Couche réseau. Circuits virtuels. Modèle de service de la couche réseau. Circuits virtuels : protocoles de signalisation

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1 ouche réseu Fonctionnlités de l couche réseu Objectifs : omprendre les principes sous-jcents de l couche réseu : routge (choix du chemin) Pssge à l échelle omment fonctionne un routeur escription du routge dns Sommire : Services de couche réseu Principes du routge Routge hiérrchique IP Protocole de routge dns intr-domine inter-domine rchitecture de routeur? : Netork Lyer - Trnsporter des pquets de l émetteur vers le récepteur Les protocoles de couche réseu s exécutent dns dns chque hôte et routeur. Trois fonctions principles : hoix du chemin : route suivie pr les pquets de l source à l dest. lgorithmes de routge ommuttion : trnsporter les pquets du port d entrée vers le bon port de sortie. Mise en plce de l ppel : ns les réseux à commuttion de circuits, l mise en plce du circuit est effectuée pr l couche réseu. ppliction trnsport ppliction trnsport : Netork Lyer - Modèle de service de l couche réseu ircuits virtuels service bstrction Q : Quel est le modèle de service pour les cnux trnsportnt des pquets de l source à l destintion? nde pssnte grntie? Préservtion du déli interpquet (ps de gigue)? Trnsmission sns pertes? Réception dns l ordre? ncer une indiction de congestion à l émetteur? L bstrction que donne l couche réseu :? ou?? ircuit virtuel dtgrmme? : Netork Lyer - Le «chemin» de l source à l destintion se comporte comme un circuit téléphonique vnt d émettre des données, le circuit doit être mis en plce hque pquet contient un identificteur de V (et ps l dresse de l destintion) hque routeur mintient un «étt» pour chque connexion qui trverse le routeur Les connexions dns l couche trnsport ne mettent en jeu que les systèmes terminux es ressources du lien (bnde pssnte) ou du routeur (mémoire) peuvent être llouées u V Pour grntir des performnces : Netork Lyer - ircuits virtuels : protocoles de signlistion Utilisés pour mettre en plce et gérer un V Utilisés dns TM, frme-rely et. Ne sont ps utilisés (du moins de fçon visible) dns l ctuel ppliction trnsport. t flo begins 6. Receive dt. ll connected. ccept cll. Initite cll. incoming cll ppliction trnsport Réseux tgrmme : le modèle Ps de mise en plce de circuit routeurs : ucun étt mémorisé u sujet des connexions Ps de notion de connexion u niveu réseu Les pquets sont typiquement routés en fonction de l dresse de destintion es pquets vec l même source et destintion peuvent suivre des trjets différents ppliction trnsport ppliction trnsport. Send dt. Receive dt : Netork Lyer - : Netork Lyer -6

2 Modèle de service de l couche réseu tgrmme ou V? rchitecture Réseu TM TM TM TM Modèle de Service u mieux R VR R UR nde Pssnte ucun onstnte ébit grntie Minimum grntie ucun Grnties? pertes Ordre éli xtension u modèle : Intserv, iffserv Feedbck de ongestion (inférence pr les pertes) Ps de congestion Ps de congestion TM Échnge de données entre ordinteurs Évolution de l téléphonie Service élstique, ps de contrinte de déli stricte Prole humine : ontrinte de déli stricte Systèmes terminux intelligents esoin de qulité de services grnties Pouvnt s dpter, Systèmes terminux contrôler leur émission et simplistes fire de l compenstion de pertes Réseu simple, complexité ux extrémités téléphones L complexité est interne u réseu : Netork Lyer - : Netork Lyer -8 Routge Protocole de routge Objectif : choisir un «bon chemin» (suite de routeurs) dns le réseu de l source à l destintion. bstrction du réseu en grphe Les nœuds sont des routeurs Les liens sont les liisons physiques oût du lien : déli, prix du lien ou niveu de congestion «on chemin» : F Typiquement un chemin de coût miniml utres définitions possibles : Netork Lyer -9 lssifiction des lgorithmes de routge Informtion globle ou locle? Globle : hque routeur connît toutes les informtions de topologie, de coût des liens, etc. lgorithme link stte (LS) Locle : Le routeur ne connît que le côut des liens vers les voisins. lcul itértif et échnge régulier d infos vec les voisins lgorithmes distnce vector (S) Sttique ou dynmique? Sttique : Les routes ne chngent ps dns le temps ynmique : Les routes chngent régulièrement Mise à jour régulière n réponse ux chngement de coût des liens : Netork Lyer - Un lgorithme de routge Link-Stte lgorithme de ijkstr L topologie et le coût des liens sont connus de tous les nœuds ccompli vec une diffusion de l étt des liens Tout les nœuds ont l même info lculer le plus court chemin (le chemin le moins coûteux) d un nœud à tout les utres Génère l tble de routge du noeud e fçon itértive : près k itértions, on connît le chemin le plus cours vers K destintions Nottion : c(i,j) : coût du lien de i à j. st infini si i et j ne sont ps voisins (v) : Vleur cournte du coût du chemin de l source à l destintion V p(v) : noeud précédnt v dns le chemin de l source à v N : nsemble des nœuds dont on connît le coût miniml : Netork Lyer - lgorithme de ijksr Initilistion : N = {} Pour tout noeud v si v est djcent à lors (v) = c(,v) 6 Si (v) = infinity boucle 8 Trouver N tel que () est miniml jouter à N Mettre à jour (v) pour tout les nœuds v N djcents à (v) = min( (v), () + c(,v) ) jusqu à l fin des nœuds de N : Netork Lyer -

3 lgorithme de ijkstr : exemple iscussion étpes strt N F (),p(),,, (),p() (),p(),,,,, (),p() inf, (F),p(F) inf inf,,, omplexité de l lgorithme : n noeuds n*(n+)/ comprisons : O(n**) implémenttion plus efficce possible : O(nlogn) Oscilltions possibles : x : coût du lien = niveu de trfic F : Netork Lyer - +e e e initilement +e +e reclculer le routge +e +e reclcul +e +e e reclcul : Netork Lyer - lgorithme de routge V Tble de distnce : exemple itértif : Structure de l Tble de distnce ontinue jusqu à ce que les nœuds ne Propre à chque nœud s échngent plus d info Une ligne pr destintion possible uto-terminison : ps Une colonne pr voisin de «signl» d rrêt synchrone : exemple : dns le noeud, pour l dest. Y vi le voisin Z : L échnge des infos ne nécessite ps d horloge distribué : distnce de à hque nœud ne = Y, vi Z (Y,Z) communique qu vec ses Z c(,z) + min { (Y,)} voisins = : Netork Lyer - (,) (,) (,) 8 c(,) + min { (,)} = = + = = c(,) + min { (,)} = + = boucle! = c(,) + min { (,)} = 8+6 = boucle! () destintion coût destintion vi : Netork Lyer -6 Tble de routge lgorithme de routge V () destintion coût destintion vi destintion Lien sortnt, coût,,,, Itértif, synchrone : chque itértion locle est cusée pr : hngement de coût d un lien djcent Messge d un voisin du u chngement de s tble de distnce istribué : hque nœud nce à ces voisins seulement qund s tble de distnce chnge hque noeud : ttend (un chngement dns le coût locl ou un msg du voisin) Reclcule l tble de distnce Si l tble de distnce chnge, nce ux voisins Tble de distnce Tble de routge : Netork Lyer - : Netork Lyer -8

4 lgorithme de routge V lgorithme de routge V : exemple ns chque nœud, : Initilistion : Pour tout nœud djcent v : (*,v) = inf (v,v) = c(,v) pour toute destintion y 6 envoyer min (y,) à tous les voisins Y Z : Netork Lyer -9 : Netork Lyer - lgorithme de routge V : exemple omprison des lgorithmes LS et V Y Z Z (Y,Z) = c(,z) + min { (Y,)} = + = 8 Y (Z,Y) = c(,y) + min { (Z,)} = + = complexité LS : vec n noeuds, liens, O(n) msgs sont envoyés V : échnge entre les voisins seulement Le temps de convergence vrie Vitesse de onvergence LS : O(n**) Peut osciller V : Le temps de convergence vrie oucle possible omptge à l infini possible Robustesse : Qu rrive t il si le routeur tombe en pnne? LS : Le nœud peut ncer un coût erroné hque nœud ne clcule que s propre tble de routge V : Le nœud peut ncer un coût erroné Tout les nœuds utilisent l tble des utres nœuds L erreur se propge dns le réseu : Netork Lyer - : Netork Lyer - Routge Hiérrchique Routge Hiérrchique Jusqu ici nous vons étudié un réseu idél Tous les routeurs sont identiques Un seul réseu ps vri en prtique Fcteur d échelle : vec millions de destintions : On ne peut enregistrer toutes les destintions dns l tble de routge! utonomie dministrtive internet = réseu des réseux hque dministrteur de réseu veut contrôler le routge dns son réseu gréger les routeurs en régions utonomes, utonomous systems (S) Les routeurs d un même S exécutent le même protocole de routge protocole de routge intr-s routeurs de psserelle Routeurs spéciux dns un S xécutent les protocoles de routge intr-s Responsbles du routge à des destintions extérieurs à l S exécutent des protocoles de routge inter-s vec d utres routeurs de psserelle : Netork Lyer - : Netork Lyer -

5 Routge Intr-S et Inter-S Routge Intr-S et Inter-S.b b d. b Routge inter-s, intr-s dns l psserelle.c.c c. c Psserelles : xécutent le routge inter-s entre elles b xécutent le routge intr-s vec les utres routeurs de l S ouche réseu ouche liison ouche physique Routge Inter-S entre et.b.. Host b h.c c b Host d h c Routge Intr-S b ns l S Routge Intr-S dns l S : Netork Lyer - : Netork Lyer -6 ouche réseu dns ouche Réseu Protocoles de Routge hoix du chemin RIP, OSPF, GP ouche Trnsport : TP, UP Tble de routge Protocole IP dressge Formt des dtgrmmes Tritement des pquets Protocole IMP Rpport d erreur signlistion ouche de liison Routge Intr-S Plus connus sous le nom de Interior Gtey Protocols (IGP) IGPs les plus utilisés : RIP : Routing Informtion Protocol OSPF : Open Shortest Pth First IGRP : Interior Gtey Routing Protocol (isco propr.) ouche Physique : Netork Lyer - : Netork Lyer -8 RIP lgorithme istnce vector Inclu dns S-UNI depuis 98 métrique de coût : # de hops (mx = hops) Vecteurs de istnce : échngés toutes les sec vi des dvertisements hque dvertisement est envoyé à u plus réseux OSPF open : dns le domine public lgorithme Link Stte Utilise l lgorithme de ijkstr s Les dvertisement OSPF sont envoyés à tout l S pr idtion (flooding) : Netork Lyer -9 : Netork Lyer -

6 Fonctionnlités vncées d OSPF OSPF hiérrchique Sécurité : tous les messges OSPF sont uthentifiés ; des connexions TP sont utilisées Multipth est utorisé (ps dns RIP) Pour chque lien, plusieurs métriques de coût en fonction des TOS peuvent être définies Support intégré de l unicst et du multicst : Multicst OSPF (MOSPF) utilise l même topologie qu OSPF OSPF Hiérrchique dns les grnds domines. : Netork Lyer - : Netork Lyer - Routge inter-s : GP GP (order Gtey Protocol) : stndrd de fcto Protocole Pth Vector : similire u protocole istnce Vector hque order Gtey diffuse à ces voisins l totlité du chemin entire pth (I.e, l suite des Ss) jusqu à l destintion x : l psserelle envoie son chemin à l dest. Z : Pth (,Z) =,Y,Y,Y,,Z Routge inter-s : GP Hypothèse : l psserelle envoie son chemin à l psserelle W W peut choisir ou ne ps choisir le chemin offert pr coût, politique (ne ps router vi les utres ISPs) Si W choisit le chemin ncé pr, lors : Pth (W,Z) =, Pth (,Z) Note : peut contrôler le trfic entrnt en contrôlnt ces dvertisements x : nous ne voulons ps router le trfic de Z -> ne rien ncer à Z : Netork Lyer - : Netork Lyer - dresse IP : introduction dresse IP ddresse IP :... identificteur sur bits... identifie pour chque... interfce hôte et routeur interfce : connexion entre un hôte ou routeur et l couche physique Les routeurs ont typiquement plusieurs interfces Les hôtes peuvent voir plusieurs interfces Les dresses IP sont ssociées à une interfce... = dresse IP Prtie réseu (bits de poids forts) Prtie hôte (bits de poids fible) Réseu? (du point de vue IP) Les interfces vec l même prtie réseu de l dresse IP t qui peuvent communiquer sns voir besoin d un routeur de psserelle LN Le réseu est constitué de réseux IP (Les premiers bits sont l dresse réseu) : Netork Lyer - : Netork Lyer -6

7 dresse IP clsse d dressge : clsse réseu hôte réseu hôte réseu hôte dresse multicst bits... to to to to 9... : Netork Lyer - dresse IP : IR dressge pr clsse : utilistion inefficce de l espce d dressge x : une dresse de clsse ssez de plce pour pour 6K hôtes, même si il n y que K hôtes dns ce réseu IR : lssless Interomin Routing L tille de l prtie réseu est rbitrire Formt de l dresse :.b.c.d/x, où x est le # de bits dns l prtie réseu de l dresse host prt prt..6./ : Netork Lyer -8 dresse IP : the lst ord... dressge hiérrchique : grégtion de route Q : omment un ISP récupère-t-il un bloc d dresses IP? R:INN : orportion for ssigned Nmes nd Numbers lloue les dresses Gère le NS ssigne les noms de domines Orgnistion..6./ Orgnistion..8./ Orgnistion.../ Orgnistion..../. Fly-y-Night-ISP ISPs-R-Us nvoie-moi tout ce dont l dresse commence pr..6./ nvoie-moi tout ce dont l dresse commence pr 99.../6 : Netork Lyer -9 : Netork Lyer - nvoyer un dtgrmme de l source à l dest. tgrmme IP : hmps ddr IP ddr IP divers source dest Le dtgrmme reste inchngé durnt s trversé du réseu dt tble de routge de est. Ner. next router Nhops nvoyer un dtgrmme de l source à l dest. hmps divers dt Regrder l prtie réseu de l dresse de Vérifier si est sur le même réseu que L couche liison envoie directement le dtgrmme à et sont directement connectés est. Net. next router Nhops : Netork Lyer - : Netork Lyer -

8 nvoyer un dtgrmme de l source à l dest. nvoyer un dtgrmme de l source à l dest. hmps divers dt Regrder l prtie réseu de l dresse de est sur un réseu différent et ne sont ps directement ttchés Regrder dns l tble de routge : le routeur suivnt pour le réseu de est... L couche liison envoie le dtgrmme u routeur... est. Net. next router Nhops : Netork Lyer - est. next hmps divers dt router Nhops interfce rrivée à... d un pquet destiné à Regrde l prtie réseu de l dresse de... est sur le même réseu que l interfce routeur nvoyer le pquet à ce... routeur L couche liison envoie le dtgrmme à... vi l interfce...9 Le dtgrmme rrive à...!!! : Netork Lyer - Formt de dtgrmme IP IP protocol version number heder length (bytes) type of dt mx number remining hops (decremented t ech router) upper lyer protocol to deliver pylod to bits ver hed. type of len service length 6-bit identifier flgs frgment offset time to upper live lyer checksum bit source IP ddress bit destintion IP ddress Options (if ny) dt (vrible length, typiclly TP or UP segment) totl dtgrm length (bytes) for frgmenttion/ ressembly.g. timestmp, record route tken, pecify list of routers to visit. : Netork Lyer -