GIF 3001 : Réseaux de transmission de données

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1 GIF 3001 : Réseaux de transmission de données Chapitre 4 - Couche Réseau Florent Parent Département de génie électrique et génie informatique Université Laval Hiver 2016 GIF 3001 Hiver / 104

2 Source du matériel de cours : kurose-ross-ppt-6e/ Matériel original : Material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Traduction et matériel supplémentaire par Florent Parent (florent.parent@calculquebec.ca) GIF 3001 Hiver / 104

3 Sommaire 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

4 Introduction Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

5 Introduction Couche réseau 2 fonctions de base acheminement (forwarding) : déplace les paquets d une entrée du routeur vers la sortie appropriée routage : détermine le chemin à emprunter pour atteindre une destination. algorithmes de routage GIF 3001 Hiver / 104

6 Introduction Interactions entre l acheminement et le routage GIF 3001 Hiver / 104

7 Commutation de circuits et commutation de paquets Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

8 Commutation de circuits et commutation de paquets Circuits virtuels protocoles de signalisation utilisé pour l établissement, maintien et fermeture de circuits virtuels ATM, frame-relay, X.25 Pas utilisé sur Internet Plutôt dans des réseaux de «telco» GIF 3001 Hiver / 104

9 Commutation de circuits et commutation de paquets Circuits Table d acheminement Interface d entrée Circuit d entrée Interface de sortie Circuit de sortie Routeurs maintiennent des informations de l état des circuits GIF 3001 Hiver / 104

10 Commutation de circuits et commutation de paquets Réseau à commutation de datagrammes Pas d établissement de connexion à la couche réseau Routeurs : pas d état sur les connexions de bout en bout. Pas de concept de connexion à la couche réseau Acheminement de paquets selon l adresse de destination du paquet. Paquets avec la même adresse de destination peuvent emprunter un chemin différent. GIF 3001 Hiver / 104

11 Commutation de circuits et commutation de paquets Commutation de datagrammes Table d acheminement Plage d adresses de destination Interface de sortie de à de à de à défaut 3 4 milliards d entrées possibles (IPv4) GIF 3001 Hiver / 104

12 Commutation de circuits et commutation de paquets Le «match le plus long» Préfixe Interface défaut 3 Exemples AD: Quelle interface? AD: Quelle interface? GIF 3001 Hiver / 104

13 Commutation de circuits et commutation de paquets Réseau à commutation de datagramme ou à commutation de circuit? Internet (datagrammes) échange de données entre ordinateurs service élastique, pas de requis de temps strict postes «intelligents» (ordinateurs) peut s adapter, effectue contrôle, recouvrement d erreur réseau simple, complexité en périphérie plusieurs types de liens differentes caractéristiques service uniforme difficile ATM (circuits) évolué de la téléphonie conversation humaine : délai strict, besoins de fiabilité besoin de garantie de service postes «stupides» téléphones complexité à l intérieur du réseau GIF 3001 Hiver / 104

14 Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

15 Format de datagramme Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

16 Format de datagramme Couche réseau Internet Fonctions de la couche réseau pour les postes et routeurs GIF 3001 Hiver / 104

17 Format de datagramme Architecture d un routeur Offre deux fonctions de base : Exécute les algorithmes/protocoles de routage (RIP, OSPF, BGP) Achemine les datagrammes d une interface d entrée vers une interface de sortie GIF 3001 Hiver / 104

18 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Version du protocole (4 = IPv4, 6 = IPv6) Taille de l entête TOS. Utilisé pour qualité de service (QoS, DiffServ ) Longueur totale du datagramme (en-tête + données) Champs utilisés pour la fragmentation IPv4 ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

19 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Version du protocole (4 = IPv4, 6 = IPv6) Taille de l entête TOS. Utilisé pour qualité de service (QoS, DiffServ ) Longueur totale du datagramme (en-tête + données) Champs utilisés pour la fragmentation IPv4 ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

20 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Version du protocole (4 = IPv4, 6 = IPv6) Taille de l entête TOS. Utilisé pour qualité de service (QoS, DiffServ ) Longueur totale du datagramme (en-tête + données) Champs utilisés pour la fragmentation IPv4 ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

21 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Version du protocole (4 = IPv4, 6 = IPv6) Taille de l entête TOS. Utilisé pour qualité de service (QoS, DiffServ ) Longueur totale du datagramme (en-tête + données) Champs utilisés pour la fragmentation IPv4 ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

22 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Version du protocole (4 = IPv4, 6 = IPv6) Taille de l entête TOS. Utilisé pour qualité de service (QoS, DiffServ ) Longueur totale du datagramme (en-tête + données) Champs utilisés pour la fragmentation IPv4 ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

23 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Nombre max. de sauts (décrémenté à chaque routeur) Identifie ce qui est transporté par IP (TCP, UDP, etc) Somme de contrôle internet ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

24 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Nombre max. de sauts (décrémenté à chaque routeur) Identifie ce qui est transporté par IP (TCP, UDP, etc) Somme de contrôle internet ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

25 Format de datagramme Format du datagramme IPv bits Nombre max. de sauts (décrémenté à chaque routeur) Identifie ce qui est transporté par IP (TCP, UDP, etc) Somme de contrôle internet ver hdr len Identifier Type of service flags Datagram length Fragmentation offset TTL Protocol Header checksum Adresse source Adresse destination Options (si présentes) Données (longueur variable. Typiquement TCP, UDP,...) GIF 3001 Hiver / 104

26 Format de datagramme Fragmentation & Assemblage Liens réseau ont un MTU - taille max. d une trame de liaison. taille diffèrent selon le type de lien Un datagramme de large taille est divisée (fragmentée) un datagramme devient alors plusieurs datagrammes assemblage seulement à la destination finale Champs dans l en-tête IP utilisés pour identifier et ordonner les fragments. GIF 3001 Hiver / 104

27 Format de datagramme Fragmentation & Assemblage GIF 3001 Hiver / 104

28 Adressage IPv4 Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

29 Adressage IPv4 Adressage IPv4 : introduction Adresse IPv4 : identifiant de 32-bit. Identifie l interface d un poste ou routeur interface : connexion entre le poste/routeur et le lien physique routeur a typiquement plusieurs interfaces poste a traditionnellement une interface Une (ou +) adresse IP associée avec chaque interface GIF 3001 Hiver / 104

30 Adressage IPv4 Sous-réseau (Subnet) Adresse IP : partie sous-réseau (bits à gauche) partie nœud (bits à droite) Qu est-ce qu un sous-réseau? interfaces dont l adresse IP ont la même partie sousréseau. ces interfaces peuvent communiquer entre eux sans l aide d un routeur pour réacheminer les paquets GIF 3001 Hiver / 104

31 Adressage IPv4 Sous-réseaux GIF 3001 Hiver / 104

32 Adressage IPv4 Adressage IPv4 : CIDR CIDR : Classless InterDomain Routing partie sous-réseau de longueur arbitraire format d adresse : a.b.c.d/x, où x est le nombre de bits dans la partie sous-réseau de l adresse GIF 3001 Hiver / 104

33 Adressage IPv4 Adresse IPv4 : comment l obtenir? Question : Comment un poste obtient son adresse IPv4? Configuré manuellement Windows : control-panel network configuration tcp/ip properties UNIX : /etc/rc.config, /etc/rc.conf,... DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol : assignée dynamiquement par un serveur plug-and-play GIF 3001 Hiver / 104

34 Adressage IPv4 Adresse IPv4 : comment l obtenir? Question : Comment un poste obtient son adresse IPv4? Configuré manuellement Windows : control-panel network configuration tcp/ip properties UNIX : /etc/rc.config, /etc/rc.conf,... DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol : assignée dynamiquement par un serveur plug-and-play GIF 3001 Hiver / 104

35 Adressage IPv4 DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol But : permettre à un poste d obtenir (bail) dynamiquement une adresse IPv4 lorsqu il se connecte à un réseau Peut renouveller le bail obtenu Permet la réutilisation des adresses Supporte les utilisateurs mobiles Survol de DHCP : poste diffuse le message DHCP discover serveur DHCP réponds avec le message DHCP offer poste demande une adresse IP : message DHCP request serveur DHCP envoie l adresse : message DHCP ack GIF 3001 Hiver / 104

36 Adressage IPv4 Scénario client-serveur DHCP GIF 3001 Hiver / 104

37 Adressage IPv4 DHCP client-server scenario GIF 3001 Hiver / 104

38 Adressage IPv4 Adresses IPv4 Question : D où proviennent les adresses de sous-réseau (entreprise)? Réponse : Alloué à partir de l espace d adresse du fournisseur de service Internet GIF 3001 Hiver / 104

39 Adressage IPv4 Adresses IPv4 Question : D où proviennent les adresses de sous-réseau (entreprise)? Réponse : Alloué à partir de l espace d adresse du fournisseur de service Internet GIF 3001 Hiver / 104

40 Adressage IPv4 Adressage hiérarchique agrégation de routes GIF 3001 Hiver / 104

41 Adressage IPv4 Adressage hiérarchique routes plus spécifiques FSI B a une route plus spécifique vers l Organisation 1. GIF 3001 Hiver / 104

42 Adressage IPv4 Adressage IP Qui assigne à qui? Question : Comment un FSI reçoit un bloc d adresses? RIR ARIN, RIPE, APNIC, LACNIC, AfriNIC Allouent les blocs d adresses au FSI. IANA : Internet Assigned Numbers Authority Alloue les adresses IP au RIR Gère les noms de DNS, résout les disputes,... GIF 3001 Hiver / 104

43 Adressage IPv4 Adressage IP Qui assigne à qui? Question : Comment un FSI reçoit un bloc d adresses? RIR ARIN, RIPE, APNIC, LACNIC, AfriNIC Allouent les blocs d adresses au FSI. IANA : Internet Assigned Numbers Authority Alloue les adresses IP au RIR Gère les noms de DNS, résout les disputes,... GIF 3001 Hiver / 104

44 Adressage IPv4 NAT Network Address Translation Tous les datagrammes en sortie ont la même adresse source ( ), mais ont des numéros de port source (TCP/UDP) différents Les datagrammes dans ce réseau ont une adresse IP source du sous-réseau /24 GIF 3001 Hiver / 104

45 Adressage IPv4 NAT Network Address Translation Raison d être : Du point de vue d Internet, le réseau local n utilise qu une seule adresse IPv4 : FSI n a pas besoin d assigner une plage d adresse au client : une seule adresse pour tous les nœuds Possible de modifier l adresse des nœuds sans changement nécessaire sur l interface externe (Internet) Peut changer de FSI sans modifier les adresses IP du réseau local Les nœuds du réseau local ne sont pas directement visibles d Internet. Perçu comme un avantage de sécurité. GIF 3001 Hiver / 104

46 Adressage IPv4 NAT Network Address Translation Implémentation : Un routeur NAT doit : datagrammes sortant : remplacer (adresse IP et # de port source) de chaque datagramme sortant pour (adresse IP du NAT, nouveau # port)...clients/serveurs distants utiliseront (adresse IP du NAT, nouveau # port) comme adresse de destination pour envoyer une réponse. mémoriser (dans la table de translation NAT) chaque paires (adresse IP source, # port source) vers (adresse IP du NAT, nouveau # port) datagrammes entrants : remplacer les champs d adresse et # port destination selon l information contenue dans la table de translation NAT GIF 3001 Hiver / 104

47 Adressage IPv4 NAT Network Address Translation GIF 3001 Hiver / 104

48 Adressage IPv4 NAT Network Address Translation Champ du numéro de port : 16 bits : 60,000 connexions simultanées avec une adresse IP sont techniquement possibles Controverses autour des NAT : Viole le principe bout en bout d Internet À cause de la présence possible d un NAT, les développeurs d applications doivent en tenir compte dans le design de nouveaux protocoles Souvent utilisé pour la mauvaise raison (sécurité) La pénurie d adresses devrait plutôt être solutionné par IPv6 GIF 3001 Hiver / 104

49 Adressage IPv4 Problème «NAT traversal» client veut établir une connexion vers le serveur L adresse est privée, et n est pas «routable» sur Internet La seule adresse rejoignable d Internet est solution 1 : configurer un mappage sur le NAT pour rediriger les connexions entrantes sur des numéros de ports précis ex. : ( , port 80) redirigé vers ( , port 80) GIF 3001 Hiver / 104

50 Adressage IPv4 Problème «NAT traversal» solution 2 : Universal Plug and Play Client (UPnP) Internet Gateway Device (IGD) Protocol. Permet à un poste derrière un NAT de : découvrir son adresse IP publique ( ) ajouter/supprimer des mappages de ports sur le NAT : Automatise la configuration du NAT NAT-PMP : solution semblable proposée à l IETF (draft Internet) GIF 3001 Hiver / 104

51 Adressage IPv4 Problème «NAT traversal» solution 3 : relai (ex : Skype) client dernière un NAT établi une connexion vers le relai client externe se connecte sur le relai relai établi le pont entre les connexions GIF 3001 Hiver / 104

52 ICMP Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

53 ICMP ICMP : Internet Control Message Protocol utilisé par les postes et routeurs pour transmettre des informations de la couche réseau erreurs : destination non-joignable : réseau, port, protocole echo request/reply (utilisé par ping) ICMP est à la couche réseau, mais au-dessus de IP : messages ICMP transportés dans des datagrammes IP message ICMP : type, code, et les 8 premier octets du datagramme IP ayant causé l erreur Type Code description 0 0 echo reply (ping) 3 0 dest. network unreachable 3 1 dest host unreachable 3 2 dest protocol unreachable 3 3 dest port unreachable 3 4 Fragmentation. Path MTU 3 6 dest network unknown 3 7 dest host unknown 4 0 source quench (congestion control - not used) 8 0 echo request (ping) 9 0 route advertisement 10 0 router discovery 11 0 TTL expired 12 0 bad IP header GIF 3001 Hiver / 104

54 Adressage IPv6 Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

55 Adressage IPv6 IPv6 Pourquoi IPv6? Limitation du nombre d adresses IPv4. Design basé sur les forces et faiblesses d IPv4 Format de l en-tête simplifié pour faciliter le traitement Design pour tenir compte des fonctions de sécurité et mobilité Format du datagramme IPv6 : Taille fixe : 40 octets Pas de fragmentation par les routeurs Pas de somme de contrôle GIF 3001 Hiver / 104

56 Adressage IPv6 En-tête IPv bits Traffic class : identification de datagrammes pour QoS (comme IPv4) Flow Label : identifier datagrammes d un même flux. Pas encore clairement défini Next header : identifie le protocole transporté Hop Limit : Limite au nombre de saut de ce datagramme (TTL dans IPv4) ver Traffic class Flow label Payload length Next header Hop limit Adresse source Adresse destination GIF 3001 Hiver / 104

57 Adressage IPv6 Changements p.r. à IPv4 Somme de contrôle : Enlevée. Réduit ainsi le traitement requis par chaque routeur Options : Permis, mais dans un en-tête optionnel. ICMPv6 : nouvelle version d ICMP nouveaux types de messages Pas de messages de diffusion (broadcast). Multicast très utilisé. GIF 3001 Hiver / 104

58 Adressage IPv6 En-têtes d Extension GIF 3001 Hiver / 104

59 Adressage IPv6 Adressage IPv6 Catégories d adresses Unicast : identifie une interface unique Multicast : identifie un groupe d interfaces. Paquets envoyés à tous les membre du groupe. Anycast : identifie un groupe d interfaces. Paquets envoyés seulement à un membre du groupe, typiquement l interface la «plus proche». Notation hexadecimale Groupes de 16 bits représentés par 4 chiffres hex. Séparés par les deux points 2001:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2176 Format abrégé : 2001:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A:2176 devient 2001:0:0:0:BA5F:39A:A:2176 devient 2001::BA5F:39A:A:2176 GIF 3001 Hiver / 104

60 Adressage IPv6 Types d Adresse IPv6 Type d Adresse Prefix (binaire) Notation IPv6 Non-spécifiée (128 bits) ::/128 Loopback (128 bits) ::1/128 Multicast FF00::/8 Link-local unicast FE80::/10 Unique local unicast FC00::/7 Global unicast (tout le reste) GIF 3001 Hiver / 104

61 Adressage IPv6 Exemple d adresse IPv6 2001:DB8:8001::80 Notation hexadécimale (base 16) 2001:DB8:8001::80/64 Le préfixe réseau est 2001:DB8:8001::/64 L identifiant de la machine est 80 Par défaut, les premiers 64 bits représente le préfixe réseau, et les derniers 64 bits l identifiant de la machine. 2001:0DB8:8001:0000: 0000:0000:0000:0080 /64 GIF 3001 Hiver / 104

62 Adressage IPv6 Structure des Adresses IPv6 Globales Le préfixe réseau est assigné à l organisation Par un FSI ou RIR La topologie locale est utilisé pour l adressage dans l organisation Peut-être plus large ou plus petit que 16 bits L identifiant de l interface identifie la machine sur le réseau 2 64 machines possible par sous-réseau GIF 3001 Hiver / 104

63 Adressage IPv6 Allocation des Adresses IPv6 IPv6 Prefix Allocation Reference Note 0000::/8 Reserved by IETF [RFC4291] [1][5][6] 0100::/8 Reserved by IETF [RFC4291] 0200::/7 Reserved by IETF [RFC4048] [2] 0400::/6 Reserved by IETF [RFC4291] 0800::/5 Reserved by IETF [RFC4291] 1000::/4 Reserved by IETF [RFC4291] 2000::/3 Global Unicast [RFC4291] [3] 4000::/3 Reserved by IETF [RFC4291] 6000::/3 Reserved by IETF [RFC4291] 8000::/3 Reserved by IETF [RFC4291] A000::/3 Reserved by IETF [RFC4291] C000::/3 Reserved by IETF [RFC4291] E000::/4 Reserved by IETF [RFC4291] F000::/5 Reserved by IETF [RFC4291] F800::/6 Reserved by IETF [RFC4291] FC00::/7 Unique Local Unicast [RFC4193] FE00::/9 Reserved by IETF [RFC4291] FE80::/10 Link Local Unicast [RFC4291] FEC0::/10 Reserved by IETF [RFC3879] [4] FF00::/8 Multicast [RFC4291] GIF 3001 Hiver / 104

64 Adressage IPv6 Allocation des Adresses IPv6 GIF 3001 Hiver / 104

65 Adressage IPv6 Autoconfiguration «Stateless Address Autoconfiguration» Utilise le format EUI-64 (IEEE) pour l identifiant de l adresse Une adresse «link-local» est automatiquement configurée sur une interface IPv6. fe80::216:3eff:fe3c:5c28/64 Adresse dont la portée est le sous-réseau seulement Une adresse IPv6 «globale» peut aussi être auto-configurée lorsqu un routeur IPv6 est actif sur le lien 2001:db8:1:2:216:3eff:fe3c:5c28/64 La route par défaut IPv6 est aussi configurée GIF 3001 Hiver / 104

66 Adressage IPv6 Autoconfiguration Le routeur envoie périodiquement des messages (ICMPv6) de «Router Advertisements» Contient le préfix IPv6, temps de vie du préfixe, etc. Poste reçoit le message RA. Adresse IPv6 autoconfigurée (EUI-64) Route IPv6 défaut via le routeur d où vient l annonce Messages ICMPv6 RS : Router Solicitation RA : Router Advertisement GIF 3001 Hiver / 104

67 Adressage IPv6 Migration d IPv4 vers IPv6 Transition graduelle Double pile : routeurs et machines roulent IPv4 & IPv6 IPv6 peut être encapsulé dans IPv4 pour traverser les réseau IPv4 GIF 3001 Hiver / 104

68 Adressage IPv6 Tunneling GIF 3001 Hiver / 104

69 Adressage IPv6 Tunneling GIF 3001 Hiver / 104

70 Adressage IPv6 Tunnel 6to4 6to4 Tunnel de type automatique Un préfixe IPv6 est créé à partir de l addresse IPv4 du routeur GIF 3001 Hiver / 104

71 Adressage IPv6 Tunnel 6to4 GIF 3001 Hiver / 104

72 Adressage IPv6 Relai 6to4 Relai 6to4 Une passerelle vers le reste d Internet IPv6 pour les réseaux 6to4 Vu comme une passerelle par défaut GIF 3001 Hiver / 104

73 Algorithmes de routage Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

74 Algorithmes de routage Interactions entre l acheminement et le routage GIF 3001 Hiver / 104

75 Algorithmes de routage Représentation en forme de graphe Graphe : G = (N, E) N = ensemble de routeurs = {u, v, w, x, y, z} E = ensemble de liens = {(u, v), (u, x), (v, x), (v, w), (x, w), (x, y), (w, y), (w, z), (y, z)} GIF 3001 Hiver / 104

76 Algorithmes de routage Coût des liens c(x, x ) = coût du lien(x, x ) ex., c(w, z) = 5 coût peut être fixe, ou en fonction de la bande passante du lien, type de lien, etc. Coût d un chemin(x 1, x 2, x 3,..., x p) = c(x 1, x 2) + c(x 2, x 3) + + c(x p 1, x p) Question Quel est le chemin du moindre coût entre u et z? = Algorithme de routage : trouver le chemin du moindre coût. GIF 3001 Hiver / 104

77 Algorithmes de routage Classification des algorithmes de routage Information globale ou décentralisée? Globale : Tous les routeurs détiennent l information de la topologie complète Algorithmes à «état des liens» (link state) Décentralisée : Routeur connaît les voisins directement connectés Processus itératif de calcul et d échange d information Algorithmes à «vecteur de distance» (distance vector) GIF 3001 Hiver / 104

78 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

79 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Algorithme à état des liens Algorithme Dijkstra Topologie du réseau et coût des liens connu de tous les routeurs information diffusée par un link state broadcast tous les routeurs ont la même information Calcul du chemin au moindre coût d un routeur (source) vers tous les autre routeurs Itératif : après k itérations, le chemin au moindre coût est connu pour k destinations Notation : c(x,y) : coût du lien du nœud x à y ; = si voisin pas directement connecté D(v) : valeur courante du coût du chemin de la source vers destination v. p(v) : nœud prédécesseur sur le chemin de la source vers v N : ensemble de nœuds dont le chemin au moindre coût est connu GIF 3001 Hiver / 104

80 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Exemple de l algorithme de Dijkstra GIF 3001 Hiver / 104

81 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Dijkstra s algorithm : example (2) Arbre du chemin au moindre coût résultat (source u) Table d acheminement dans u : destination lien v (u,v) x (u,x) y (u,x) w (u,x) z (u,x) GIF 3001 Hiver / 104

82 Algorithmes de routage Vecteur de distance Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

83 Algorithmes de routage Vecteur de distance Algorithme de vecteur de distance Équation Bellman-Ford Soit d x (y) :=coût du chemin au moindre coût de x vers y d x (y) = min v {c(x, v) + d v (y)} où min est évalué sur tous les voisins v de x GIF 3001 Hiver / 104

84 Algorithmes de routage Vecteur de distance Exemple Bellman-Ford Selon cette topologie, d v (z) = 5, d x(z) = 3, d w (z) = 3 Le nœud offrant le coût minimum est choisi comme prochain saut du chemin au moindre coût table d acheminement L équation B-F indique : d u(z) = min{c(u, v)+d v (z), c(u, x)+dx(z), c(u, w)+dw(z)} = min{2 + 5, 1 + 3, 5 + 3} = 4 GIF 3001 Hiver / 104

85 Algorithmes de routage Vecteur de distance Algorithme de vecteur de distance Itératif, asynchrone : chaque itération locale causé par : changement local du coût d un lien message de mise-à-jour d un voisin Distribué : chaque nœud averti ses voisins lorsque ses vecteurs de distance change les voisins avertissent alors leurs propre voisins, si nécessaire GIF 3001 Hiver / 104

86 Algorithmes de routage Vecteur de distance GIF 3001 Hiver / 104

87 Algorithmes de routage Vecteur de distance GIF 3001 Hiver / 104

88 Algorithmes de routage Vecteur de distance Vecteur de distance : diminution du coût d un lien nœud détecte le changement du coût recalcule si vecteur de distance change, avertit les voisins good news travels fast At time t 0, y detects the link-cost change, updates its DV, and informs its neighbors At time t 1, z receives the update from y and updates its table. It computes a new least cost to x and sends its neighbors its DV. At time t 2, y receives z s update and updates its distance table. y s least costs do not change and hence y does not send any message to z. GIF 3001 Hiver / 104

89 Algorithmes de routage Vecteur de distance Vecteur de distance augmentation du coût d un lien Bonnes nouvelles se propagent rapidement Mauvaises nouvelles se propagent lentement - problème de comptage à l infini Plusieurs itérations avant que l algorithme se stabilise (page 376) «Poisoned reverse» : Si z utilise y pour rejoindre x, z annonce une distance infinie à y pour rejoindre x : Empêche y d utiliser z pour rejoindre x GIF 3001 Hiver / 104

90 Algorithmes de routage Vecteur de distance Avantages de l algorithme à état des liens Convergence rapide et sans boucle Plus robuste. Calcul dans un routeur est indépendant de celui des autres. Chaque routeur détient la topologie du réseau : plus facile à diagnostiquer. GIF 3001 Hiver / 104

91 Algorithmes de routage Routage hiéarchique Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

92 Algorithmes de routage Routage hiéarchique Routage hiérarchique Agrégation de routeurs par région, système autonome (AS) Routeurs dans un même AS roulent le même protocole de routage protocole de routage intra-as GIF 3001 Hiver / 104

93 Algorithmes de routage Routage hiéarchique AS interconnectés table d acheminement configuré par les deux protocoles de routage : intra- et inter- AS intra-as configure les routes internes inter-as & intra-as configure les routes externes GIF 3001 Hiver / 104

94 Algorithmes de routage Routage hiéarchique Inter-AS tasks AS1 doit : 1 apprendre quels destinations sont joignables via AS3 et AS2 2 propager cette information à tous les routeurs dans AS1 Travail pour un protocole de routage inter-as GIF 3001 Hiver / 104

95 Routage sur Internet Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

96 Routage sur Internet Routage Intra-AS Connus sous le nom Interior Gateway Protocols (IGP) Les protocoles les plus connus : RIP : Routing Information Protocol OSPF : Open Shortest Path First IGRP : Interior Gateway Routing Protocol (Cisco) EIGRP : propriétaire Cisco I/IS-IS : Integrated IS-IS GIF 3001 Hiver / 104

97 Routage sur Internet RIP Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

98 Routage sur Internet RIP RIP (Routing Information Protocol) vecteur de distance inclus dans BSD-UNIX Distribution en 1982 métrique de distance : # de saut (max = 15) From router A to subnets : destination hops u 1 v 2 w 2 x 3 y 3 z 2 GIF 3001 Hiver / 104

99 Routage sur Internet RIP Annonces RIP vecteurs de distance : échangés entre voisins à chaque 30 secondes (annonce) Si pas d annonce d un voisin après 180 secondes, le voisin déclaré «mort» GIF 3001 Hiver / 104

100 Routage sur Internet RIP Traitement de la table de routage RIP Table de routage RIP est gérée par un processus applicatif : daemon routed annonces RIP envoyés dans des paquets UDP GIF 3001 Hiver / 104

101 Routage sur Internet OSPF Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

102 Routage sur Internet OSPF OSPF (Open Shortest Path First) Protocole ouvert Utilise algorithme à état des liens topologie complète à chaque nœud algorithme de Dijkstra Annonces propagées au AS complet (inondation) messages transportés directement sur IP (au lieu de TCP ou UDP) GIF 3001 Hiver / 104

103 Routage sur Internet OSPF Hiérarchie dans OSPF GIF 3001 Hiver / 104

104 Routage sur Internet OSPF Hiérarchie dans OSPF Deux niveau d hiérarchie : aire locale, aire zéro (dorsale). Annonces limités dans l aire seulement Chaque nœud détient une topologie détaillée de son aire ; Connait seulement la direction vers les réseaux des autres aires. area border routers (ABR) : résume les distances aux réseaux de son aire, annonce aux autre ABRs. backbone routers : routage OSPF limité à la dorsale. boundary routers : connecte aux autres AS s. GIF 3001 Hiver / 104

105 Routage sur Internet BGP Plan 1 Introduction 2 Commutation de circuits et commutation de paquets 3 IP : Internet Protocol Format de datagramme Adressage IPv4 ICMP Adressage IPv6 4 Algorithmes de routage État des liens (Link State) Vecteur de distance Routage hiéarchique 5 Routage sur Internet RIP OSPF BGP GIF 3001 Hiver / 104

106 Routage sur Internet BGP Routage inter-as : BGP BGP (Border Gateway Protocol) BGP permet à chaque AS de : 1 Obtenir l information sur les réseaux joignables (accessibilité des préfixes IP) des AS voisins. 2 Véhiculer l information des réseau vers les routeurs internes au AS. 3 Déterminer le «bon» chemin vers les réseaux, basé sur les informations obtenues et des politiques locales. GIF 3001 Hiver / 104

107 Routage sur Internet BGP Bases de BGP Paires de routeurs (BGP peers) échangent des informations de routage via une connexion TCP : sessions BGP Sessions BGP ne corresponds pas nécessairement à un lien physique. Lorsque AS2 annonce un préfixe à AS1 : AS2 promet qu il acheminera les datagrammes destinés vers ce préfixe. AS2 peut agréger les préfixes dans ses annonces. GIF 3001 Hiver / 104

108 Routage sur Internet BGP Distribution de d information de réseau En utilisant la session ebgp entre 3a et 1c, AS3 envoie l information concernant l accessibilité de certains préfixes vers AS1. 1c peut utiliser ibgp pour distribuer l information des préfixes à tous les routeurs dans AS1 1b peut ré-annoncer l accessibilité des préfixes à AS2 sur la session ebgp 1b-2a GIF 3001 Hiver / 104

109 Routage sur Internet BGP Route BGP et attributs de chemin L annonce d un préfixe contient des attributs de chemin. préfixe + attributs = «route BGP» Deux attributs importants : AS-PATH : La suite d AS que le message BGP a traversé : ex., AS 67, AS 17 NEXT-HOP : indique le «prochain saut» pour atteindre un réseau. Pour une session ebgp, c est l adresse IP du routeur voisin qui a annoncé cette route Lorsque routeur reçoit une annonce de route, des règles de politique d importation sont utilisées pour accepter ou refuser la route. GIF 3001 Hiver / 104

110 Routage sur Internet BGP Sélection de route BGP Routeur peut apprendre plus d une route vers une même destination. Routeur doit choisir une route. Règles d élimination : 1 Valeur de l attribut «local preference» : utilisé pour influencer le processus de décision 2 Chemin le plus court : AS-PATH 3 Routeur le plus près : NEXT-HOP 4 Autres critères (autres attributs BGP) GIF 3001 Hiver / 104

111 Routage sur Internet BGP Politique de routage BGP A,B,C sont des réseaux de fournisseurs de service X,W,Y sont des réseaux clients X est dual-homed : attaché à deux réseaux X ne veux pas servir de transit pour les paquets de B vers C...donc X n annonce pas de route vers C à B GIF 3001 Hiver / 104

112 Routage sur Internet BGP Politique de routage BGP A annonce le chemin AW à B B annonce le chemin BAW à X B devrait-il annoncer le chemin BAW à C? Pas question! B ne reçoit aucun «revenu» en offrant du routage CBAW puisque ni W ou C sont des clients de B B préfère forcer C à utiliser une route vers A B veut router de/vers ses clients seulement GIF 3001 Hiver / 104

113 Routage sur Internet BGP Pourquoi différents routages intra- et inter-as? Politiques : Inter-AS : Admin doit contrôler comment le trafic est routé, et à qui le transit est permis. Intra-AS : Admin unique, pas de politique nécessaire Échelle : Routage hiérarchique diminue la taille de la table de routage. Performance : Intra-AS : Focus sur la performance Inter-AS : Politique peut prendre le dessus sur la performance GIF 3001 Hiver / 104