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Jean Seguin la couche réseau et les principes de routage cours réseaux chapitre 4.

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1 Jean Seguin la couche réseau et les principes de routage cours réseaux chapitre 4

2 2 Jean Seguin ENSSAT Couche réseau application présentation session transport réseau liaison physique ISO & UIT X211 X25.3IP connexions de réseau entre systèmes ouverts établissement, maintien, libération des connexions gestion du sous-réseau acheminement des paquets source destination fonctionnalités : adressage routage contrôle de flux modes connecté / non connecté ATM quels services offerts ?

3 3 Jean Seguin ENSSAT Réseau et routage F réseau local (LAN) A D B E C routeur ordinateur sous-réseau ? ? ?

4 4 Jean Seguin ENSSAT Réseau et routeurs application présentation session transport réseau liaison physique application présentation session transport réseau liaison physique réseau liaison physique réseau liaison physique système intermédiaire système extrémité système intermédiaire routeur

5 5 Jean Seguin ENSSAT Nœud de commutation- table de routage V 3 V 1 V 2 1,2,7 4,5 voie physique routage dune voie logique message pour 1 message pour 4 message pour 7 destination nœud n°3 et sa table de commutation V3 V2 voie sortie 6,8V1

6 6 Jean Seguin ENSSAT Principe dun routeur File de sortie Algorithme de routage Table de routage File dentrée File de sortie

7 7 Jean Seguin ENSSAT Divers types de commutation Commutation de circuits (virtuels) établissement dune connexion (mode circuit virtuel) transfert des données : le chemin est identique pour toutes les données libération des ressources circuit virtuel : couple voie physique / identificateur logique table de commutation / routage par la source Commutation de paquets/cellules pas de chemin pré-établi décision en fonction dinformation du PDU tenir compte de problèmes de congestion, pannes,... réseau de files dattente / store-and-forward mode connecté / non-connecté (datagrammes)

8 8 Jean Seguin ENSSAT Comparaison des sous-réseaux en mode datagrammes et circuits virtuels caractéristiquess/réseau datagrammes/réseau circuit virtuel (CV) adressage adresses complètes source & destination paquet chaque paquet contient le N° de CV informations de routage infos de routage des paquets non mémorisées chaque CV établi prend de la place dans les tables de routage routage chaque paquet a un routage indépendant chaque paquet suit la route établie à linitialisation du CV conséquences dune panne de routeur seuls paquets perdus : ceux dans le routeur en panne tous les CV(s) qui traversent le routeur en panne sont détruits contrôle de congestion difficile & complexe facile si ressource mémoire suffisante à létablissement du CV établissement du circuit pas nécessairenécessaire qualité de service difficile à garantir facile si ressources suffisantes allouables par avance à chaque CV

9 9 Jean Seguin ENSSAT Ladressage SAP ISO –information désignant de manière unique et non ambiguë un abonné du service. Problématique impose un peu de topologie du réseau, manque de sens pour les utilisateurs libre, plus simple pour lutilisateur mais gestion plus complexe [ex. plaque minéralogique] Adressage hiérarchique –si comprend une structure hiérarchique, le routage est plus simple, mais il faut vérifier la bonne composition des adresses Adressage logique –si est unique et universelle, elle peut être choisie par lutilisateur : laccès est plus facile mais la complexité du routage est masquée.

10 10 Jean Seguin ENSSAT Algorithme de routage (1) Objectif –Définir le contenu des tables de routage des nœuds de commutation selon divers critères –Sélection du « meilleur » chemin de A à B Critères de « meilleur » chemin : –le moins cher (argent) –le plus rapide (délai) –le plus sûr (sécurité) –le moins de nœuds (simplicité) –le plus court (distance) –le plus utilisé (débit) ? Quels compromis ?

11 11 Jean Seguin ENSSAT Algorithme de routage (2) Critères de « bonne gestion du réseau » : –le maximum de trafic –le plus de clients –le bon usage des ressources –léquité entre les clients –lévitement des congestions –ladaptabilité aux évolutions ? Quels compromis ?

12 12 Jean Seguin ENSSAT Efficacité dun routage Congestion –un « bouchon » local peut paralyser lécoulement global dun réseau. Pannes –il faut être capable de contourner des liens ou des commutateurs hors fonctionnement. Topologie globale –une administration globale est impossible pour une interconnexion de réseaux Inaccessibilité –solutions pour non valides

13 13 Jean Seguin ENSSAT Exemple de congestion V3 (4Mbits à écouler) V1 V voie logique entrée (LCN) V1 V3 voie sortie V1=V2=V3=2Mbit/s voie logique sortie (LCN) V2 V3 voie sortie voie logique sortie (LCN) voie logique entrée (LCN) LCN 13 : rafale 2Mbits 2s LCN 35 : rafale 2Mbits 2s voie physique routage dune voie logique

14 14 Jean Seguin ENSSAT Exemple de conflit entre équité et optimisation AY BX E F G H si Σ trafics (A-B, E-F, G-H) saturent les liaisons horizontales alors si on privilégie lefficacité globale alors on arrête le trafic X-Y sinon on respecte léquité

15 15 Jean Seguin ENSSAT Représentation matricielle du maillage v3v2v1 v3v4v6v11 v4v5v9 v2v5v8 v7 v6v7v10 v1v11 v9v v3 v2 v1 v4 v6 v11 v5 v9 v8 v7 v10 A B 7 4

16 16 Jean Seguin ENSSAT Routage centralisé Principe –Election dun centre de gestion CG (nœud 2) –Demande de connexion de A vers B [A-CG] –CG détermine le chemin optimal selon son algorithme de routage –CG informe les nœuds sur le chemin de la réservation de ressources –CG informe A quil peut émettre ses informations Intérêt –la matrice est toujours à jour… –utile si liens permanents ou semi-permaments

17 17 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (1) Principe –Dijkstra (1959) –tout sous-chemin du chemin optimal est lui-même optimal Algorithme –soient 1 et n, les nœuds source et destination –P : étiquette du nœud prédécesseur sur le chemin –Ci : cumul du coût du chemin depuis lorigine –Mij : coût dune voie « i-j » = « distance » init –Oj : indice du nœud précédent le nœud courant

18 18 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (2) faire pour i := 1 à n-1 faire pour j := 1 à n /* calcul du coût pour aller vers les voisins en passant par i */ si (Mij fini) et ((Ci + Mij) < Cj) alors Cj := Ci + Mij ;Oj := i fsi ; fin faire fin faire ; faire pour j := 1 à n /* regarde si un coût moindre pour venir en i à partir des voisins */ si (Mnj fini) et ((Cj + Mnj) < Cn) alors Cn := Cj + Mnj ;On := j fsi ; fin faire ;

19 19 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (3) (., ) (., 0) (., ) État initial (n° du nœud précédent, coût ou distance depuis lorigine) 1 = nœud source 8 = nœud destination

20 20 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (4) (1, 3) (., 0) Itération 1 (1, 2) (1, 3) (., )

21 21 Jean Seguin ENSSAT (1, 3) (., 0) Itération 2 (1, 2) (2, 5) (2, 8) (1, 3) Algorithme du plus court chemin (5) (., )

22 22 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (6) (1, 3) (., 0) Itération 3 (3, 10) (1, 2) (.,.) (2, 5) (2, 8) (1, 3)

23 23 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (7) (1,3) (.,0) Itération 4 (3,10) (1,2) (4,5) (2,5) (4,3)(1,3)

24 24 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (8) (1,3) (.,0) Itération 5 (3,10) (1,2) (4,5) (2,5) (4,3)(1,3)

25 25 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (9) (1,3) (.,0) Itération 6 (6,7) (1,2) (4,5) (2,5) (4,3)(1,3)

26 26 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (10) (1,3) (.,0) Itération 7 (6,7) (1,2) (4,5) (2,5) (4,3)(1,3)

27 27 Jean Seguin ENSSAT Algorithme du plus court chemin (11) (1,3) (.,0) Itération 8 (3,5) (1,2) (2,5) (4,3)(1,3) (4,5)

28 28 Jean Seguin ENSSAT Chemin optimal par «backtracking» (1,3) (.,0) (3,5) (1,2) (4,3)(1,3) (4,5) (2,5)

29 29 Jean Seguin ENSSAT Table de routage - CG / / / vecteur de routage ,-,3,1,6,6,7,6 - diffusion des vecteurs de routage vers les nœuds. - problème de cohérence lors de la mise à jour des informations

30 30 Jean Seguin ENSSAT Algorithmes distribués Routage dit « la patate chaude » –chaque nœud de commutation cherche à se débarrasser au plus vite de son message –choix de la file dattente la plus rapide Routage par inondation –on teste tous les chemins possibles –le message est recopié sur toutes les sorties –lun de ces chemins savérera le meilleur Inconvénient du « centralisé » –le centre de gestion est vulnérable Routage adaptatif –« la patate chaude » + vecteur de routage

31 31 Jean Seguin ENSSAT Routage par inondation (flooding) Idée –recherche du chemin optimal, non plus par calcul, mais de manière expérimentale Principe de fonctionnement dun nœud –à la réception dun paquet, le nœud ajoute son nom + information de coût dans le corps du message –le paquet est envoyé sur toutes les voies de sortie dont ne sont pas contenues dans la liste des nœuds visités (pour éviter les boucles) –si le nœud est destinataire, le paquet contient la route cherchée - –« source routing » : chemin mémorisé dans len tête de paquet.

32 32 Jean Seguin ENSSAT Routage adaptatif (1) : vecteur et matrice V2+(2,2,2,2,2,-,2,2) V5+(4,4,4,4,4,-,4, 4) V8+(2,2,2,2,2,-,2,2) V2+(5,5,5,5,5,-,5,5) V4+(1,1,1,1,1,-,1, 1) V8+(2,2,2,2,2,-,2,2) vecteur des coûts du nœud 2 3, -, 5, 5, 6, 2, 1, 4 vecteur des coûts du nœud 4 2, 5, 1, -, 3, 7, 5, 3 vecteur des coûts du nœud 8 7, 4, 2,3, 6, 2, 5, - 4

33 33 Jean Seguin ENSSAT Routage adaptatif (2) : évaluation des coûts Mise à jour des coûts des nœuds adjacents –Pour un nœud i, si un delta de coût sur une ligne de sortie, on modifie la ligne entière de la matrice des coûts (+c, -c, infini). –Le nœud i vérifie si son vecteur minimal change, si oui informe ses voisins par un message –Un nœud j, adjacent à i, réitère létape précédente. Famille dalgorithmes –adaptée aux réseaux datagramme ; sur IP : Distant vector Link State

34 34 Jean Seguin ENSSAT Routage par vecteur de distance (1) Distant vector Bellman, Ford, Fulkerson chaque routeur envoie un vecteur de coûts à ses voisins le vecteur contient les coûts vers chaque nœud du réseau ABCD E F IJKL GH

35 35 Jean Seguin ENSSAT Routage par vecteur de distance (2) Distant vector un peu dépassé…problème de la valeur infinie ABCDEABCDE initialement après 1 échange après 2 échanges après 3 échanges après 4 échanges après 5 échanges après 6 échanges initialement après 1 échange après 2 échanges après 3 échanges après 4 échanges passif actif passif Les bonnes nouvelles se propagent vite, pas les mauvaises...

36 36 Jean Seguin ENSSAT Routage par informations détat de lien (1) Link State en 5 points : 1 - découvrir les routeurs voisins et leur adresse réseau 2 - pour atteindre chaque voisin : quel coût ? ou quel délai dacheminement ? 3 - construire le paquet spécial contenant les informations découvertes 4 - envoyer ce paquet à tous les autres routeurs 5 - calculer le plus court chemin vers chaque routeur méthode récente déployée sur les réseaux actuels : OSPF, IS-IS

37 37 Jean Seguin ENSSAT Routage par informations détat de lien (2) 1- la découverte des voisins : modèle de graphe de réseau D C A B E G F H I D C A B E G F H I N LAN modèle de LAN nœud de routage artificiel

38 38 Jean Seguin ENSSAT Routage par informations détat de lien (3) 2 - mesure du coût de la ligne : prise en compte du trafic ? D C A B E G F H I 3 - élaboration des paquets détat de lien : gérer les incohérences et les duplications de paquets. D C A B E paquet

39 39 Jean Seguin ENSSAT Routage hiérarchique routeurs répartis en régions système hiérarchique à plusieurs niveaux région 1région 2 région 3 région 4 région 5 5C 4A 3A 2D2C 2B 2A 1C 1B 1A 5B 5A 4C4B 3B 5E5D pour 1A table table complète hiérarchique

40 40 Jean Seguin ENSSAT Autres formes de routage Broadcast : –par diffusion générale –par inondation –par routage multidestination –par diffusion sur un arbre recouvrant Multicast –par diffusion multidestinataire sur un arbre recouvrant Routage pour hôtes mobiles et routeurs fixes Routage pour routeurs mobiles Routage pour réseaux peer-to-peer - (dégal à égal)


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