Routage Dynamique
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1.
Introduction aux protocoles
de routage
Un
protocole de routage est le système de communication utilisé entre les
routeurs. Le protocole de routage permet à un routeur de partager avec d’autres
routeurs des informations sur les réseaux qu’il connaît, ainsi que sur leur
proximité avec d’autres routeurs. Les informations qu’un routeur reçoit d’un
autre routeur, à l’aide d’un protocole de routage, servent à construire et à
mettre à jour une table de routage.
Exemples:
- Protocole d'informations de routage (RIP)
- Protocole
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
- Protocole
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
- Protocole
OSPF (Open Shortest Path First)
Un
protocole routé sert à diriger le trafic utilisateur. Il fournit suffisamment
d’informations dans son adresse de couche réseau pour permettre l’acheminement
d’un paquet d’un hôte à un autre en fonction de la méthode d’adressage.
Exemples :
- Le protocole Internet (IP)
- Le protocole IPX (Internetwork Packet
Exchange)
2.
Systèmes autonomes
Un système autonome est un ensemble
de réseaux gérés par un administrateur commun et partageant une stratégie de
routage commune. Pour le monde extérieur, un système autonome est perçu comme
une entité unique. Il peut être exécuté par un ou plusieurs opérateurs tout en
présentant au monde extérieur une vue cohérente du routage.
L'InterNIC (Internet Network
Information Center), un fournisseur de services ou encore un administrateur
attribue un numéro d’identification à chaque système autonome. Ce numéro est un
nombre à 16 bits. Les protocoles de routage, tels que l’IGRP de Cisco,
nécessitent l’attribution d’un numéro de système autonome unique
3.
Rôle d’un protocole de routage et de systèmes autonomes
L’objet d’un protocole de routage
est de construire et mettre à jour la table de routage. Cette table contient
les réseaux acquis et les ports associés à ces réseaux. Les routeurs utilisent
des protocoles de routage pour gérer des informations reçues d’autres routeurs,
les informations acquises de la configuration de ces propres interfaces, ainsi
que des routes configurées manuellement.
Le protocole de routage prend
connaissance de toutes les routes disponibles. ll insère les meilleures routes
dans la table de routage et supprime celles qui ne sont plus valides. Le
routeur utilise les informations de la table de routage pour transmettre les
paquets de protocole routé.
L’algorithme de routage est une
composante essentielle du routage dynamique. Chaque fois que la topologie du
réseau est modifiée en raison de la croissance, d'une reconfiguration ou d'une
panne, la base de connaissances du réseau doit également être modifiée. La base
de connaissances du réseau doit refléter une vue juste et cohérente de la
nouvelle topologie.Lorsque tous les routeurs d’un interréseau reposent sur les
mêmes connaissances, on dit de l’interréseau qu’il a convergé. Une convergence
rapide est préférable, car elle réduit la période au cours de laquelle les routeurs
prennent des décisions de routage incorrectes ou inefficaces.
Les systèmes autonomes (AS)
assurent la division de l’interréseau global en réseaux plus petits et plus
faciles à gérer. Chaque système autonome possède son propre ensemble de règles
et de politiques et un numéro AS unique qui le distinguera des autres systèmes
autonomes à travers le monde.
4.
Identification des classes
des protocoles de routage
La plupart des algorithmes de routage peuvent être rangés
dans l’une des catégories suivantes:
- vecteur de distance
- état de liens
Le routage à vecteur de
distance détermine la direction (vecteur) et la distance jusqu’à une liaison
quelconque de l’interréseau. L’approche à état de liens, également appelée
routage par le chemin le plus court, recrée la topologie exacte de
l'intégralité du réseau.
5.
Fonctions du protocole de
routage à vecteur de distance
Les algorithmes de routage à
vecteur de distance transmettent régulièrement des copies de table de routage
d’un routeur à l’autre. Ces mises à jour régulières entre les routeurs
permettent de communiquer les modifications topologiques. Les algorithmes de
routage à vecteur de distance sont également appelés algorithmes Bellman-Ford.
Chaque routeur reçoit une table de routage des routeurs voisins auxquels il est
directement connecté
Le routeur B reçoit des
informations du routeur A. Le routeur B ajoute un nombre de vecteurs (par
exemple, un nombre de sauts) qui allonge le vecteur de distance. Ensuite, le
routeur B transmet la nouvelle table de routage à son voisin, le routeur C. La
même procédure est répétée étape par étape dans toutes les directions entre les
routeurs directement adjacents.
L’algorithme cumule les distances
afin de tenir à jour la base de données contenant les informations sur la
topologie du réseau. Cependant, les algorithmes de routage à vecteur de
distance ne permettent pas à un routeur de connaître la topologie exacte d'un
interréseau, étant donné que chaque routeur voit uniquement ses voisins.Chaque
routeur utilisant le routage à vecteur de distance commence par identifier ses
voisins.
La distance entre l’interface et
chaque réseau directement connecté est égale à 0. Au fur et à mesure que le
processus de découverte par vecteur de distance se poursuit, les routeurs
découvrent le meilleur chemin menant aux réseaux de destination sur la base des
informations reçues de chacun de leurs voisins. Le routeur A prend connaissance
des autres réseaux grâce aux informations qu’il reçoit du routeur B.
Chaque entrée de la table de routage pour chaque réseau correspond à un vecteur
de distance cumulé, lequel indique la distance au réseau dans une direction
donnée.
Lorsque la topologie change, les
tables de routage sont mises à jour. Comme dans le cas du processus de
découverte de réseau, la mise à jour des modifications topologiques s’effectue
étape par étape, d’un routeur à l’autre.
Les algorithmes à vecteur de
distance prévoient que chaque routeur transmettra aux routeurs voisins
l’intégralité de sa table de routage. Les tables de routage contiennent des
informations sur le coût total du chemin (défini par sa métrique) et l’adresse
logique du premier routeur sur le chemin menant à chaque réseau contenu dans la
table.
On pourrait comparer un vecteur de
distance à la signalisation que l’on trouve aux croisements routiers. Un
panneau pointe vers une destination et indique la distance à parcourir pour y
parvenir. Plus loin sur la route nationale, un autre panneau montre la
destination et indique cette fois une distance plus courte. Tant que la
distance diminue, le trafic est sur le bon chemin.
6. Fonctions du protocole de routage à état de liens
Le
deuxième algorithme de base utilisé pour le routage est l’algorithme à état de
liens. Ces algorithmes sont également appelés algorithme de Dijkstra ou
algorithme SPF (shortest path first ou du plus court chemin d’abord). Ils
gèrent une base de données complexe d’informations topologiques. L'algorithme à
vecteur de distance comprend des informations non spécifiques sur les réseaux
distants et ne fournit aucune information sur les routeurs distants. Un
algorithme de routage à état de liens gère une base de connaissances complète
sur les routeurs distants et leurs interconnexions.
Le routage à état de liens utilise les éléments
suivants:
- Mises à jour de routage à état de liens
(LSA) – Une mise à
jour de routage à état de liens (LSA) est un petit paquet d’informations
de routage qui est transmis entre les routeurs.
- Base de données topologique – Une base de données topologique
est un ensemble d’informations rassemblées à partir des mises à jour de
routage à état de liens.
- Algorithme SPF – L’algorithme du plus court
chemin d’abord (SPF) est un calcul effectué sur la base de données qui
génère un arbre SPF.
- Tables de routage – Une liste des chemins et des
interfaces connus.
Processus de découverte du réseau pour le
routage à état de liens :
Les mises à jour de routage à état de liens sont échangées entre routeurs en commençant par les réseaux directement connectés au sujets desquels ils sont directement informés. Parallèlement à ses homologues, chaque routeur génère une base de données topologiques comprenant toutes les mises à jour de routage à état de liens échangées.
L’algorithme du plus
court chemin d’abord (SPF) calcule l’accessibilité aux réseaux. Le routeur génère
cette topologie logique sous la forme d’un arbre dont il est la racine et qui
comporte tous les chemins possibles menant à chaque réseau de l’interréseau
utilisant le protocole à état de liens. Ensuite, il trie ces chemins sur la
base du chemin le plus court. Le routeur répertorie dans sa table de routage
les meilleurs chemins et les interfaces menant aux réseaux de destination. Il
met également à jour d’autres bases de données contenant des éléments de
topologie et les détails relatifs à leur état.
Le premier routeur
informé de la modification de la topologie d’état de liens transmet
l’information pour que tous les autres routeurs puissent l’utiliser pour des
mises à jour. Ainsi, les informations de routage communes sont envoyées à tous
les routeurs de l’interréseau. Pour atteindre la convergence, chaque routeur
effectue le suivi de ses routeurs voisins, du nom du routeur, de l’état de
l’interface, ainsi que du coût de la liaison avec chaque voisin. Le routeur
génère un paquet de mise à jour de routage (LSA) qui répertorie ces
informations ainsi les noms des nouveaux voisins, les modifications relatives
aux coûts de liaison et les liaisons qui ne sont plus valides. Le paquet LSA
est ensuite transmis à tous les autres routeurs.
Lorsque le routeur
reçoit une LSA, la base de données est mise à jour avec les informations les
plus récentes et il génère une carte de l’interréseau à l’aide des données
accumulées et détermine les routes vers tous les autres réseaux à l’aide de
l’algorithme du plus court chemin d’abord. Chaque fois qu’un paquet de mise à
jour de routage à état de liens entraîne une modification dans la base de
données d’état de liens, l’algorithme du plus court chemin d’abord recalcule
les meilleurs chemins et met à jour la table de routage.
Considérations relatives
au routage à état de liens:
- Surcharge du système
- Mémoire requise
- Consommation de bande passante
Les protocoles de
routage à état de liens nécessitent davantage de mémoire et de capacités de
calcul que les protocoles de routage à vecteur de distance. Les routeurs
doivent disposer d’une mémoire suffisante pour stocker toutes les informations
des différentes bases de données, l’arbre topologique et la table de routage.
Le flux initial des paquets de mise à jour de routage à état de liens consomme
de la bande passante. Durant le processus initial de découverte, tous les
routeurs utilisant des protocoles de routage à état de liens transmettent les
paquets de mise à jour aux autres routeurs. Cela a pour effet de submerger
l’interréseau et de réduire de façon temporaire la bande passante disponible
pour le trafic routé des données utilisateur. Par la suite, les protocoles de
routage à état de liens ne nécessitent généralement qu’un minimum de bande
passante pour envoyer les paquets de mise à jour reflétant les modifications
topologiques. L’envoi peut être sporadique ou déclenché par un événement.
7. Détermination du chemin
- la détermination du chemin,
- la commutation.
La détermination du chemin se
produit au niveau de la couche réseau. La fonction de détermination de chemin
permet à un routeur d’évaluer les chemins vers une destination donnée et de
définir le meilleur chemin pour traiter un paquet. Le routeur se sert de la
table de routage pour déterminer le meilleur chemin et transmet ensuite le
paquet en utilisant la fonction de commutation.
La fonction de commutation est le
processus interne qu’utilise un routeur pour accepter un paquet sur une
interface et le transmettre à une deuxième interface sur le même routeur. La
fonction de commutation a pour responsabilité principale d’encapsuler les
paquets dans le type de trame approprié pour la prochaine liaison.
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