Fonctionnement interne d'un routeur (kurose p ) Eugen Dedu IUT Belfort-Montbéliard, R&T1, France avril 2009

2 Plan ● Architecture d'un routeur (haut de gamme) ● ports d'entrée et de sortie ● Recherche dans la table de routage ● Où s'effectue la mise en attente ? ● où disparaissent les paquets dans le réseau ? ● Performances et prix d'un routeur

3 Architecture d'un routeur (haut de gamme) Matrice de commutation Processeu r de routage Port d'entrée Port de sortie Port d'entrée Une carte réseau simple ne contient que les ports

4 Architecture d'un routeur (1) ● Ports d'entrée ● fonctionnalités des couches physique et liaison pour la lecture des paquets ● consultation des paquets et : – si paquet pour le routeur (e.g. RIP, BGP) : envoi au processeur – si paquet à forwarder : acheminement, voir plus tard ● Ports de sortie ● fonctionnalités des couches physique et liaison pour l'écriture des paquets ● emmagasine des paquets et les envoie ● (Un port de sortie peut être couplé à un port d'entrée)

5 Architecture d'un routeur (2) ● Matrice de commutation ● réseau reliant les ports entre eux ● Processeur de routage ● exécution des protocoles de routage ● mise-à-jour des tables de routage

6 Ports d'entrée ● Contient un tampon où sont stockés les paquets arrivant plus vite que la matrice de commutation peut traiter ● Contient une copie de la table de routage du processeur de routage ● contraire aux cartes réseau des PC ● Décide seul vers quel port envoyer le paquet

7 Ports d'entrée, recherche dans la table de routage ● Nécessaire pour le réseau de destination ● 1ère méthode, recherche linéaire dans la table ● très lent, pour des RC par ex. ● 2ème méthode, utilisation d'un arbre binaire ● max. 32 étapes pour 32 bits d'adresse ● toujours trop lent, pour des routeurs centraux – liaison 2.5 Gb/s avec paquets de 256 o => 2.5Gb/256o = 1.25 Mconsultations / sec. pour ne pas ralentir la liaison – temps d'accès mémoire = 40 ns => 25 Maccès / sec. => 1.25 Mconsultations / sec. pour 20 bits d'adresse en moyenne

8 Ports d'entrée, recherche dans la table de routage (2) ● 3ème méthode, CAM (mémoire associative) : ● on donne un mot et la mémoire cherche si le mot existe ● ex : Cisco 8500 (1999) a 64 ko de CAM par port d'entrée ● Utiliser des mémoires cache

9 Arbres binaires comme structure de données ● Explications, figure... ● Arbres binaires de recherche, équilibrés,...

10 Matrice de commutation ● Relie tous les ports entre eux ● 3 méthodes (kurose fig. 4.40, p. 383) : ● par action sur les mémoires, déplacement d'un endroit vers l'autre (PC par ex.) ● par bus, Cisco 1900 (1999) avec bus d'1 Gb/s ● par réseau d'interconnexion, Cisco (1998) avec débit de 60 Gb/s

11 Ports de sortie ● Contient un tampon où sont stockés les paquets arrivant plus vite que la bande passante du lien de sortie

12 Ports d'entrée, blocage ● Leurs files se remplissent lorsque la matrice de commutation n'est pas aussi rapide ● soit sa vitesse ● soit son réseau d'interconnexion ● Cela peut arriver aussi lorsque des paquets de plusieurs entrées vont sur une même sortie ● exemple fig. 4.43, p. 387

13 Ports de sortie, gestionnaire de paquets ● Dans chaque port de sortie un gestionnaire décide quel paquet de la file doit être transmis ● Politiques : ● FIFO ● WFQ (Weighted Fair Queuing), partage équitable entre les flux ● beaucoup d'autres, voir kurose p. 386

14 Ports de sortie, gestion du remplissage ● Si la file est remplie quand un paquet arrive : ● soit rejeter le paquet ● soit rejeter un paquet dans la file pour lui faire place ● Avec la politique RED (Random Early Detection), les paquets sont rejetés avant que la file soit pleine ● RED n'est pas utilisée dans les ports d'entrée ?

15 Où s'effectue la mise en attente ? ● Dans les ports d'entrée ou de sortie, en fonction de : ● densité du trafic ● vitesse relative de la matrice de commutation ● débit de la liaison de sortie ● Exemple (kurose fig p. 385) : ● on reçoit sur tous les 3 ports vers un seul port ● la matrice va N fois plus vite que la bande passante d'un lien d'entrée – si N < 3 : remplissage des ports d'entrée – si N >= 3 : remplissage du port de sortie

16 Où disparaissent les paquets dans le réseau ● Lors d'une transmission de paquets, les paquets sont perdus : ● très rarement (presque jamais : 10^-...) dans le réseau filaire ● souvent dans le réseau radio (wi-fi), à cause des interférences ● dès qu'il y a engorgement du réseau, dans les files d'attente des routeurs

17 Performance et prix des routeur ● Taux de filtrage et transfert : nombre de trames analysées et transmises par seconde ● (il peut avoir aussi des fonctionnalités de sécurité, e.g. ACL, ou d'autres, e.g. NAT) ● La performance dépend de plusieurs facteurs, e.g. : ● CPU, temps de traitement d'une trame ● nombre de ports ● vitesse du bus ● Routeurs Cisco (Marc Hamelin, CRI Besançon) : 1600 : ~1000 € ● 2006 : ~5000 €, 3640&3745 : ~10000 € ● 7206 : ~50000 € (celui à l'entrée de l'Univ., en Gb/s)