Routage

Topologie d’un réseau

La fonction d’un réseau est d’interconnecter des machines entre elles, leur permettant ainsi d’échanger des informations, sous formes de paquets de données.

Un réseau est une interconnexion de réseaux plus petits, reliés entre eux par l’intermédiaire de routeurs, constituant ainsi la topologie du réseau.

Exemple : un réseau reliant plusieurs LAN

 

 

Routeur

Un routeur permet de relier ensemble plusieurs réseaux.

Pour cela, il doit être composé d’au moins deux interfaces réseau (« cartes » réseau : Ethernet, Wifi, …).

Il existe des routeurs capables de relier ensemble une dizaine de réseaux.

N’importe quel ordinateur peut jouer le rôle de routeur dès lors qu’il possède au moins 2 interfaces réseau.

 

On distinguera :

• les routeurs d’accès qui permettent aux machines d’un sous-réseau d’accéder au réseau.
  On y connecte les clients et les serveurs, au sein de sous-réseaux (LAN).

 

• les routeurs internes qui constituent la structure du réseau lui-même.
  Leur rôle est d’acheminer les paquets au sein du réseau en se les relayant. Les distances entre eux sont généralement longues et nécessitent des technologies adaptées (fibre optique, satellites, …).

 

Le routeur est un composant de la couche Internet (IP) : il décapsule les paquets jusqu’à pouvoir lire les adresses IP des expéditeurs et destinataires.

 

 

Routage

Le routage est le mécanisme par lequel des chemins sont sélectionnés dans un réseau pour acheminer les données d’un expéditeur jusqu’à un ou plusieurs destinataires.

entre deux hôtes du même sous-réseau

Sur un même sous-réseau, tous les hôtes doivent avoir la même adresse réseau (NetId). Les paquets de données passent par les commutateurs (switch), un composant de la couche accès réseau . Un switch ne lit pas les adresses IP ! Le routage se fait à l’aide des adresses MAC (voir simulation d’un réseau)

Exemple : M1 et M2 appartiennent au même réseau local. la communication passe par le switch R1 qui connait les adresses MAC de tous les périphériques qui sont reliés à lui.

 

entre deux sous-réseaux différents

Deux hôtes de deux sous-réseaux différents ne possèdent pas la même adresse de réseau. Le destinataire n’étant pas sur le même réseau que l’expéditeur, le switch s’adresse à un routeur d’accès qui joue alors le rôle de passerelle (gateway). Chaque routeur du réseau possède une certaine « connaissance » de la topologie du réseau et peut faire passer le paquet qu’il reçoit à un routeur voisin.

Exemple : Dans le réseau A ci dessous, le routeur A joue le rôle de passerelle.

Mais il y a le plus souvent plusieurs routes possibles.

Exemple : M1 et M10 appartiennent à des sous-réseaux différents : la communication doit passer par des routeurs d’accès et des routeurs internes au réseau.
plusieurs routes permettent l’échange d’informations.

 

Plusieurs questions se posent à présent :

Comment les routeurs acquièrent-t-ils une « connaissance » de la topologie du réseau ?

Comment le chemin entre deux machines est-il choisi, et par qui ?

 

 

Tables de routage

Chaque machine connectée à un réseau, et jouant un rôle de routeur, possède une table de routage : un tableau qui contient des informations permettant au routeur d’envoyer le paquet de données dans la « bonne direction ».

Un routeur possède plusieurs interfaces réseau (eth0, eth1, wlan0, wlan1, eno0, …), par lequel il est connecté à des sous-réseaux (autre routeur, réseau local, …).

Il possède donc une adresse IP différente pour chacun de ces sous-réseaux.

Exemple : le routeur R1 possède 3 interfaces Ethernet (eth0, eth1 et eth2), lui permettant de faire le lien entre 3 réseaux

 

Dans la table de routage d’un routeur, on trouve les informations suivantes :

• Les adresses IP du routeur (il en possède une pour chacune de ses interfaces)
• Les adresses des sous-réseaux auquel il est connecté
• Les routes (directions à prendre) qu’il faut suivre pour atteindre un réseau
  • route par défaut (il en faut bien une)
    • routes statiques (configurées explicitement par l’administrateur réseau)
  • routes dynamiques (apprises par des protocoles de routage dynamique)

 

Chaque ligne de la table contient une route :

• l’adresse du réseau de destination (masque compris)
  
• la direction à prendre pour l’atteindre :
  • Interface de sortie du routeur (adresse du routeur sur le sous-réseau de sortie)
  • Passerelle (adresse de la prochaine machine sur le sous-réseau de sortie)
• la distance à parcourir (la métrique) avant de l’atteindre

 

Lorsqu’un routeur reçoit un paquet, il récupère l’adresse du réseau de destination :

• si cette adresse est dans sa table de routage, il envoie le paquet vers l’interface associée,
• dans le cas contraire le paquet est envoyé via l’interface par défaut.

Exemples :

si le routeur reçoit un paquet à destination de l’ordinateur 192.168.7.2 / 24, sa table de routage pourra contenir la route suivante :

Réseau destination	Passerelle	Interface	Métrique
192.168.7.0 /24		eth1	1

l’ordinateur est directement relié au routeur,

• • il n’y a donc pas besoin de passerelle pour l’atteindre
  • la métrique est de 1 (un seul « saut »)

 

si le routeur reçoit un paquet à destination de l’hôte 172.21.34.21 /16, sa table de routage pourra contenir la route suivante :

Réseau destination	Passerelle	Interface	Métrique
172.21.0.0 /16	10.1.2.2	eth0	8

 

si le routeur reçoit un paquet à destination d’un réseau qui n’est pas dans sa table, il choisit la route par défaut :

Réseau destination	Passerelle	Interface	Métrique
défaut	10.1.2.2	eth0	1

 

Remarque : en pratique une table de routage ne comporte que des adresses IP. Par conséquent :

• l’adresse du réseau de destination n’est pas au format CIRC mais au format IP réseau+masque réseau
  192.168.7.0 /24 → 192.168.7.0 et 255.255.255.0
• l’interface est décrite par la propre adresse IP du routeur dans le sous-réseau auquel il est connecté avec cette interface
  eth1 → 192.168.7.254
• le réseau de destination de la route par défaut est noté 0.0.0.0

 

 

 

 

Dans des réseaux très complexes, les tables de routage des routeurs peuvent comporter de très nombreuses lignes (des dizaines voir des centaines…). En effet chaque routeur devra savoir vers quelle interface réseau il faudra envoyer un paquet afin qu’il puisse atteindre sa destination.

On peut trouver dans une table de routage plusieurs lignes pour une même destination, il peut en effet, à partir d’un routeur donné, exister plusieurs chemins possibles pour atteindre la destination. Dans ce cas, le routeur va choisir la route « la plus courte« , c’est à dire celle ayant la valeur de métrique la plus petite (un réseau directement lié à un routeur aura une métrique de 1).

Comment un routeur arrive à remplir sa table de routage ?

La réponse est simple pour les réseaux qui sont directement reliés au routeur (métrique = 1), 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 « à la main ». Cette solution est seulement envisageable pour des très petits réseaux
• le routage dynamique : tout se fait « automatiquement », on utilise des protocoles, partagés par tous les routeurs du réseau, qui vont leur permettre d’échanger des informations sur l’état du réseau afin de remplir leur table de routage automatiquement.

 

Sources :
https://pixees.fr/informatiquelycee/n_site/nsi_term_archi_routage.html
https://www.editions-ellipses.fr/acc ueil/10445-20818-specialite-numerique-et-sciences-informatiques-lecons-avec-exercices-corriges-terminale-nouveaux-programmes-9782340038554.html#/1-format_disponible-broche