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Sommaire : |
Objectifs
et principes de l'interconnexion Interconnexion de niveau 3 Le routage IP |
Le but de cette séquence est d’aborder les objectifs et principes de l’interconnexion de réseaux et d’équipements en se focalisant sur le cas d’un « protocole routé » IP. Elle traitera du routage statique sous IP et d’architectures de réseaux.
Objectifs et principes de l'interconnexion
L’interconnexion
de réseaux permet à deux réseaux
ou plus de communiquer et offre par conséquent un moyen d’échange
d’informations aux équipements terminaux qui y sont connectés.
La mise en oeuvre d’interconnexions fait appel à une multitude de
technologies et de protocoles qui interviennent à différents niveaux. Elle
peut impliquer plus d’une organisation.
Trois principales catégories d’interconnexion peuvent être discernées :
a) les réseaux de campus qui comprennent les postes utilisateurs connectés localement au sein d’un immeuble ou d’un groupe d’immeubles,
b) les réseaux étendus (MANs, WANs) qui relient entre eux les réseaux de campus sur une échelle géographique variant du niveau métropolitain au niveau planétaire.
c) les interconnexions d’équipements déportés aux réseaux de campus ou à l’Internet.
(a) Caractéristiques d’un réseau de campus :
On définira un campus comme étant constitué par un immeuble ou un groupe de bâtiments raccordés au réseau de l’organisation (entreprise, administration, institution…). Ce réseau est constitué par plusieurs réseaux locaux interconnectés et se limite à une zone géographique concentrée.
Un réseau de campus se distingue par le fait que son opérateur est l’organisation propriétaire elle-même.
Habituellement, des technologies LANs comme Ethernet, Token Ring, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FFDI ou ATM peuvent se rencontrer et cohabiter sur un réseau de campus. Suivant la taille et les besoins, un réseau fédérateur basé sur une technologie à haut débit peut interconnecter les différents réseaux locaux.
Des technologies WANs peuvent être parfois utilisées pour relier des immeubles entre eux.
(b) Caractéristiques d’un réseau étendu :
Un réseau étendu relie des zones géographiquement éloignées (par exemple : relier deux réseaux de campus pour constituer un réseau étendu d’entreprise). Un tel réseau implique l’utilisation de technologies de communication WAN.
Ce sont (sauf cas exceptionnels des réseaux WANs privés) les opérateurs de Télécommunications qui ont la maîtrise de ces réseaux et facturent aux organisations leur utilisation à travers la notion de « service de communication ». Le coût est donc un élément important à considérer lors d’une interconnexion par WAN.
Les WANs s’appuient sur des techniques de commutation de circuit, de paquets, de trames ou de cellules.
Les débits sont plus faibles que dans le cas des LANs, les délais plus longs et le taux d’erreurs de transmission plus élevé.
On peut donc recourir, suivant les besoins et les moyens, aux services du RTC, des liaisons spécialisées louées, du RNIS, de X.25, de Frame Relay, d’xDSL, d’ATM…
(c) Caractéristiques des connexions à distance :
Ce dernier cas est un cas particulier du précédent : l’objectif est de raccorder, au réseau de campus d’une organisation, ou à l’Internet, un nombre réduit d’utilisateurs allant de l’utilisateur isolé (nomadisme ou télétravail) à une succursale de petite taille de quelques utilisateurs.
Les connexions sont habituellement temporaires contrairement au cas des réseaux étendus où la connectivité doit être permanente.
Les technologies WANs supportent de tels besoins.
Les chapitres précédents ont montré l’utilisation d’équipements d’interconnexion jouant un rôle essentiellement dans les niveaux physique et liaison de données.
En reprenant rapidement le cas des réseaux locaux de type Ethernet, deux grandes classes d’équipements intervenant à ces niveaux ont été évoquées :
L’interconnexion de niveau réseau, comme son nom l’indique, va s’appuyer sur des informations propres à cette couche : il s’agit plus précisément d’exploiter l’adressage logique qui y est mis en place.
Un routeur est un équipement dédié à la commutation de niveau 3. Le relayage d’un paquet, entrant sur une interface d’un routeur vers l’interface de sortie appropriée, s’opère à partir des informations de la couche réseau. En fonction de l’adresse du réseau de destination contenue dans le paquet et des informations de routage stockées, l’équipement pourra prendre sa décision de relayage vers l’interface appropriée permettant d’acheminer le paquet vers une prochaine étape, intermédiaire ou finale, sur un chemin menant à sa destination.
Les protocoles de niveau réseau qui nécessitent la mise en œuvre de ces mécanismes sont dits « protocoles routés ». Le plus fameux d’entre eux est IP. IPX de Xerox ou AppleTalk de Apple en sont d’autres exemples. Un routeur est dit « multi-protocoles » dans la mesure où il est capable de router du trafic lié à plus d’un protocole routé.
Pour ces protocoles, routage et adressage sont donc intimement liés. Les adresses de niveau réseau sont des adresses logiques déterminées par les administrateurs. Ainsi, une adresse de réseau logique peut être associée à une infrastructure physique (niveaux 1 et 2). Ce système d’adressage permet l’introduction d’une hiérarchie dans le réseau.
Contrairement aux adresses physiques, les adresses logiques peuvent être modifiées (Une carte ETHERNET possèdera durant toute sa durée de vie la même adresse MAC attribuée par le constructeur lors de sa fabrication. L’adresse IP attribuée à l’interface d’un équipement associée à cette carte ETHERNET pourra varier dans le temps : elle représente l’accès d’un équipement à un réseau logique dans ce cas mis en œuvre par un LAN Ethernet. Si l’équipement (et sa carte ETHERNET) sont transférés vers un autre réseau LAN Ethernet de l’entreprise, l’adresse IP sera modifiée pour exprimer l’accès de l’équipement sur un autre réseau que le précédent.
Le routeur est par excellence l’équipement dédié à l’interconnexion de liaisons hétérogènes (bien que pour des besoins d’organisation logique il peut également interconnecter des liaisons de mêmes natures, par exemple des réseaux locaux ETHERNET). Il concourt à l’acheminement des protocoles routés au dessus de liaisons de nature quelconque. L’offre des constructeurs présente ainsi une large gamme de produits. Un routeur devra être choisi en fonction des besoins d’interconnexion (CF premier paragraphe de la séquence). Il devra disposer de ports lui permettant de s’interfacer sur les liaisons à interconnecter et donc présenter des interfaces à des technologies de transmission LANs et/ou WANs concernées. Un routeur peut donc relier entre eux des réseaux à accès multiple, basés ou non sur de la diffusion, des liaisons point à point…
Des mécanismes permettant l’interfaçage entre le protocole routé et les niveaux liaison de données seront naturellement mis en œuvre dans les routeurs. Ces mécanismes concernent d’abord le problème de la résolution d’adresse : comment faire correspondre aux adresses logiques manipulées par le niveau réseau, des adresses physiques utilisées dans les liaisons ?
D’autre part, le principe d’encapsulation (tel que défini dans le modèle OSI) des paquets de niveau réseau dans des trames de liaisons est le moyen classique d’acheminer ce trafic entre deux équipements (deux routeurs, ou un équipement destinataire et un routeur). Outre les principes propres à chaque type de liaisons, des moyens pour démultiplexer les données vers le module de niveau réseau doivent être également mis en place.
L’ensemble de ces mécanismes va varier selon les technologies de liaisons utilisées. Dans ce chapitre, la séquence 2 est entièrement consacrée à la présentation de ces mécanismes dans les cas des LANs et des WANs dans le contexte du protocole routé IP.
Un second point essentiel concerne la fonctionnalité de routage et plus particulièrement la constitution de l’information servant à la prise de décision. Les techniques de constitution de ces tables de routage varient de la simple configuration manuelle où l’administrateur impose des routes calculées a priori - on parle alors de routage statique ou non adaptatif - à l’utilisation de protocoles spécifiques pour calculer automatiquement et dynamiquement les routes alimentant les tables de routage.
La suite de cette séquence pose les bases du routage dans le cas de IP et décrit comment se présentent les tables de routage.
C’est la troisième séquence qui est dédiée aux protocoles de routages dynamiques et qui présente ceux utilisés dans le monde IP.
ROUTAGE IP : déterminer dans un internet le chemin le long duquel les datagrammes sont transmis de l'équipement source jusqu'à la cible.
Deux types d'équipements dans un internet :
les hosts : équipements terminaux n'appartenant qu'à un seul réseau.
les routeurs : équipements reliés à au moins deux réseaux.
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La
remise directe
de
datagramme :
Permet le transfert direct d'un datagramme entre deux équipements appartenant à un même réseau (même liaison).
Principe : l'expéditeur encapsule le datagramme dans une trame de liaison, après avoir effectué la correspondance (@sse IP, @sse physique) du destinataire, puis lui envoie directement la trame.
Cas d'utilisation : lorsque les préfixes des adresses IP de la source et de la cible sont identiques…
La
remise indirecte
de datagramme :
Le datagramme doit transiter par au moins un routeur pour atteindre un réseau autre que celui de l'expéditeur. Il transite de routeurs en routeurs jusqu'à ce que l'un d'entre eux puisse le remettre directement au destinataire.
Principe : l'expéditeur doit identifier au moins un routeur vers lequel envoyer le datagramme, puis lui faire parvenir (procédure semblable à la remise directe) celui-ci.
Cas d'utilisation : lorsque les préfixes des adresses IP de la source et de la cible diffèrent…
Nécessité de TABLES
de ROUTAGE IP
- ne contenant que des adresses IP
- les plus réduites possibles
- suffisantes pour prendre des décisions de routage
FORMAT
des entrées dans les TABLES de ROUTAGE :
Objectif:
Exprimer l’information nécessaire à la phase de prise de décision de routage.
Principe :
Généralement, les entrées de la table de routage d’un équipement courant sont de la forme :
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(@sse IP de réseau @sse IP d’équipement, interface) |
où :
@sse IP de réseau : est celle de désignation d’un réseau destinataire.
@sse IP d’équipement : est celle d’un équipement « conduisant », directement ou non, au réseau dont l’adresse est @sse IP de réseau
interface : représente l’interface de l’équipement courant sur la liaison à emprunter pour acheminer un datagramme vers l’équipement dont l’adresse est @sse IP d’équipement.
Il est également possible de travailler sur des adresses IP d’équipements (route de host à host) et non de réseau… essentiellement pour des mises au point et autres tests.
EXPRESSION
des CAS de « REMISE DIRECTE » :
- Principe :
Dans ce cas :
@sse IP de réseau : est la désignation d’un réseau destinataire sur lequel l’équipement possède l’interface interface.
@sse IP d’équipement : est l’adresse IP associée à l’interface interface de l’équipement sur ce réseau destinataire.
Les préfixes des deux adresses mentionnées sont identiques.
- Illustration :
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Table de routage de H (cas de remise directe)
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EXPRESSION
des CAS de « REMISE INDIRECTE » :
Deux techniques :
- Routage par saut successif :
- Routage par défaut :
ROUTAGE
par SAUTS SUCCESSIFS :
Principe :
Dans ce cas :
@sse IP de réseau : représente l’adresse IP d’un réseau destinataire,
@sse IP de routeur : représente l’adresse IP du routeur suivant sur le chemin qui mène au réseau destinataire et accessible directement par la liaison associée à interface.
Une telle entrée n’indique qu’une étape (un « hop ») sur le chemin qui mène au réseau cible : il s’agit du « saut suivant » à effectuer.
Les routeurs dont les adresses apparaissent dans une telle table de routage sont directement accessibles sur un réseau donné.
Illustration :
Table de
routage de R2 :
| Réseau destinataire | Décision routage | Commentaire |
| 12.0.0.0 | 12.0.0.19 | Remise directe |
| 13.0.0.0 | 13.0.0.1 | Remise directe |
| 11.0.0.0 | 12.0.0.5 | Via R1 |
| 14.0.0.0 | 13.0.0.8 | Via R3 |
Table de
routage de R3 :
| Réseau destinataire | Décision routage | Commentaire |
| 14.0.0.0 | 14.0.0.12 | Remise directe |
| 13.0.0.0 | 13.0.0.8 | Remise directe |
| 11.0.0.0 | 13.0.0.1 | Via R2 |
| 12.0.0.0 | 13.0.0.1 | Via R2 |
ROUTAGE
par DÉFAUT :
Une seule entrée de la table de routage est de la forme :
( @sse IP de routeur )
où :
default : permet de traiter toutes les adresses de destination qui ne sont pas mentionnées précédemment dans la table de routage,
@sse IP de routeur : représente l’adresse IP du routeur à qui expédier, via interface, un datagramme à destination de l’une de ces adresses non mentionnées.
Cette technique qui consiste à prévoir un routeur par défaut allège considérablement les tables de routage.
| Table de Routage de R | Table de Routage sur H | ||||||||||||||||||||
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Mode de constitution des tables de routage, deux techniques :
Routage
STATIQUE :
Routage déterminé a priori, tables entrées manuellement par l’administrateur.
Commandes système : route
Routage
DYNAMIQUE :
Calculer et déterminer dynamiquement les tables de routage : adaptation à l’état courant du réseau (topologie, charge, …) et optimisation des routes (plus court chemin)
PRINCIPE d’un ROUTAGE DYNAMIQUE
- Algorithme distribué : chaque routeur applique le même algorithme pour déterminer les tables de routage.
- Protocoles de routage : supports de l’échange d’informations de routage entre routeurs voisins.
- Deux grandes techniques de base :
- ROUTAGE par VECTEURS DISTANCE :
- Chaque noeud conserve la valeur de la distance entre lui-même et chaque destination possible : c’est le vecteur distance. Ce vecteur distance est calculé à partir des vecteurs distance des noeuds voisins.
- Cette technique est directement issue des algorithmes de Bellman et de Ford (version distribuée).
- RIP, RIP2 (Intra Domaine), EGP, BGP (Inter Domaine).
- ROUTAGE par ETATS de LIAISONS :
- Chaque noeud construit et maintient une copie complète de la carte du réseau et calculent localement les meilleurs chemins par l’algorithme de Dijsktra.
- Les modifications de topologie sont communiquées aux autres noeuds par un algorithme d’inondation sélective.
- OSPF (Intra Domaine).
Valable pour un Host et un Routeur :
Choisir_Route_Datagramme_IP(Datagramme, Table_de_Routage)
Début
Extraire l’adresse IP de destination, D, du datagramme ;
Calculer l’identificateur du réseau de destination, N ;si N correspond à une adresse de réseau directement accessible alors
Envoyer le datagramme vers la destination D, sur ce réseau
/*Cela revient à effectuer une résolution d’adresse, à l’encapsulation du datagramme et à la transmission de la trame */sinon
si la table de routage indique que D correspond à un routage de Host à Host
alors Transmettre vers le saut suivant précisé dans la table de routage ;
sinon si la table de routage contient une route pour le réseau N
alors Transmettre le datagramme vers le saut suivant précisé par la table de routage ;
sinon si il existe une route par défaut
alors Transmettre le datagramme vers le routeur par défaut précisé dans la table de routage ;
sinon Déclarer une erreur de routage ;
Fin
Hosts et routeurs
participent au routage des datagrammes.
