SNT - Chapitre 1 - Transmission de données sur Internet (Diapos 36-60) PDF

# **Le routage** ## **a) définitions** ### **Définition** Le routage est le processus qui permet de sélectionner un chemin dans un ou plusieurs réseaux pour transmettre des données depuis un expéditeur jusqu'à un ou plusieurs destinataires. ### **Définition** Le routage n'est pas exclusivement...

# **Le routage** ## **a) définitions** ### **Définition** Le routage est le processus qui permet de sélectionner un chemin dans un ou plusieurs réseaux pour transmettre des données depuis un expéditeur jusqu'à un ou plusieurs destinataires. ### **Définition** Le routage n'est pas exclusivement destiné aux réseaux informatiques tel qu'internet, il existe aussi dans d'autres domaines comme les réseaux de transports, les réseaux téléphoniques... ### **Définition** Par la suite nous nous intéresserons uniquement au routage au sein des réseaux informatiques. ### **Définition** Il existe deux types de routage: - **Le routage statique et le routage dynamique.** ### **Définition**: Le routage statique consiste à indiquer l'adresse IP des réseaux que l'on cherche à atteindre. Les administrateurs vont configurer les routeurs un à un au sein du réseau afin d'y saisir les routes (ils vont renseigner manuellement pour chaque adresse le nom de l'interface du routeur ou l'adresse IP du routeur voisin) à emprunter pour aller sur tel ou tel réseau. Chaque routeur ainsi paramétré permettra de faire le lien entre deux réseaux. ### **Définition**: - Si le réseau global est complexe, la configuration peut être fastidieuse et source d'erreurs. - Si le réseau évolue, il faudra le mettre à jour manuellement. ### **Définition**: Ce type de routage peut être intéressant pour des raisons de sécurité si on veut maîtriser la route des paquets. ### **Définition**: Ce type de routage reste très localisé. ### **Définition**: Le routage dynamique permet quant à lui de se mettre à jour de façon automatique. ### **Définition**: Un protocole de routage va permettre aux différents routeurs de se comprendre et d'échanger des informations de façon périodique ou événementielle afin que chaque routeur soit au courant des évolutions du réseau sans aucune intervention de l'administrateur du réseau. ## **b) pourquoi définir des protocoles de routage ?** - Deux hôtes de deux sous-réseaux différents souhaitent communiquer ensemble par l'intermédiaire du réseau. - Il y a le plus souvent plusieurs routes possibles. The document then includes a diagram with two networks, labeled as "Network A" and "Network B", connected by routers, and a description of the diagram is as follows: - Network A is a circled sub-network with a switch and several computers connected to it (2 devices). - Network B is similarly a circled sub-network with a switch and several computers connected to it (6 devices). The networks A and B are connected by 8 routers. The diagram shows two possible routes: - One in green, which passes through multiple routers first to network A and then to network B. - The other in red, which goes directly from network A to network B. ## **c) Le routage dans Internet** Ouvrez l'invite de commande **cmd.exe** et tapez les requêtes: - **nslookup + site** (donne l'adresse IP d'un nom de domaine) Exemple: nslookup www.carnot-cannes.fr - **ping + site** (teste la connexion vers le site ou l'IP) Exemple: ping unice.fr (connexion vers l'université de Nice) - **tracert + site** (affiche la route = tous les "sauts" - de routeur en routeur - permettant l'accès au site ou à l'IP) Exemple: tracert unice.fr (université de Nice) identifiez le réseau RENATER (réseau universitaire de France) - **Exemple:** tracert twin-cities.umn.edu (Univ. Minnesota) puis tracert www.hawaii.edu (université d'Hawaï) identifiez twelve99.net (Telia Company) ou he.net (Hurricane Electric), des sociétés de connexion Internet... - **Exemple:** identifiez les sauts de l'Atlantique (par câble, délai plus long) et du Pacifique (par satellite en orbite basse, délai > 240 ms) Sur votre ordinateur au Lycée Carnot, l'invite de commande n'est pas accessible par mesure de sécurité. Ouvrez un simulateur d'invite de commande (localisé aux États-Unis) sur **https://vfsync.org/vm.html** et tapez les requêtes: - **nslookup + site** (donne l'adresse IP d'un nom de domaine) Exemple: nslookup www.carnot-cannes.fr - **ping + site** (teste la connexion vers le site ou l'IP) Exemple: ping google.com (connexion vers Google.com) - Pour arrêter la procédure: **CTRL + C** - **traceroute + site** (affiche la route = tous les "sauts" - de routeur en routeur - permettant l'accès au site ou à l'IP) Exemple: traceroute google.com - **Exemple**: traceroute facebook.com - **Exemple**: traceroute lacity.org - **Exemple**: traceroute carnot-cannes.fr - Pour arrêter la procédure: **CTRL + C** ## **d) matériel réseau : hub, switch, routeur** ### **Définition**: Le **Hub** (concentrateur en français) est l'équivalent de la multiprise en électricité, il répète les données reçues en les transmettant à toutes les machines connectées, ce qui réduit considérablement la bande passante. ### **Définition**: Le HUB agit seulement au niveau de la couche 1 du modèle OSI, c'est-à-dire qu'il ne voit que des bits (10010111..). - Si deux machines transmettent en même temps il y a collision. ### **Définition**: Le Hub pose d'importants problèmes de sécurité en facilitant l'écoute sur le réseau. ### **Définition**: A la différence du HUB, le **switch** (commutateur en français) distribue les données à la machine destinataire, il travaille donc sur les deux premières couches du modèle OSI. ### **Définition**: Le switch va réussir à "décoder" les entêtes de la trame pour trouver l'adresse MAC de destination. Il a une table de correspondance (adresse mac port x) et il renvoie la trame uniquement à ce destinataire. ### **Définition**: Le switch permet également d'éviter les collisions, si la machine que l'on tente de joindre est occupée, un nouvel essai sera effectué plus tard. ### **Définition**: Il n'y a donc plus de partage de bande passante et la sécurité est accrue. ### **Définition**: Les **routeurs** opèrent au niveau de la couche 3 du modèle OSI. ### **Définition**: Le routeur permet de faire le lien entre différents réseaux, il possède donc au moins deux interfaces réseaux. ### **Définition**: Si plusieurs routes sont disponibles, il va choisir la meilleure pour acheminer les paquets. ## **e) Les routeurs** - Un routeur est un équipement réseau assurant le routage des paquets. - Un routeur crée et maintient une table de routage, laquelle mémorise les meilleures routes vers les autres réseaux. - **Exemple :** Je peux joindre X en 2 sauts, Y en 3 sauts, etc. - Le rôle du routeur est de faire transiter des paquets d'une interface réseau vers une autre, au mieux, en exploitant les informations de sa table de routage. - Un compteur (décroissant) de sauts est inclus dans chaque paquet. Si le compteur arrive à zéro, le routeur détruit le paquet (c'est normal: il ne peut pas circuler indéfiniment). **Exemple:** - Ce paquet doit arriver en maximum 30 sauts... - Voir TP Filius: - **https://info.blaisepascal.fr/nsi-simulation-de-reseau** - **https://www.numerique-sciences-informatiques.fr/TP-reseaux.pdf** ## **f) Le protocole RIP** ### **Définition** Le protocole **RIP** (Routing Information Protocol ou protocole d'information de routage) est un protocole de routage IP à vecteur de distance (couple: adresse, distance) s'appuyant sur l'algorithme de Bellman-Ford afin de déterminer la route permettant d'atteindre la destination en traversant le moins de routeurs (on parle de **nombre de sauts minimum**). ### **Principes** - Dans ce protocole le nombre de sauts est la métrique utilisée et **il ne peut excéder quinze** (ce qui bloque les boucles infinies). - Dans ce protocole, la meilleure route à prendre est celle qui demandera le moins de sauts entre le routeur de départ et le routeur d'arrivée (calcul d'après l'algorithme de Bellman-Ford). - **Exemple:** | Destination | Routeur Suivant | Métrique | |---|---|---| | B | B | 1 | | C | B | 2 | | D | D | 1 | | E | E | 1 | | F | D | 2 | | G | D | 2 | | H | D | 3 | | I | E | 2 | | J | D | 3 | | K | D | 3 | - Toutes les **trente secondes**, les routeurs envoient à leurs voisins directs, les adresses IP des réseaux qu'ils connaissent ainsi que la **métrique**, c'est-à-dire le nombre de sauts, pour les rejoindre. - Le routeur qui reçoit les informations d'un voisin va augmenter automatiquement la métrique de un, afin de tenir compte du saut entre lui et le routeur qui vient de lui envoyer les informations - Le routeur analyse alors les informations et plusieurs cas sont possibles: - S'il trouve un réseau inconnu, il l'ajoute à sa table de routage - S'il trouve une route vers un réseau connu plus courte, il actualise sa table de routage en gardant cette route et en supprimant la plus longue. - S'il trouve une route vers un réseau connu de même métrique, il l'ignore. - S'il trouve une route vers un réseau connu plus longue, il l'ignore. - Si un routeur voisin ne donne pas d'information le concernant au bout de trois minutes (cas d'une panne de routeur ou d'une rupture de liaison), la métrique de 16 lui est automatiquement attribuée, ce qui permet de le considérer comme **injoignable.** ## **f) Le protocole OSPF** ### **Définition** Le protocole **OSPF** (Open Shortest Path First) est un protocole de routage IP à état de liens s'appuyant sur l'algorithme de Dijkstra afin de déterminer la meilleure route (en termes de **débit**). ### **Principes** - Dans ce protocole le **coût** est la métrique utilisée (plus il est faible, meilleur est le chemin). - Le coût est lié au **débit** de la liaison entre les routeurs, il est inversement proportionnel au débit et souvent donné par la relation: $coût = \frac{10^8}{débit}$ où 10$^8$ correspond à la **bande passante de référence** (débit maximum, par défaut de **100 Mbps = 100 Mb/s**) et où le débit est exprimé en bits par seconde. - Si la route possède plusieurs liaisons, le coût total de la route est la somme des coûts des liaisons. - Un ensemble de routeurs peut être modélisé par un **graphe pondéré** où les sommets sont les routeurs et les poids les coûts. - Chaque routeur établit des relations d'adjacence avec ses voisins immédiats en envoyant des messages hello à intervalle régulier. - Chaque routeur communique ensuite la liste des réseaux auxquels il est connecté par des messages Link-State Advertisements (LSA) propagés de proche en proche à tous les routeurs du réseau. - L'ensemble des LSA forme une base de données de l'état des liens Link-State DataBase (LSDB) pour chaque aire (regroupement de plusieurs routeurs), qui est identique pour tous les routeurs participants dans cette aire. - Chaque routeur utilise ensuite l'algorithme de Dijkstra, Shortest Path First (SPF) pour déterminer la route la plus rapide vers chacun des réseaux connus dans la LSDB. - En cas de changement de topologie, les LSA sont actualisés et l'algorithme SPF est exécuté à nouveau sur chaque routeur. - **Exemple:** | Destination | Routeur Suivant | Métrique | |---|---|---| | E | E | 100 | | E | D | 10 + 10 = 20 | | E | B | 2 + 2 + 10 = 14 | | D | D | 10 | | D | B | 2 + 2 = 4 | ## ** Exercice : meilleur chemin OSPF** - On considère trois routeurs R1, R2 et R3. - Le débit de la liaison entre R1 et R2 est de 10 Mbps. - Le débit de la liaison entre R1 et R3 est de 100 Mbps. - Le débit de la liaison entre R2 et R3 est de 100 Mbps. 1. Calculer le coût de chaque liaison et faire un graphe. 2. Appliquer l'algorithme de Dijkstra pour établir le meilleur chemin de R1 à R2 selon le protocole OSPF. - **Correction : meilleur chemin OSPF** 1) Coût de chaque liaison: - **Coût de la liaison entre R1 et R2**: $\frac{10^8}{débit} = \frac{10^8}{10^7} = 10$ - **Coût de la liaison entre R1 et R3**: $\frac{10^8}{débit} = \frac{10^8}{10^8} = 1$ - **Coût de la liaison entre R2 et R3**: $\frac{108}{débit}= \frac{10^8}{10^8}= 1$ - **Graphe** The document then shows a graph with 3 nodes, labelled R1, R2 and R3. The edges between each pair of nodes are labelled with the cost calculated above. 2) Meilleur chemin selon l'algorithme de Dijkstra : R1-R3-R2 ## **Exercice: résoudre l'algorithme de Dijkstra** - Après échanges de messages hello, la cartographie suivante du réseau a été constituée: The document then shows a network with 7 nodes, labelled R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7. The edges between each pair of nodes are labelled with the bandwidths. - Déterminer le chemin le plus rapide entre R1 et R7. - **Correction: résoudre l'algorithme de Dijkstra** Je calcule les coûts pour appliquer le protocole OSPF: $coût = \frac{10^8}{débit}$ The document then calculates the cost of each edge of the network based on its bandwith. - Then it shows a table with the results of applying the Dijkstra algorithm to the network. The table shows for each node (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7) the shortest path cost to it from R1 (in terms of OSPF cost). - Le meilleur chemin est R1 - R2 - R3 - R5 - R4 - R6 - R7; coût = 0,15 Le protocole RIP aurait indiqué un autre chemin. Le chemin du protocole OSPF n'est clairement pas le plus efficace en termes de sauts mais est le plus rapide en termes de débit. En effet, il n'exploite pratiquement que les liaisons les plus rapides à 10 Gb/s.