Le rôle fondamental de la couche réseau (niveau 3 du modèle OSI) est de déterminer la route que doivent emprunter les paquets. Cette fonction de recherche de chemin nécessite une identification de tous les hôtes connectés au réseau. De la même façon que l'on repère l'adresse postale d'un bâtiment à partir de la ville, la rue et un numéro dans cette rue, on identifie un hôte réseau par une adresse qui englobe les mêmes informations.
Le modèle TCP/IP utilise un système particulier d'adressage qui porte le nom de la couche réseau de ce modèle : l'adressage IPv4. Cet article présente le fonctionnement de cet adressage dans la version IPv4.
De façon très académique, on débute avec le format des adresses IPv4. On définit ensuite les classes d'adresses IPv4 qui correspondent au tout premier mode de découpage de l'espace d'adressage. Comme ce mode de découpage ne convenait pas du tout au développement de l'Internet, on passe en revue la chronologie des améliorations apportées depuis 1980 : les sous-réseaux ou subnetting, la traduction d'adresses ou Network Address Translation (NAT) et enfin le routage inter-domaine sans classe.
Avant d'étudier les mécanismes d'adressage il faut préciser que le protocole IPv4 sert à véhiculer trois types de trafic distincts.
- unicast
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Le trafic unicast désigne une communication entre un hôte source unique et un hôte destination unique lui aussi.
- multicast
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Le trafic multicast désigne une communication entre un hôte source unique et un groupe d'hôtes qui ont choisi de recevoir le flux émis par la source. L'émission d'une chaîne de télévision est l'analogie usuelle pour ce type de trafic. L'émission est permanente et seuls les téléviseurs réglés pour recevoir cette chaîne affichent la vidéo de cette chaîne.
- broadcast
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Le trafic broadcast désigne un flux émis par un hôte à destination de tous les autres hôtes appartenant au même domaine de diffusion. Ce type de trafic ne peut exister que sur les réseaux dits de diffusion comme Ethernet. Par exemple, le protocole ARP utilise une trame de diffusion (broadcast) pour interroger tous les autres hôtes du réseau pour savoir à quelle adresse MAC correspond l'adresse IPv4 connue.