Le routage
La raison d’être d’IP est bien d’interconnecter des réseaux physiques hétérogènes ou non. Ce protocole de niveau 3 propose un format de paquets, un format d’adressage et une logique d’acheminement des paquets entre les réseaux physiques. Cette dernière fonction se nomme : Le routage
Le routage, c'est quoi ?
Cette fonction est réalisée, généralement, par des équipements spécifiques appelés des routeurs. Ces routeurs appliquent tous les mêmes règles de base pour que le transfert des paquets soit cohérents.
Ce sont les règles de routage.
Avec IP, une notion très importante est à connaître : IP route des réseaux pas des machines !
Ceci veut dire, que seule la partie réseau d’une adresse est examinée par les équipements de routage pour déterminer la direction à prendre. L’acheminement vers la machine est réalisée par la logique de traitement des paquets appliquée par les machines IP sur le LAN de destination.
Transfert de paquet
Le transfert de paquets par les routeurs s’effectue par le biais de fonctions de détermination du chemin et de commutation. La fonction de détermination du chemin est le processus par lequel le routeur détermine le chemin à utiliser lors du transfert d’un paquet.
Pour déterminer le meilleur chemin, le routeur recherche dans sa table de routage une adresse réseau correspondant à l’adresse IP de destination du paquet.
Cette recherche donne lieu à l’une des trois déterminations de trajectoire suivantes :
Réseau directement connecté : Si l’adresse IP de destination du paquet appartient à un périphérique sur un réseau directement connecté à l’une des interfaces du routeur, ce paquet est transféré directement vers ce périphérique.
Cela signifie que l’adresse IP de destination du paquet est une adresse hôte sur le même réseau qu’une interface de ce routeur.
Réseau distant : Si l’adresse IP de destination du paquet appartient à un réseau distant, le paquet est transféré vers un autre routeur. Les réseaux distants ne peuvent être atteints qu’en transférant les paquets vers un autre routeur.
Aucun itinéraire déterminé : Si l’adresse IP de destination du paquet n’appartient pas à un réseau connecté ou distant et que le routeur n’a pas de route par défaut, le paquet est rejeté. Le routeur envoie un message ICMP (Internet Control Message Protocol) Unreachable à l’adresse IP source du paquet.
Dans les deux premiers cas, le routeur termine le processus en commutant le paquet sur l’interface correcte. Pour ce faire, il réencapsule le paquet IP dans un format de trame approprié à l’interface de sortie.
Le type d’interface détermine le type d’encapsulation de la couche 2. Par exemple, si l’interface de sortie est Fast Ethernet, le paquet est encapsulé dans une trame Ethernet.
Si l’interface de sortie est une interface série configurée pour PPP, le paquet IP est encapsulé dans une trame PPP.
Méthodes de routage
Un routeur peut obtenir des routes à partir de trois sources de base :
Routes directement connectées : Saisies automatiquement dans la table de routage lorsqu’une interface est activée avec une adresse IP
Routes statiques : Configurée manuellement par l’administrateur réseau et entrée dans la table de routage si l’interface de sortie de la route statique est active.
Routes dynamiques : Apprises par les routeurs en partageant des routes avec d’autres routeurs qui utilisent le même protocole de routage.
Dans de nombreux cas, la complexité de la topologie du réseau, le nombre de réseaux et la nécessité pour le réseau de s’adapter automatiquement aux changements nécessitent l’utilisation d’un protocole de routage dynamique.
Le routage dynamique présente certainement plusieurs avantages par rapport au routage statique ; cependant, les réseaux utilisent toujours le routage statique. En fait, les réseaux utilisent généralement une combinaison de routage statique et dynamique.
Le tableau suivant compare les caractéristiques dynamiques et statiques du routage IP. À partir de cette comparaison, vous pouvez répertorier les avantages de chaque méthode de routage IP. Les avantages d’une méthode sont les inconvénients de l’autre.
Classification des protocoles de routage dynamique
Ci-dessous une chronologie des protocoles de routage IP, ainsi qu’un tableau pour vous aider à mémoriser les différentes façons de classer les protocoles de routage.
Protocoles de routage classful
Les protocoles de routage classful n’envoient pas d’informations de masque de sous-réseau dans les mises à jour de routage. Les premiers protocoles de routage, tels que le Routing Information Protocol (RIP), ont été classful.
C’était à l'époque où les adresses réseau étaient attribuées en fonction des classes : Classe A, B ou C.
Un protocole de routage n’avait pas besoin d’inclure le masque de sous-réseau dans la mise à jour du routage car le masque de réseau pouvait être déterminé en fonction du premier octet de l’adresse réseau.
Les protocoles de routage classful peuvent encore être utilisés dans certains réseaux actuels, mais comme ils n’incluent pas le masque de sous-réseau, ils ne peuvent pas être utilisés dans toutes les situations.
Les protocoles de routage classful ne peuvent pas être utilisés lorsqu’un réseau est sous-réseauté en utilisant plus d’un masque de sous-réseau.
En d’autres termes, les protocoles de routage classful ne prennent pas en charge le masquage de sous-réseau de longueur variable (VLSM).
D’autres limitations sont un facteur dans les protocoles de routage classful, y compris leur incapacité à prendre en charge des réseaux et super-réseaux discontigus.
Les protocoles de routage classful comprennent le Routing Information Protocol version 1 (RIPv1) et Interior Gateway Routing Protocol (IGRP).
Protocoles de routage classful
Les protocoles de routage classless (sans classe) incluent le masque de sous-réseau avec l’adresse réseau dans les mises à jour du protocole.
Les réseaux actuels ne sont plus alloués en fonction des classes et le masque de sous-réseau ne peut pas être déterminé par la valeur du premier octet.
Les protocoles de routage classless sont nécessaires dans la plupart des réseaux aujourd’hui en raison de leur prise en charge des réseaux VLSM.
Les protocoles de routage sans classe sont Routing Information Protocol version 2 (RIPv2), Enhanced IGRP (EIGRP), Open Shortest Path First (OSPF), Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) et Border Gateway Protocol (BGP).
Métriques du routage dynamique
Dans certains cas, un protocole de routage apprend qu’il existe plus d’une route vers la même destination à partir de la même source de routage.
Pour sélectionner le meilleur chemin, le protocole de routage doit être capable d’évaluer et de différencier les chemins disponibles.
Une métrique de routage est utilisée à cette fin. Deux protocoles de routage différents peuvent choisir des chemins différents vers la même destination parce qu’ils utilisent des métriques différentes.
Les paramètres utilisés dans les protocoles de routage IP sont les suivants :
RIP – compteur de sauts: Le meilleur chemin est choisi selon l’itinéraire ayant le plus petit nombre de sauts.
IGRP et EIGRP – Bande passante, délai, fiabilité et load: Le meilleur chemin est choisi selon la route avec la plus petite valeur métrique composite calculée à partir de ces multiples paramètres. Par défaut, seules la bande passante et le délai sont utilisés.
IS-IS et OSPF – coût : Le meilleur chemin est choisi selon la route ayant le coût le plus bas. L’implémentation Cisco de l’OSPF utilise la bande passante pour déterminer le coût.
La métrique associée à une certaine route peut être mieux consultée en utilisant la commande show ip route. La valeur de la métrique est la deuxième valeur entre parenthèses pour une entrée de table de routage.
Calcul de l’algorithme de Dijkstra
Le processus d’inondation seul ne permet pas à un routeur d’apprendre quelles routes à ajouter à la table de routage IP.
Les protocoles d’état de lien doivent ensuite trouver et ajouter des routes à la table de routage IP en utilisant l’algorithme de Dijkstra Shortest Path First (SPF).
L’algorithme SPF est exécuté sur la LSDB pour créer l’arbre SPF. Le LSDB conserve toutes les informations sur tous les routeurs et liens possibles.
Chaque routeur doit se considérer comme le point de départ et chaque sous-réseau comme la destination, et utiliser l’algorithme SPF pour construire son propre arbre SPF afin de choisir la meilleure route vers chaque sous-réseau.
La Figure montre une vue graphique les possibilités de routage à partir des résultats de l’algorithme SPF exécuté par le routeur R1 en essayant de trouver la meilleure route pour atteindre le sous-réseau 172.16.3.0/24.
Pour choisir le meilleur itinéraire, l’algorithme SPF d’un routeur ajoute le coût associé à chaque liaison entre lui-même et le sous-réseau de destination, sur chaque itinéraire possible. Le tableau suivant montre les coûts associés à chaque route plus les liens.
Les lignes en pointillés indiquent les trois routes que R1 trouve entre lui-même et le sous-réseau X (172.16.3.0/24).
Le tableau énumère les trois routes indiquées à la figure B, avec leurs coûts cumulatifs. Vous pouvez voir que la meilleure route de R1 vers 172.16.3.0/24 commence en passant par R5.
Suite à l’analyse de l’algorithme SPF de la LSDB, R1 ajoute une route au sous-réseau 172.16.3.3.0/24 à sa table de routage, avec le routeur next-hop de R5.