DCN - Routage de couche réseau

Lorsqu'un appareil dispose de plusieurs chemins pour atteindre une destination, il sélectionne toujours un chemin en le préférant aux autres. Ce processus de sélection est appelé Routage. Le routage est effectué par des périphériques réseau spéciaux appelés routeurs ou il peut être effectué au moyen de processus logiciels. Les routeurs logiciels ont des fonctionnalités et une portée limitées.

Un routeur est toujours configuré avec une route par défaut. Une route par défaut indique au routeur où transférer un paquet s'il n'y a pas de route trouvée pour une destination spécifique. Dans le cas où il existe plusieurs chemins pour atteindre la même destination, le routeur peut prendre une décision en fonction des informations suivantes:

  • Nombre de sauts

  • Bandwidth

  • Metric

  • Prefix-length

  • Delay

Les itinéraires peuvent être configurés statiquement ou appris dynamiquement. Un itinéraire peut être configuré pour être préféré aux autres.

Routage unicast

La plupart du trafic sur Internet et les intranets appelés données monodiffusion ou trafic monodiffusion est envoyé avec une destination spécifiée. Le routage des données de monodiffusion sur Internet est appelé routage de monodiffusion. C'est la forme la plus simple de routage car la destination est déjà connue. Par conséquent, le routeur doit simplement rechercher la table de routage et transmettre le paquet au prochain saut.

Routage de diffusion

Par défaut, les paquets de diffusion ne sont pas routés et transmis par les routeurs sur aucun réseau. Les routeurs créent des domaines de diffusion. Mais il peut être configuré pour transférer des diffusions dans certains cas particuliers. Un message de diffusion est destiné à tous les périphériques du réseau.

Le routage de diffusion peut être effectué de deux manières (algorithme):

  • Un routeur crée un paquet de données et l'envoie ensuite à chaque hôte un par un. Dans ce cas, le routeur crée plusieurs copies d'un seul paquet de données avec différentes adresses de destination. Tous les paquets sont envoyés en monodiffusion, mais comme ils sont envoyés à tous, cela simule comme si le routeur diffusait.

    Cette méthode consomme beaucoup de bande passante et le routeur doit l'adresse de destination de chaque nœud.

  • Deuxièmement, lorsque le routeur reçoit un paquet qui doit être diffusé, il inonde simplement ces paquets hors de toutes les interfaces. Tous les routeurs sont configurés de la même manière.

    Cette méthode est facile sur le processeur du routeur mais peut causer le problème des paquets en double reçus des routeurs homologues.

    La transmission de chemin inverse est une technique dans laquelle le routeur sait à l'avance sur son prédécesseur d'où il doit recevoir la diffusion. Cette technique est utilisée pour détecter et éliminer les doublons.

Routage multicast

Le routage multicast est un cas particulier de routage de diffusion avec une différence de signification et des défis. Dans le routage de diffusion, les paquets sont envoyés à tous les nœuds même s'ils ne le souhaitent pas. Mais dans le routage Multicast, les données sont envoyées uniquement aux nœuds qui souhaitent recevoir les paquets.

Le routeur doit savoir qu'il y a des nœuds, qui souhaitent recevoir des paquets multicast (ou flux) alors seulement il doit transmettre. Le routage multicast fonctionne avec le protocole Spanning Tree pour éviter les boucles.

Le routage multicast utilise également la technique de transfert de chemin inverse, pour détecter et éliminer les doublons et les boucles.

Routage Anycast

Le transfert de paquets Anycast est un mécanisme dans lequel plusieurs hôtes peuvent avoir la même adresse logique. Lorsqu'un paquet destiné à cette adresse logique est reçu, il est envoyé à l'hôte le plus proche de la topologie de routage.

Le routage Anycast se fait à l'aide du serveur DNS. Chaque fois qu'un paquet Anycast est reçu, le DNS demande où l'envoyer. DNS fournit l'adresse IP qui est l'adresse IP la plus proche configurée dessus.

Protocoles de routage monodiffusion

Il existe deux types de protocoles de routage disponibles pour acheminer les paquets de monodiffusion:

  • Protocole de routage vectoriel à distance

    Distance Vector est un protocole de routage simple qui prend la décision de routage sur le nombre de sauts entre la source et la destination. Un itinéraire avec moins de sauts est considéré comme le meilleur itinéraire. Chaque routeur annonce ses meilleurs itinéraires vers d'autres routeurs. En fin de compte, tous les routeurs construisent leur topologie de réseau en fonction des publicités de leurs routeurs homologues,

    Par exemple, le protocole RIP (Routing Information Protocol).

  • Protocole de routage d'état de liaison

    Le protocole Link State est un protocole légèrement compliqué par rapport à Distance Vector. Il prend en compte les états des liens de tous les routeurs d'un réseau. Cette technique aide les routes à créer un graphique commun de l'ensemble du réseau. Tous les routeurs calculent ensuite leur meilleur chemin à des fins de routage, par exemple, Open Shortest Path First (OSPF) et Intermediate System to Intermediate System (ISIS).

Protocoles de routage multicast

Les protocoles de routage Unicast utilisent des graphiques tandis que les protocoles de routage Multicast utilisent des arborescences, c'est-à-dire un arbre couvrant pour éviter les boucles. L'arbre optimal est appelé arbre couvrant le chemin le plus court.

  • DVMRP  - Protocole de routage de multidiffusion à vecteur de distance

  • MOSPF  - Chemin le plus court ouvert en multidiffusion d'abord

  • CBT  - Arbre basé sur le noyau

  • PIM  - Multidiffusion indépendante du protocole

La multidiffusion indépendante du protocole est couramment utilisée maintenant. Il a deux saveurs:

  • PIM Dense Mode

    Ce mode utilise des arborescences basées sur la source. Il est utilisé dans un environnement dense tel que LAN.

  • PIM Sparse Mode

    Ce mode utilise des arbres partagés. Il est utilisé dans des environnements clairsemés tels que le WAN.

Algorithmes de routage

Les algorithmes de routage sont les suivants:

Inondation

L'inondation est la méthode la plus simple de transmission de paquets. Lorsqu'un paquet est reçu, les routeurs l'envoient à toutes les interfaces sauf celle sur laquelle il a été reçu. Cela crée trop de charge sur le réseau et beaucoup de paquets en double errent dans le réseau.

La durée de vie (TTL) peut être utilisée pour éviter une boucle infinie de paquets. Il existe une autre approche pour l'inondation, appelée inondation sélective pour réduire les frais généraux sur le réseau. Dans cette méthode, le routeur n'inonde pas toutes les interfaces, mais celles sélectives.

Le plus court chemin

Les décisions d'acheminement dans les réseaux sont principalement prises sur la base du coût entre la source et la destination. Le nombre de houblon joue ici un rôle majeur. Le chemin le plus court est une technique qui utilise divers algorithmes pour décider d'un chemin avec un nombre minimum de sauts.

Les algorithmes de chemin le plus court courants sont:

  • Algorithme de Dijkstra

  • Algorithme de Bellman Ford

  • Algorithme Floyd Warshall