être retourné à l'émetteur [3].
L'option de marquage temporel ne doit pas être recopiée lors d'une fragmentation. Elle est transportée dans le premier fragment. Doit apparaître au plus une fois dans un datagramme.
Le champ de bourrage n'existe que pour assurer à l'en-tête une taille totale multiple de 4 octets. Le bourrage se fait par des octets à zéro.
L'implémentation d'un protocole doit répondre au principe de robustesse. Chaque implémentation doit s'attendre à pouvoir opérer face à une autre implémentation programmée par quelqu'un d'autre. Bien que la fonction de cette spécification soit de décrire explicitement ce protocole, il reste néanmoins la possibilité de voir apparaître des interprétations divergentes. On adopte comme principe général qu'implémentation doit être stricte quant à ce qu'elle émet, et libérale par rapport à ce qu'elle reçoit. C'est à dire qu'elle doit faire attention à émettre des datagrammes conformes et correctement constitués, mais doit accepter tout datagramme qu'elle est en mesure d'interpréter (ex., exempt d'erreurs d'ordre technique et tant que sa signification reste déchiffrable).
Les services de base d'Internet s'appuient sur le concept datagramme qui prévoit une possibilité de fragmentation par les routeurs, avec une fonction de réassemblage exécutée par le module Internet du destinataire. Bien sûr, la fragmentation et le réassemblage des datagrammes, localement à un segment de réseau ou suite à un accord particulier entre deux routeurs situés sur un même réseau sont permis, dans la mesure où cette technique est totalement transparente pour les protocoles Internet et à fortiori pour les protocoles de niveau supérieur. Ce type de fragmentation-réassemblage transparent est appelé "dépendant du réseau" (ou encore Intranet) et ne sera plus évoqué dans la suite.
Les adresses Internet distinguent les sources et les destinations en termes de "hôtes" et comportent de plus un champ "protocole". Il est supposé ici que chaque protocole de niveau supérieur disposera de toutes les fonctions de routage nécessaires à l'intérieur même du hôte.
Pour conserver toute la souplesse d'assignation d'adresse à des réseaux et pouvoir prendre en compte un grand nombre de réseaux de petite taille ou de taille moyenne, la structure des champs d'adresse est codée de sorte à désigner un petit nombre de réseaux accueillant un très grand nombre d'hôtes, un nombre modéré de réseaux accueillant un nombre modéré d'hôtes, et un grand nombre de réseaux accueillant un nombre restreint d'hôtes. De plus, un encodage spécial permet de prévoir un mode d'adressage étendu futur.
Formats d'adresse :
| Poids forts | Format | Classe |
| ----------- | ------------------------------------------- | ----- |
| 0 | 7 bits réseau, 24 bits hôte | A |
| 10 | 14 bits réseau, 16 bits hôte | B |
| 110 | 21 bits réseau, 8 bits hôte | C |
| 111 | basculement en mode adressage étendu |
Une valeur zéro dans le champ réseau signifie "ce réseau". Ceci n'est utilisé que dans certains messages ICMP. Le mode d'adressage étendu est à ce jour non défini. Ces deux interprétations sont réservées pour un usage futur.
Les valeurs assignées actuellement pour les adresses de réseau sont données dans le document "Assigned Numbers" [9].
L'adresse locale, définie par rapport au réseau local, doit permettre à un hôte "physique" de pouvoir être considéré comme plusieurs hôtes Internet. Ceci veut dire qu'une table de transcription doit exister entre les adresses Internet d'hôte et les adresses d'interfaces réseau permettant à plusieurs adresses Internet d'être accessible par la même interface. Un hôte doit à l'inverse pouvoir dispose de plusieurs interfaces physiques au réseau et traiter les datagrammes y parvenant comme s'ils avaient été adressés à un hôte unique.
Les transcriptions d'adresses Internet en adresses ARPANET, SATNET, PRNET, ou d'autre réseaux sont définies dans le document "Address Mappings" [5].
Le champ d'Identification (ID) permet, en combinaison avec les adresses source et destination et le champ de protocole, d'identifier les segments appartement au même datagramme en vue d'un réassemblage.
Le bit Dernier Fragment (DF) est marqué et si le datagramme ne porte pas le dernier fragment du datagramme original. Le champ Fragment Offset identifie la position relative du fragment transporté, par rapport au début du datagramme original non fragmenté. Les fragments sont mesurés par blocs de 8 octets. La stratégie de fragmentation est ainsi faite qu'un datagramme non fragmenté porte tous les champs de contrôle de fragmentation à zéro (DF = 0, fragment offset = 0). Si un datagramme Internet est fragmenté, alors le découpage devra être fait par blocs multiples de 8 octets excepté le dernier fragment.
Le format choisi pour Fragment Offset permet la numérotation de 2**13 = 8192 positions de blocs de 8 octets chacun pour un total de 65536 octets. Notez que ceci est cohérent avec le format du champ longueur totale (bien sûr, l'en-tête est comptée pour le calcul de la longueur totale, et pas pour la position relative des segments).
Lors d'une fragmentation, certaines options sont recopiées dans chaque en-tête de fragment, d'autres ne sont transmises qu'une fois dans l'en-tête du premier segment.
Tout module Internet doit être capable de traiter un datagramme d'au moins 68 octets sans fragmentation supplémentaire. Ceci est dû au fait qu'une en-tête Internet comprend au plus 60 octets, et le fragment minimal fait 8 octets.
Tout destinataire Internet doit être capable de recevoir un datagramme d'au moins 576 octets soit d'un seul morceau soit en plusieurs fragments à réassembler.
Les champs qui peuvent être modifiés lors d'une fragmentation sont :
Si le bit anti-fragmentation (AF) est marqué, alors toute fragmentation du datagramme Internet est rigoureusement INTERDITE, bien que le datagramme puisse être rejeté. Ceci peut être utilisé pour prévenir le cas où les modules récepteurs ne disposent pas de ressources mémoires suffisantes pour réassembler correctement les fragments.
Un exemple d'utilisation de cette fonctionnalité est lorsque l'on veut diminuer la charge en ligne d'un module de type "embarqué". Un tel hôte peut travailler sous un système d'exploitation minimum (bootstrap) acceptant un datagramme en entrée, l'enregistrant en mémoire, puis l'exécutant.
Les procédures de fragmentation et de réassemblage sont bien mieux décrites par des exemples. La procédure suivante est un exemple d'implémentation de fragmentation.
Dans les pseudo-programmes suivants, les conventions ci-après sont utilisées : "=<" signifie "inférieur ou égal", "#" signifie "différent de", "=" signifie "égal à", "<-" signifie "est initialisé avec". De plus, "x to y" inclue x et exclue y; par exemple, "4 to 7" comprend 4, 5, et 6 (mais pas 7).
Le datagramme de taille la plus grande pouvant être transmis dans la section de réseau suivante est appelée unité de transmission maximale (UTM).
Si la longueur totale est inférieure ou égale à la taille de l'UTM alors le datagramme doit être directement transmis à l'étape suivant la fragmentation; autrement, le datagramme est coupé en deux, le premier de taille égale à la taille de l'UTM, et le second fragment avec ce qui reste. Le premier fragment est transmis à l'étape suivante, tandis que le deuxième est "réentré" dans la présente procédure, au cas où sa taille dépasserait encore la taille de l'UTM.
Notation :
FO - Fragment Offset
LET - Longueur d'en-tête
AF - Bit anti-fragmentation
DF - Bit Dernier fragment
LT - Longueur totale
OFO - Fragment Offset (tampon)
OLET - Longueur d'en-tête (tampon)
ODF - Bit Dernier Fragment (tampon)
OLT - Longueur totale (tampon)
NBF - Nombre de blocs de fragments
UTM - Unité de transmission maximum
Procédure :
IF LT =< UTM THEN
Soumettre le datagramme à l'étape suivante
ELSE IF AF = 1 THEN
détruire le datagramme
ELSE
// Pour produire le premier fragment :
(1) Copier l'en-tête originale ;
(2) OLET <- LET; OLT <- LT; OFO <- FO; ODF <- DF;
(3) NBF <- (UTM-LET*4)/8;
(4) Attacher les NBF*8 premiers octets de donnée;
(5) Corriger l'en-tête:
DF <- 1; TL <- (LET*4)+(NBF*8);
Recalculer le Checksum;
(6) Soumettre le fragment à l'étape suivante ;
// pour produire le deuxième fragment :
(7) Copier sélectivement l'en-tête internet (seulement certaines options
cf. définitions);
(8) attacher le reste des données;
(9) Corriger l'en-tête:
LET <- (((OLET*4)-(longueur des options non copiées))+3)/4;
LT <- OLT - NBF*8 - (OLET-LET)*4);
FO <- OFO + NBF; DF <- ODF; Recalculer Checksum;
(10) Soumettre ce fragment au test de fragmentation; DONE.
Dans la procédure ci-dessus, tous les fragments (sauf le dernier) ont la taille maximale qu'admet le réseau en sortie. Une autre implémentation pourrait produire des fragments d'une taille inférieure. Par exemple, une solution consisterait à diviser récursivement un datagramme en deux (en respectant la règle des blocs de 8 octets) tant que les datagrammes restent supérieurs à la taille de l'UTM.
Pour chaque datagramme, le tampon d'identification est constitué en concaténant les adresses de source, de destination, le champ protocole, et d'identification. Si le fragment reçu complète un datagramme en cours de réception (c'est à dire que son fragment offset et le bit Dernier Fragment sont tous deux à zéro), alors toutes les ressources allouées à la fonction de réassemblage pour ce tampon d'identification sont libérées et le datagramme achevé est passé à l'étape suivante du traitement.
Si aucun autre fragment n'est actuellement en mémoire pour ce tampon d'identification, alors des nouvelles ressources sont allouées pour démarrer un réassemblage. Les ressources pour le réassemblage consistent en un tampon de données, un autre pour l'en-tête, une table bit des blocs de fragments, un champ de longueur totale, et un temporisateur. Les données du fragment sont copiées dans le tampon de données à leur position relative indiquée par le fragment offset et l'indication de longueur, et les bits correspondants de la table bit des blocs de fragments sont marqués pour les blocs traités.
S'il s'agit du premier fragment (fragment offset vaut zéro) son en-tête est copiée dans le tampon d'en-tête. S'il s'agit du dernier fragment (Le bit Dernier fragment vaut zéro) le champ de longueur totale est calculé. Si ce fragment, qu'il soit le dernier ou non, complète le datagramme (c'est à dire que tous les bits de la table des blocs de fragments attendus se retrouvent marqués), alors le datagramme est transféré à l'étape suivante de traitement; sinon, on compare la valeur actuelle du temporisateur avec la durée de vie notifiée dans ce fragment et on initialise le temporisateur avec la plus grande valeur des deux; la routine de réassemblage rend alors la main.
Si le temporisateur arrive en fin de course, toutes les ressources consommées pour ce tampon d'identification sont libérées. La valeur initiale de temporisation est la limite inférieure théorique du temps d'attente pour réassemblage. Ce choix se justifie du fait que le temps effectif de réassemblage peut augmenter si le champ durée de vie du fragment reçu est supérieur à la valeur courante de temporisation, mais en aucun cas diminuer étant donné le mécanisme mis en place. La valeur maximale que ce temporisateur peut prendre est la durée de vie maximum (approximativement 4,25 minutes). La valeur de temporisation initiale recommandée aujourd'hui est environ 15 secondes. Cette valeur sera susceptible de changement par l'usage. Notez que le choix de la valeur de paramètre est lié à la capacité du tampon disponible ainsi qu'à la vitesse de transmission du médium; c'est-à-dire, le débit * temporisation = taille du tampon (ex., 10Kb/s * 15s = 150Kb).
Notation :
FO - Fragment Offset
LET - Longueur d'en-tête
DF - Bit Dernier Fragment
DdV - Durée de Vie
NBF - Nombre de Blocs de Fragments
LT - Longueur Totale
LTD - Longueur Totale des Données
BUFID - Tampon d'identification
RCVBT - Table bit des blocs reçus
LIT - Limite Inférieure de Temporisation
Procédure :
(1) BUFID <- source|destination|protocole|identification;
(2) IF FO = 0 AND DF = 0
(3) THEN IF tampon alloué pour BUFID
(4) THEN libérer toutes les ressources pour ce BUFID;
(5) soumettre le datagramme à l'étape suivante; DONE.
(6) ELSE IF aucun tampon alloué pour BUFID
(7) THEN réserver les ressource de réassemblage pour BUFID;
TIMER <- LIT; LTD <- 0;
(8) copier les données fragment dans le tampon associé à
BUFID à partir de l'octet FO*8 jusqu'à
l'octet (LT-(LET*4))+FO*8;
(9) marquer les bits RCVBT de FO à FO+((LT-(LET*4)+7)/8);
(10) IF DF = 0 THEN LTD <- LT-(LET*4)+(FO*8)
(11) IF FO = 0 THEN copier l'en-tête dans le tampon d'en-tête
(12) IF LTD # 0
(13) AND tous les bits de RCVBT de 0 à (LTD+7)/8 marqué
(14) THEN LT <- LTD+(LET*4)
(15) Soumettre le datagramme au pas suivant;
(16) Libérer toutes les ressources pour ce BUFID; DONE.
(17) TIMER <- MAX(TIMER,DdV);
(18) Retour jusqu'au fragment suivant ou expiration de
temporisation;
(19) EXPIRATION: Libérer les ressources pour ce BUFID; DONE.
Dans le cas où deux fragments contiennent les mêmes données soit intégralement, soit suite à un recoupement partiel, cette procédure utilisera la dernière version de données arrivées pour compléter le datagramme.
Le choix d'un identificateur de datagramme est motivé par la nécessité de pouvoir distinguer de façon unique les fragments appartenant à un datagramme particulier. Le module rassemblant les fragments juge que des fragments appartiennent à un même datagramme si ils ont une source, une destination, un protocole, et un identificateur identiques. De ce fait, l'émetteur doit choisir un identificateur unique pour telle paire de source et de destinataire, et pour tel protocole durant toute la durée de transit des fragments des datagrammes.
Il semble que le module Internet doive garder en mémoire une table des identificateurs, dans laquelle on trouvera une entrée par destinataire et protocole, laquelle sera maintenue dans la table au moins jusqu'à la fin de durée de vie maximale (théorique) du dernier fragment du datagramme émis vers cette destination.
Cependant, comme le champ d'identification autorise 65536 valeurs d'identificateurs distinctes, certains hôte choisiront des identificateurs pour chaque datagramme émis, indépendamment des valeurs de paire destination/protocole, par simple "rotation" des identificateurs.
Dans certains cas, il sera approprié de laisser le choix de cet identificateur à charge du protocole de plus haut niveau. Par exemple, lorsqu'un module TCP retransmet un segment TCP identique suite à une erreur, la probabilité d'une réception correcte sera augmentée si la retransmission porte le même identificateur que la transmission originale dans la mesure où les fragments des deux transmissions peuvent servir à reconstruire correctement le segment TCP entier.
Le type of service (TdS) sélectionne la qualité de service Internet délivrée. Ce type de service est exprimé en termes de priorité, retard, débit, et fiabilité. Ces paramètres abstraits doivent être associés aux paramètres actuellement utilisés par chaque protocole local, pour chaque section de réseau traversée.
Par exemple, ARPANET marque le bit priorité, et un choix entre des messages "standard" (type 0) et messages "uncontrolled" (type 3), (le choix entre des messages de type paquet unique ou paquets multiples peut aussi être considéré comme un paramètre de type de service). Les messages "uncontrolled" ont tendance à être acheminés plus rapidement, mais au prix d'une certaine fiabilité. Supposons qu'un datagramme Internet doive transiter par ARPANET. Donnons un type de service défini selon :
Priorité : 5
Retard : 0
Débit : 1
Fiabilité : 1
Dans cet exemple, l'interprétation de ces paramètres en termes de paramètres de service ARPANET provoquerait
La durée de vie est initialisée par l'émetteur du datagramme à la durée maximum pendant lequel le datagramme pourra exister dans le réseau. Si un routeur ou autre module Internet intercepte un datagramme plus "vieux" que cette durée de vie, alors ce dernier doit être détruit.
Ce champ doit être décrémenté à chaque point du réseau où l'en-tête Internet est interprétée, d'une valeur représentant à peu près le temps passé à traiter le datagramme. Même si le système local n'est pas en mesure de fournir une mesure de ce temps, ce champ doit être décrémenté au minimum d'une unité. Sinon, le temps doit être mesuré en secondes (c-à-d. qu'une unité correspond à une seconde). De ce fait, la durée de vie maximale codable est de 255 secondes soit 4,25 minutes. Comme chaque module Internet doit impérativement décrémenter ce champ d'au moins une unité (une seconde) même si le traitement du datagramme a demandé beaucoup moins de temps, la durée de vie initiale doit toujours être interprétée comme la durée théorique maximale pendant laquelle le datagramme peut exister. La justification de ce mécanisme est d'écarter automatiquement des datagrammes qui n'ont pu trouver leur destinataire, ainsi qu'imposer une limite théorique à la charge globale du réseau.
De plus, certains protocoles de niveau supérieur s'appuient sur la supposition qu'aucun "doublon" de datagramme provenant d'une connexion précédente ne peut arriver au delà d'un certain temps (Cf. TCP). Ce mécanisme de durée de vie permet de garantir à ces protocoles la validité de cette supposition.
Les options sont optionnelles dans les datagrammes, mais les implémentations doivent nécessairement prévoir leur présence. En d'autres termes, la présence ou l'absence d'options dans le datagramme reste un choix de l'émetteur, mais toute implémentation de module Internet doit disposer des routines permettant leur traitement. On pourra trouver diverses options dans le champ d'en-tête.
L'insertion d'options peut conduire à une taille d'en-tête distincte d'un multiple de 32 bits. Cette dernière doit être complétée par des octets nuls afin de respecter ce point. Le premier de ces octets nuls sera interprété comme l'option particulière "fin de liste d'options", les octets suivants étant appelés "octets de bourrage".
Tout module Internet doit savoir réagir à toute option "officielle". L'option de sécurité doit être utilisée en cas de transmission de trafic compartimenté, restreint ou confidentiel.
Le Checksum d'en-tête doit être recalculé à chaque fois que l'en-tête Internet a subi une modification. Par exemple, lorsque la durée de vie a été décrémentée, des options Internet ajoutées, modifiées ou supprimées, ou suite à une fragmentation. Ce Checksum Internet protège l'en-tête contre les erreurs de transmission.
Il existe certaines applications pour lesquelles quelques erreurs "bit" restent acceptables alors qu'un retard dû à une retransmission ne l'est pas. Si le protocole Internet avait introduit la notion de contrôle de transmission sur les données, de telles applications n'auraient pu s'appuyer sur ce protocole.
Toutes les erreurs en rapport avec le protocole Internet devront être reportées à l'aide de messages ICMP [3].
La description fonctionnelle des interfaces entre IP et la couche supérieur ne peut être exposée que dans sa signification sémantique théorique, dans la mesure où chaque système d'exploitation proposera ses propres primitives. Par conséquent, nous nous devons d'avertir le lecteur que des implémentations distinctes d'IP pourront présenter des interfaces différentes. Cependant, tous les modules IP doivent fournir un ensemble minimum de fonctions d'accès pour garantir la cohérence de la hiérarchie des protocoles. Cette section spécifie les interfaces fonctionnelles requises pour toutes les implémentations d'IP.
Les deux interfaces du protocole Internet visent d'un côté le protocole réseau local, et de l'autre un protocole de niveau supérieur voire directement un programme applicatif. Dans ce qui suit, le protocole de niveau supérieur ou le programme applicatif (où même le logiciel d'un routeur) sera assimilé à "l'utilisateur" dans la mesure où c'est lui qui "utilise" le module Internet. Comme le protocole Internet est basé sur le principe du datagramme, la mémoire ou les états maintenus entre deux transmissions de datagrammes sont réduits au minimum, et chaque appel au module Internet fournit à celui-ci toutes les informations nécessaires à l'émission correcte et complète des données.
Les deux exemple d'appels suivants satisfont les exigences minimales de communication entre l'utilisateur et le module de protocole Internet ("=>" signifie "retour"):
SEND (src, dst, prot, TdS, TTL, BufPTR, lon, Id, AF, opt => result)
où :
src = adresse source
dst = adresse destinataire
prot = protocole
TdS = type de service
DdV = durée de vie
BufPTR = pointeur sur tampon
lon = longueur de tampon
Id = Identificateur
AF = Antifragmentation
opt = donnée d'option
result = réponse
OK = datagramme émis
Error = erreur dans les arguments ou erreur réseau local
Notez que la priorité est prise en compte dans le TdS et les données de sécurité/compartiment sont passés comme option.
RECV (BufPTR, prot, => result, src, dst, TdS, lon, opt)
dans laquelle :
BufPTR = pointeur sur tampon
prot = protocole
result = réponse
OK = datagramme reçu
Error = erreur dans les arguments
lon = longueur du tampon
src = adresse source
dst = adresse destination
TdS = type de service
opt = donnée d'option
Lorsque l'utilisateur envoie un datagramme, il exécute un appel SEND en fournissant tous les arguments. Le module Internet, sur réception de cet appel, vérifie les arguments, prépare et envoie le message. Si les arguments sont corrects et le datagramme est accepté par le module réseau local, alors l'appel se termine par un retour normal. Dans le cas où soit les arguments sont erronés, soit que le datagramme a été refusé par la couche réseau local, l'appel se termine par un retour d'erreur. Sur erreur, un rapport le plus explicite devra être donné pour indiquer la cause du problème, le degré de détail restant à la discrétion de l'implémenteur.
Lorsqu'un datagramme est remis au module Internet par le module réseau local, deux cas se présentent : soit un appel RECV émis par l'utilisateur est en attente, soit le module Internet n'a pas été sollicité. Dans le premier cas, il est répondu à l'appel en attente à l'aide des données contenues dans le datagramme entrant. Dans le second cas, L'utilisateur est averti de la présence d'un datagramme lui étant destiné. Si l'utilisateur visé n'existe pas, un message d'erreur ICMP doit être renvoyé à l'émetteur, et le datagramme détruit.
La notification à l'utilisateur pourra être faite via une pseudo-interruption ou tout mécanisme similaire le plus approprié en fonction des ressources et de la structure du système d'exploitation utilisé.
Il sera ainsi possible de répondre immédiatement à un appel RECV et de n'envoyer le datagramme que lors de sa réception (interface asynchrone), ou au contraire de bloquer l'utilisateur en attendant que le datagramme soit parvenu au module Internet (interface synchrone).
L'adresse source doit être indiquée dans l'appel SEND au cas où l'hôte émetteur disposerait de plusieurs adresses (raccordements physiques ou adresses logiques multiples). Le module Internet devra vérifier que l'adresse source donnée est une adresse valide pour cet hôte.
Une application pourra aussi permettre ou nécessiter un appel au module Internet pour indiquer son intérêt à ou encore se réserver l'usage exclusif d'une certaine classe de datagrammes (ex., tous ceux dont le champ protocole est égal à une certaine valeur).