5-03. Routage et protocoles de routage
Routage des paquets
Vous avez vu en première que, lorsqu’un ordinateur envoie des informations à un autre ordinateur, il fait appel au protocole TCP/IP.
- Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) sert à mettre en forme les données à envoyer
- Le protocole IP (Internet Protocol) s’occupe de faire arriver à destination les paquets en utilisant l’adresse IP de l’ordinateur de destination.
Interconnexion de réseaux
Les réseaux locaux peuvent être reliés entre eux par l’intermédiaire de routeurs. Un routeur est composé d’un nombre plus ou moins important d’interfaces réseau (cartes réseau).
Internet résulte de l’interconnexion de réseaux par des routeurs.
Nous avons, sur ce schéma, 6 réseaux locaux, chaque réseau local possède son propre switch. Les ordinateurs M1, M2 et M3 appartiennent au réseau local 1. Les ordinateurs M4, M5 et M6 appartiennent au réseau local 2, etc.
Quelques exemples de communication entre deux appareils
| Communication | Route |
|---|---|
| M1 → M3 |
Le paquet est envoyé de M1 vers le switch R1, R1 constate que M3 se trouve sur le réseau local 1, le paquet est donc envoyé directement vers M3. M1 → R1 → M3 |
| M1 → M6 |
Le paquet est envoyé de M1 vers R1, qui constate que M6 n’est pas sur le réseau local 1, R1 envoie donc le paquet vers le routeur A. A n’est pas connecté directement au réseau local de M6, mais il sait que le routeur B est connecté à ce réseau. A envoie le paquet vers B. B est connecté au réseau local 2, il envoie le paquet à R2. R2 envoie le paquet à la machine M6. M1 → R1 → A → B → R2 → M6 |
| M1 → M9 |
Une route possibles est : M1 → R1 → A → B → D → E → R4 → M9 Mais on voit que ce n’est pas la seule. Une autre route possible est : M1 → R1 → A → H → F → E → R4 → M9 Il existe souvent plusieurs chemins possibles pour relier 2 ordinateurs |
Table de routage
Comment les routeurs procèdent pour amener les paquets à bon port ?
Chaque routeur possède une table de routage. Une table de routage peut être vue comme un tableau qui va contenir des informations permettant au routeur d’envoyer le paquet de données dans la « bonne direction ».
Dans ce schéma :
- le routeur A possède 3 interfaces réseau que l’on nomme
eth0,eth1eteth2. Les adresses IP liées à ces interfaces réseau sont : 172.168.255.254/16 (eth0), 172.169.255.254/16 (eth2) et 192.168.7.1/24 (eth1) - le routeur G qui possède 2 interfaces réseau que l’on nomme
eth0eteth1. Les adresses IP liées à ces interfaces réseau sont : 10.255.255.254/8 (eth0) et 192.168.7.2/24 (eth1)
Voici les informations présentes dans la table de routage de A :
| réseau | moyen de l’atteindre | métrique* |
|---|---|---|
| 172.168.0.0/16 (R1) | eth0 | 0 |
| 192.168.7.0/24 (réseau A-G) | eth1 | 0 |
| 172.169.0.0/16 (R3) | eth2 | 0 |
| 10.0.0.0/8 (R2) | 192.168.7.2/24 (G) | 1 |
* le contenu de la colonne métrique dépend du protocole de routage utilisé. On abordera ce point dans la prochaine section.
Table de routage
Proposer une table de routage pour le routeur G du schéma précédent.
| réseau | moyen de l’atteindre | métrique |
|---|---|---|
| 172.168.0.0/16 (R1) | ||
| 192.168.7.0/24 (réseau A-G) | ||
| 172.169.0.0/16 (R3) | ||
| 10.0.0.0/8 (R2) |
Correction
Comment un routeur arrive à remplir sa table de routage ?
La réponse est simple pour les réseaux qui sont directement reliés au routeur (métrique = 0), mais comment cela se passe-t-il pour les autres réseaux (métrique supérieure à zéro) ?
Il existe 2 méthodes :
- le routage statique : chaque ligne doit être renseignée manuellement. Cette solution est seulement envisageable pour des très petits réseaux de réseaux.
- le routage dynamique : tout se fait automatiquement, on utilise des protocoles qui vont permettre de découvrir les différentes routes afin de pouvoir remplir la table de routage. C’est cette méthode que nous allons étudié dans la section suivante.
Protocoles RIP et OSPF
- Identifier, suivant le protocole de routage utilisé, la route empruntée par un paquet.
Un réseau de réseaux comportant des routeurs peut être modélisé par un graphe. Chaque routeur est un sommet et chaque liaison entre les routeurs ou entre un routeur et un switch est une arête. Les algorithmes utilisés par les protocoles de routages sont donc des algorithmes issus de la théorie de graphes.
On trouve plusieurs protocoles de routage, nous allons en étudier deux : RIP (Routing Information Protocol) et OSPF (Open Shortest Path First).
Le protocol RIP
Au départ, les tables de routage contiennent uniquement les réseaux qui sont directement reliés au routeur. Chaque routeur envoie périodiquement à tous ses voisins (routeurs adjacents) un message. Ce message contient la liste de tous les réseaux qu’il connait. À la fin de cet échange, les routeurs mettent à jour leur table de routage avec les informations reçues.
Dans ce protocole, la colonne « métrique », correspond au nombre de routeurs qui doivent être traversés pour atteindre le réseau cible.
Prenons le réseau ci-dessus comme exemple.
Pour être clair et concis, on va utiliser les noms de réseaux plutôt que leur adresse IP. Le tableau ci-dessous donne cette correspondance.
| IP | Réseau |
|---|---|
| 172.168.0.0/16 | R1 |
| 10.0.0.0/8 | R2 |
| 172.169.0.0/16 | R3 |
| 192.168.7.0/24 | A-G |
À l’origine, la table de routage de A contient uniquement les réseaux R1, A-G et R3. Celle de G contient les réseaux R2 et A-G
Le routeur A envoie un message au routeur G avec les informations suivantes : « je connais les réseaux R1, A-G et R3 ». De la même manière G envoie un message à A avec les informations suivantes : "je connais les réseaux A-G et R2".
À la fin de cet échange, le routeur A va pouvoir ajouter le réseau 10.0.0.0/8 à sa table de routage. Il sait maintenant qu’un paquet à destination du réseau R2 devra transiter par G
Table de routage RIP
Établir les tables de routage des routeurs du réseau ci-dessous dans le cadre du protocole RIP.
Correction
Le protocole RIP est aujourd’hui très rarement utilisé dans les grandes infrastructures. En effet, il génère, du fait de l’envoi périodique de message, un trafic réseau important. De plus, le protocole RIP est limité à 15 sauts. On lui préfère donc souvent le protocole OSPF.
Le protocole OSPF
Comme dans le cas du protocole RIP, il y a des échanges d’informations entre les routeurs. Nous n’allons pas rentrer dans les détails de ces échanges et nous allons principalement insister sur la métrique produite par OSPF. Ce protocole n’utilise pas le nombre de sauts nécessaire pour établir la métrique, mais la coût de la route. Dans les messages échangés par les routeurs on trouve le coût de chaque liaison (plus le coût est grand et moins la liaison est intéressante). Le coût d’une route est la somme des coûts de chaque liaison traversée.
La notion de coût est directement liée au débit des liaisons entre les routeurs. Le débit correspond au nombre de bits qu’il est possible de faire passer dans un réseau par seconde.
Pour obtenir la métrique d’une route, il suffit d’additionner les coûts de chaque liaison. Évidemment, comme dans le cas de RIP, les routes ayant les métriques les plus faibles sont privilégiées.
Table de routage OSPF
Établir les tables de routage des routeurs du réseau ci-dessous dans le cadre du protocole OSP.
Données
- liaison routeur A - routeur B : 1 Mbps
- liaison routeur A - routeur C : 10 Mbps
- liaison routeur C - routeur B : 10 Mbps