TCP/IP - Le routage dynamique

TCP/IP - Le routage dynamique 

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CentralWeb - 1998 F. Playe 1

Plan 

F INTRODUCTION 

F Les techniques de routage 

F L’évolution du routage 

F Autonomous Systems 

F Les algorithmes de routage 

F Vector-Distance 

F Link-state 

F EGP 

F RIP 

F OSPF 


Introduction 

F 

F 

F 

F 

F 

La technologie TCP-IP est de type «bout en bout» en opposition aux 

technologies «point à point» (Cf X25), 

L’acheminement des paquets est réalisé par routage plutôt que par 

commutation : 

l 

l 

IP est dit «sans états» 

X25/X75 maitiennent des états associés au circuit virtuel (adresse du 

prochain relais, nombre de paquets restant à transmettre, contrôle de flux, 

etc.); si un de ces états est perdu, la communication est rompue. 

Les éléments de l’interconnexion ne doivent fournir qu’un service 

minimum: router du mieux qu’ils peuvent (best efford); 

IP over everything 

les services nécessaires à la communication (Contrôle de flux, gestion 

des d’erreurs, congestion, etc.) sont réalisés de bout en bout à un 

autre niveau (Cf TCP). 


Introduction (suite) 

F 

F 

F 

Paradoxalement le mode «bout en bout» est le plus robuste que le 

mode point à point connecté; si un relais tombe en panne : 

l 

l 

les voisins du relais IP recalculent les tables de routage, et acheminent les 

paquets suivants par une nouvelle route. 

dans la technologie «point à point», le circuit est rompu et la connexion 

avortée. 

Conséquence : le routage IP doit être dynamiquement adaptatif 

==> cohérence des tables de routage en permanence. 

Afin de limiter la taille des tables de routage et le traitement associé: 

l 

l 

l 

l 

Le routage IP est effectué de saut en saut («next hop») depuis la source 

jusqu’à la destination, 

A chaque saut, il y a prise de décision autonome afin de sélectionner la 

route qui acheminera le datagramme (VS technologies point à point), 

A chaque étape, un relais n’a qu’une connaissance partielle du routage 

Le concept de route par défaut est au cœur du routage IP. 


Les techniques de routage 

F 

F 

Routage statique 

l 

l 

l 

convient uniquement pour des sites de taille modeste 

généralement le routage est modifié après découverte du problème 

ne peut gérer les changements de topologie non triviaux. 

Routage dynamique 

l indispensable dès que la topologie devient complexe, 

l ==> protocoles de routage dont : 

u le but est de maintenir des informations associées aux routes de 

manière cohérente 

u le rôle n’est pas de router. 

l les protocoles de routage sont de natures différentes selon qu’ils : 

u traitent des informations de routage à l’intérieur d’un domaine de 

routage , 

u relient plusieurs domaines de routage. 


L’évolution du routage 

ARPANET 

BACKBONE 

P1 P2 P3 

Réseau local 

1 

Réseau local 

2 

Réseau local 

3 

Core Gateways Pi = route défaut( Rli ) 

Arpanet : interconnexion de réseaux locaux -> Routage circulaire 

pour mettre en œuvre le routage par défaut. 

R.L 2 vers R.L 1 ==> P2->P3->P1 

Inefficacité du routage par défaut 



L1 

Passerelles 

externes 

L2 

Ln 

L3 

CORE 

SYSTEM 

L7 

L4 

L5 

L6 

Passerelles du core 

interconnectées 

F 

F 

F 

Le Core System : système centralisé évitant le routage par défaut 

les passerelles internes au Core system connaissent la route pour 

atteindre n’importe quelle station (pas de route par défaut) 

Les passerelles externes routent par défaut vers le Core. 

Devient impossible à gérer quand le système est de taille importante 



M1 

ARPANET 

BACKBONE 

M2 

P1 P2 P3 

M3 

NFSNET 

BACKBONE 

M4 

F 

La conception de «core» ne convient pas à l’interconnexion de 

backbones: 

l 

l 

l 

il y plusieurs choix de routes possibles entre 2 stations 

exemples : M1->P1-M4 ou bien M1->P1->P2->P3->M4 

il faut maintenir la cohérence entre toutes les machines des 2 backbones 

les routes par défaut peuvent introduire des boucles 


Autonomous System 

F 

Les limites imposées par le «Core» 

l 

l 

l 

l 

impossibilité de connecter un nombre arbitraire de réseaux, 

le core ne connaît qu’un seul réseau (local) par passerelle connectée 

les tables de routage et le trafic associé deviennent gigantesques 

quasi impossibilité de modifier les algorithmes de routage (base installée) 

F amenèrent le concept de «Système Autonome» (AS) : 

F 

l 

l 

l 

l 

l 

Domaine de routage (réseaux + routeurs) sous la responsabilité d’une 

autorité unique. 

Architecture de routage indépendante des autres systèmes autonomes 

Exemple : réseau R3T2; un réseau de société multinationale, un provider 

correspond à un découpage de l’Internet. 

Un AS est identifié par un numéro unique (16 Bits) attibué par le NIC. 

A l’origine, les AS étaient connectés sur le noyau ARPANET qui 

constituait également un AS, aujourd’hui, il existe seulement des AS 

interconnectés. 


Autonomous System (suite) 

F 

F 

F 

F 

La connexité d’un AS implique que tous les routeurs de celui-ci soient 

interconnectés: 2 réseaux locaux d’une même société nécessitant un 

autre AS pour communiquer ne peuvent constituer un AS unique. 

La connexité implique que les routeurs d’un AS échangent les 

informations de routage: 

l 

l 

l 

un routeur dans un AS est dit «internal gateway» 

le protocole de routage entre «internal gateways» est appelé «Exterior 

Gateway Protocol» Exemple : EGP. 

Le protocole de routage à l’intérieur d’une «interior gateway» est appelé 

«Interior gateway Protocol»; Exemple de IGP’s: RIP, OSPF, IGRP. 

Les IGP’s n’échangent que les tables de routage internes à l’AS, mais 

certains routeurs doivent d’autre part, dialoguer avec les «exterior 

gateways» pour découvrir les réseaux externes à l’AS. 

EGP (External Gateway Protocol) a pour fonction l’échange 

d’information sur la connectivité entre AS’s. Cette information exprime 

un ensemble de réseaux connectés. 


Autonomous System (suite) 

EGP 

IGPs 

IGPs 

AS 1 AS 2 


Les algorithmes de routage 

Deux classes d’algorithmes existent : les algorithmes Vector-Distance 

et les algorithmes Link-State. 

F 

Algorithmes Vector-Distance 

l Algorithme de Belman-Ford, calcul de routes distribué. 

l 

l 

l 

Un routeur diffuse régulièrement à ses voisins les routes qu’il connaît. 

Une route est composée d’une adresse destination, d’une adresse de 

passerelle et d’une métrique indiquant le nombre de sauts nécessaires pour 

atteindre la destination. 

Une passerelle qui reçoit ces informations compare les routes reçues avec 

ses propres routes connues et met à jour sa propre table de routage : 

u si une route reçue comprend un plus court chemin (nombre de 

prochains sauts +1 inférieur), 

u si une route reçue est inconnue. 


Algorithme Vector-distance 

Destination Distance Route Destination Distance 

Net1 0 Direct Net1 0 

Net2 0 Direct Net4 3 

Net4 8 Gate L Net17 6 

Net17 5 Gate M Net21 4 

Net24 6 Gate J Net24 5 

Net30 2 Gate K Net30 10 

Net42 4 Gate J Net42 3 

Table actuelle 

informations reçues 

Mise à jour des entrées dans la table de routage 


A 3 A 

L 

1 

D L 0 

0 

A L 0 

B L 0 

C L 0 

B 1 1 

A 1 1 

B 2 1 

D 3 1 

C 2 1 

A 2 2 

C L 0 

D 4 2 

D 5 2 

B L 0 

B L2 01 

E 4 1 

E 5 1 

A L1 01 

A 12 12 

A 1 B 2 

C 

C L 0 

B 2 1 

A 2 2 

3 

B 4 1 

A 6 2 

D 6 1 

E L 0 

D 

6 E 

5 

AB 34 1 C 5 1 

AB 16 12 

DA L6 02 

B 4 1 

E 6 1 D 6 1 A 6 2 

A 3 1 E L 0 D 6 1 

D L 0 E L 0 

Vector-Distance : 

contruction des tables 

CentralWeb - 1998 F. Playe 14 

4 

B L 0 

A 1 1 

B 4 1 

A 6 2 

D 6 1 

E L 0

A L 0 

B L 0 

C L 0 

B 1 1 B L 0 A 1 1 

B 2 1 

D 3 1 A 1 1 C 2 1 

A 2 2 

C 1 2 C 2 1 D 4 2 

D 5 2 

E 1 2 D 4 2 E 4 1 

E 5 1 

E 4 1 

A 1 B 2 

C 

B L 0 

A L 0 Convergence B ! C 5 A1 

1 1 

L 0 

B 1 1 

B 4 1C 

2 1 

C 5 1A 1 1 

D 3 1 

A 6 2D 

4 2 

3 B 4 1C 2 1 4 

C 5 1 

C 1 2 

D 6 1E 

4 1 

A 6 2D 4 2 

B 4 1C 

E 1 2 

E L 0 

D 6 1E 4 1 

A 6 2D 

E L 0 

D 6 1E 

D 

6 E 

5 E L 0 

C 6 2 

C 5 1 

AB 16 12 

B 4 1 

E 6 1 

A 6 2 

A 3 1 

D 6 1 

D L 0 E L 0 

Vector-Distance : la 

convergence 


C 6 2 

AB 16 12 

E 6 1 

A 3 1 

D L 0 

A L 0 

B L 0 

C L 0 

B 13 inf 3 

A 14 inf 3 B L 0 B 2 1 

D 3 1 

C 2 1 A 1 inf A 25 inf 23 

C 13 

inf 3 

D 4 2 C 2 1 D 5 2 

E 13 

inf 2 

E 4 1 D 4 2 E 5 1 

E 4 1 

A 1 B 2 

C 

Reconstruction terminée 

C 5 1 

C 5 1 

B 4 1 

3 B 4 1 4 A 6 2 

A 6 2 

D 6 1 

D 6 1 

E L 0 

E L 0 

D 

6 E 

5 

C 6 2 

C 5 1 

AB 16 12 

B 4 1 

E 6 1 

A 6 2 

A 3 1 

D 6 1 

D L 0 E L 0 

C 5 1 

B 4 1 

A 6 2 

D 6 1 

E L 0 

Vector-Distance : la 

rupture 


A L 0 

B 1 1 

D 3 1 

C 1 24 

611 

12 

E 1 2 

C 4 11 

C 4 1 32 

45 

B L 0 

A 1 1 

C 2 

14 inf 

35 

12 11 

D 4 2 

E 4 1 

C L 0 

B 25 inf 

11 

A 25 inf 12 

D 25 inf 11 

E 25 inf 10 

A 1 B 2 

C 

Vers C : Rebond entre 

A et B jusqu’au TTL 

Convergence !! 

C 5 10 

C 41 24 

3 Et le temps passa 4 C 1 3 

C L 0 

jusqu’à ... 12 C 1 5 

sans effet 

C 5 10 C L 0 

C 45 104 

B+A+D+E 

D 

6 E 

5 coût liaison 5 = 10 

C 36 35 

12 11 

C 45 24 

611 

10 

AB 16 12 

B 4 1 

E 6 1 

A 6 2 Vector-Distance : 

A 3 1 

D 6 1 L’effet rebond 

D L 0 E L 0 


Algorithme V-D : Inconvénients 

F 

F 

F 

F 

F 

La taille des informations de routage est proportionnelle au nombre de 

routeurs du domaine, 

Métrique difficilement utilisable : lenteur de convergence, 

Bouclage, éventuellement à l’infini, 

Pas de chemins multiples 

Coût des routes externes arbitraire. 


Algorithme Link State 

F Basés sur la technique Shortest Path First (SPF) : 

l 

l 

l 

l 

l 

les passerelles maintiennent une carte complète du réseau et calculent les 

meilleurs chemins localement en utilisant cette topologie. 

les passerelles ne communiquent pas la liste de toutes les destinations 

connues (cf Vector-Distance), 

une passerelle basée sur l’algorithme SPF, teste périodiquement l’état des 

liens qui la relient à ses routeurs voisins, puis diffuse périodiquement ces 

états (Link-State) à toutes les autres passerelles du domaine. 

Les messages diffusés ne spécifient pas des routes mais simplement l’état 

(up, down) entre deux passerelles. 

Lorsque un message parvient à une passerelle, celle-ci met à jour la 

carte de liens et recalcule localement pour chaque lien modifié, la nouvelle 

route selon l’algorithme de Dijkstra shortest path algorithm qui détermine 

le plus court chemin pour toutes les destinations à partir d’une même 

source. 


Algorithme Link State: principes 

A 

1 B 

2 

C 

3 4 

D 

6 E 

5 

Tous les noeuds ont la même base de donnée 

==> pas de boucle. 

Paquet de A vers C ==> calcule le + court chemin 

et sélectionne B, qui calcule à son tour 

le + court chemin vers C. 

De à L D 

A B 1 1 

A D 3 1 

B A 1 1 

B C 2 1 

B E 4 1 

C B 2 1 

C E 5 1 

D A 3 1 

D E 6 1 

E B 4 1 

E C 5 1 

E D 6 1 


Algorithme Link State: la rupture 

A B inf 

A 

1 B 

2 

C 

B A inf 

B A inf 

B A inf 

B A inf 

De à L D 

3 A BLorsqu’un inf message 4 correspond à un état 

déja connu, le message n’est pas retransmisA B 1 inf 

==> fin de l’inondation 

A D 3 1 

A B inf B 

inf 

B A inf 

B A 1 inf 

D 

6 E 

5 B C 2 1 

B E 4 1 

A B inf 

A B inf 

C B 2 1 

C E 5 1 

Etat A-B down : inondation sur tous les 

D A 3 1 

interfaces sauf l’interface émetteur. 

D E 6 1 

E B 4 1 

E C 5 1 

E D 6 1 


Algorithme Link State: incohérences 

A 

D 

1 B 

2 

E D inf 

3 D E inf 

4 

6 E 

5 

E 

D inf 

Le calcul SPF corrige les incohérences : 

A et D noteront que B, C, E sont inaccessibles; 

B,C,E noteront que A et D sont inaccessibles. 

C 

Tables de B, A et C,E D 

De à L D 

E D inf 

A B inf 1 

A D 3 1 

B A inf 1 

B C 2 1 

B E 4 1 

C B 2 1 

C E 5 1 

D A 3 1 

D E 6 1inf 

E B 4 1 

E C 5 1 

E D 6 inf 1 


Algorithme link state 

F 

F 

Cohérence des bases 

l 

les copies de chaque noeud doivent être identiques aux périodes de 

transition près. 

l on améliore le processus en protégeant les bases contre les erreurs : 

u procédure d’inondation avec acquittement, 

u transmission des paquets sécurisés, 

u enregistrements de la base protégés par cheksum, 

u enregistrements de la base soumis à temporisation et supprimés si non 

rafraîchis à temps. 

u messages pouvant être authentifiés. 

Métriques multiples 

l plus haut débit, 

l 

l 

l 

plus bas délai, 

plus bas coût, 

meilleure fiabilité. 


Algorithme Link State (suite) 

F Avantage des algorithmes Link State : 

l 

l 

l 

l 

l 

l 

convergence rapide sans boucle, 

possibilités de chemins multiples, 

métriques précises et couvrant plusieurs besoins, 

traitement séparé des routes externes. 

chaque passerelle calcule ses routes indépendamment des autres. 

Les messages diffusés sont inchangés d’une passerelle à l’autre et 

permettent un contrôle (debug) aisé en cas de dysfonctionnement. 

l les messages ne concernent que les liens directs entre passerelles et ne sont 

donc pas proportionnels au nombre de réseaux dans le domaine (VS V-D). 

F 

En conclusion, les algorithmes SPF sont mieux adaptés au facteur 

d’échelle que les algorithmes Vector-Distance. 


EGP : Protocole de routage extérieur 

F EGP (Exterior Gateway Protocol): utilisé pour échanger les 

informations de routage relatives au systèmes autonomes. 

F EGP: essentiel dans la connectivité Internet (Core, inter-provider , ...) 

F 

EGP : RFC827 

F EGP a trois fonctions principales : 

l support d’un mécanisme d’acquisition permettant à une passerelles de 

requérir, auprès d’une autre passerelles, qu’elles échangent leurs 

informations de routage, 

l 

l 

test continu de l’accessibilité des passerelles EGP voisines, 

échange de messages d’information de routage avec les passerelles EGP 

voisines. 


EGP : les messages 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

Acquisition Request : Requête d’acquisition auprès d’une passerelle, 

Acquisition Confirm : Réponse positive à la requête d’acquisition, 

Acquisition Refuse : Réponse négative à la requête d’acquisition, 

Cease Request : Requête de terminaison auprès de la passerelle, 

Cease Confirm : Réponse positive à la requête de terminaison, 

Hello : Requête de réponse “alive” 

I heard you : Réponse à la requête Hello, 

Poll Request : Requête de mise à jour de routage 

Routing Update : Information d’accessibilité, 

Error : réponse à un message incorrect. 


EGP : format des messages 

0 8 16 24 31 

Version Type Code Status 

Checksum 

Numéro d’AS 

Numéro de séquence Données ... 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

VERSION : version du protocole EGP pour contrôle de cohérence, 

TYPE : identifie le type de message 

CODE : sous-type des différents messages 

STATUS : erreurs propres aux messages 

CHECKSUM : résultat du calcul de contrôle effectué comme IP 

Numéro d’AS : numéro de système autonome de passerelle émettrice, 

SEQUENCE NUMBER : numéro que l’émetteur utilise afin de 

synchroniser les messages et les réponses. 


F 

F 

F 

EGP : Messages d’acquisition 

Avant d’échanger des informations de routage, les routeurs adjacents, 

doivent devenir «voisins». 

Devenir «voisins» ==> procédure d’acquisition (synchronis. bilatérale) 

La passerelle adressée est spécifiée (configurée) par les organisations 

responsables des systèmes autonomes correspondant. 

F En plus de l’en-tête commune, les messages d’acquisitions 

comprennent deux champs de 16 bits chacun : 

l HELLO INTERVAL : intervalle de temps à utiliser pour tester 

l’accessibilité de la passerelle, 

l 

POLL INTERVAL : fréquence maximale (N/s) de mise à jour du routage; 

F Valeur du champs CODE : 

l 

l 

l 

l 

l 

0 : Acquisition Request, 

1 : Acquisition Confirm, 

2 : Acquisition Refuse (exemple: manque de mémoire, interdiction adm.), 

3 : Cease Request (exemple : arrêt en cours) 

4 : Cease Confirm. 


EGP : messages d’accessibilité 

F EGP met en oeuvre des mécanismes d’accessibilté des réseaux ==> 

échanger les listes de réseaux accessibles via chacun des voisins. 

F 

La procédure consiste en des interrogations à intervalle régulier de 

liste auprés de son voisin. 

F Les messages échangés dans ce processus : 

l 

l 

l 

l 

HELLO et I-HEARD-YOU (I-H-U) pour le contrôle d’accessibilité des 

passerelles voisines, 

POLL Request sollicitant des réponses (Routing Update) sur les 

informations de routage. 

Les messages HELLO et I-H-U sont composées uniquement de l’en-tête 

commune, CODE = 0 pour le message HELLO et 1 pour le message I-H-U. 

POLL Request et Routing Update comprennent, en plus de l’en-tête 

commune, le champ IP SOURCE NETWORK (32 bits) qui spécifie un 

réseau commun aux deux systèmes autonomes sur lesquelles sont reliées les 

deux passerelles. (Prefixe IP de classe A, B, C). 


EGP : message d’accessibilité 

F 

Les réponses (Routing Update ) contiennent des routes dont les 

distances sont mesurées par rapport aux passerelles reliées au 

réseau IP SOURCE NETWORK; les raisons pour lesquelles l’émetteur 

de l’interrogation, indique l’adresse IP source sont les suivantes : 

l 

un routeur EGP peut être connecté à plusieurs interfaces et si l’adresse IP 

était absente, il ne saurait pas à quel réseau s’adresse la requête 

l 

La passerelle souvent rassemble l'ensemble des informations de routage de 

tout le système autonome : une suite de paires (adresse réseau, passerelle); 

la passerelle spécifiée pour atteindre le réseau dépend de l'entrée dans le 

système autonome c'est à dire du champ IP SOURCE NETWORK. 


EGP : messages d’accessibilité 

IP Source Network 

(P2, réseau 2) 




EGP 

réseau 1 

P1 P3 P2 

réseau 2 

réseau 3 

IGP 

P4 

réseau 4 


EGP : messages «Routing Update» 

F 

Une passerelle extérieure émet des requêtes de mise à jour 

d'information de routage (routing update),afin d'informer les 

passerelles voisines appartenant à d'autres systèmes autonomes. 

F 

Les messages de mises à jour sont composés de deux types de listes: 

l 

une liste interne contenant tout ou une partie des passerelles du système 

autonome et les réseaux accessibles à travers elles, 

l 

une liste externe structurée de la même manière mais identifiant des 

destinations extérieures au sytème autonome. Seules les passerelles 

appartenant à l’interconnexion (Core, Provider, BB) peuvent propager ces 

informations. 


EGP : Messages «Routing update» 

Version Typ Code Status 

Checksum e 

Numéro 

Numéro de 

d’AS Non utilisé 

séquence Réseau IP Source 

Adresse IP du routeur 1 (host id: 1,2,3 octets) 

# distances 

distance 1 # réseaux 

Réseau 1,1,1 

Réseau 1,1,2 

distance 2 

# distances 

distance 1 

. . . 

distance 2 

. . . 

# réseaux 

Réseau 1,2,1 

Réseau 1,2,2 

. . . 

Adresse IP du routeur n 

# réseaux 

Réseau n,1,1 

Réseau n,1,2 

# réseaux . . . 

Réseau n,2,1 

Réseau n,2,2 

. . . 


EGP : annonces des routes 

F 

EGP peut ne pas annoncer les routes auxquelles il est relié. 

N’annonce pas la route vers By 

AS «X» 

Ax 

Backdoor 

EGP 

AS 

Provider 

By 

AS «Y» 

N’annonce pas la route vers Ax 


EGP : les métriques 

F 

F 

EGP annonce des métriques comprises entre 0 et 255 (inaccessible) 

Le mécanisme permet de couvrir les besoins inhérents aux IGPs et les 

liaisons multiples entre AS 

Liaison Principale 

Métrique annoncée: Mp 

Liaison Provider 

Métrique annoncée: Mp 

AS «X» 

Mp < Mb 

AS «Y» 

AS «X» 

Liaison Backup 

Métrique annoncée: Mb 

Liaison Backdoor 

Métrique annoncée: Mb 

Mp >Mb 

AS 

Provider 

AS «Y» 

Métrique annoncée par le provider généralement assez grande (128) pour laisser fonctionner le backdoor 


EGP : les contraintes 

F 

F 

F 

Conçu pour un réseau hierachique de type BackBone (exemple 

Arpanet/Nsfnet -> Réseaux régionnaux ->campus). 

l 

l 

Ajourd’hui le réseau est maillé et des boucles apparaissent 

Les routes multiples ne sont pas prises en compte 

La distance est utlisée uniquement comme évaluation d’accessibilité 

(car la métrique est propre à un AS vs mesure universelle) 

Taille des messages importante ==> fragmentation de datagrammes 

F Successeur d’EGP : BGP développé fin des années 80 qui permet : 

l 

l 

l 

des mises à jour incrémentales ( vs tailles des messages), 

la conversion avec IGP’s des informations de routage (==>cohérence entre 

métriques de routeurs interieurs et extérieurs) 

évite les boucles dans une topologie maillée 


RIP : Routing Information Protocol 

F Protocole intérieur (Cf AS), RFC 1058. 

F 

F 

F 

F 

Berkeley made (BSD/routed) 

Conçu à l’origine pour les réseaux locaux, étendu aux réseaux 

distants 

Peu performant, mais le plus employé au monde 

De type Vector/Distance 

F Deux Version 1.0 et 2.0 

F Fonctionne au dessus d’UDP/IP ; port 520 (Cf

RIP Format des messages 

1 : Request 

Version =1 

2 : Response 

Structure d’adresse 

Socket / unix 

0 8 16 24 31 

Commande Version Zéro 

ID. Famille d’adresse 

Zéro 

Adresse IP Réseau 1 

Zéro 

Zéro 

Valeur 1 à 16 ! 

Métrique (Distance vers Réseau 1) 

Adresse IP Réseau 2 

and so on ! 

Zéro 

Zéro 

Métrique (Distance vers Réseau 2) 

. . . 


Sa 

RIP : traitement des messages 

Ma: Adresse destination 

Mm : Métrique associée 

Mn : Adresse Next hop 

Message reçu 

Ea: Adresse destination 

Em: Métrique associée 

En: Adresse Next hop 

Eaj: MAJ récente 

Et:Temporisations 

Entrée de la table 

de routage 

Vérification des champs du message 

Si (entrée n’existe pas dans la table) 

{ si (Mm < infini) 

{ /* ajouter entrée dans la table */ 

} 

Ea=Ma; Em=Mm; En=Mn; 

Et=f(t); init(Eaj); 

} sinon /* Entrée existante */ 

{ si (Em >Mm) 

} 

{ Em=Mm; En=Mn; Et=f(t); init(Eaj); 

} 

sinon si (En=sa) /* émetteur=NH */ 

{ Em=Mm; Et = f(t); init(Eaj); 


} 

Algorithme de MAJ de la Base de routage

RIP : les contraintes 

F RIP 1 : Pas de routage par sous réseaux (masque non transmis) . 

10.2.0.0 unreachable 

10.1.0.0 10.2.0.1 

(255.255.0.0) 

10 

Solution: liaison point .2à point dédiée 

au routage des 2 sous-réseaux .0 

.1 

RIP 1 

10.0.0.0 

(255.0.0.0) 

annoncent le réseau et 

non pas le sous-réseau 

10.2.0.0 

(255.255.0.0) 

10.0.0.0 

(255.0.0.0) 


RIP : les contraintes 

F inconvénients des techniques Vector-Distance : 

l 

l 

l 

l 

taille des informations de routage (proportionnelle au nombre de routeurs) 

Métrique difficilement utilisable, limitée à 16, pas de cohérence entre 

domaine de routage (pas d’universalité entre AS), 

Bouclage, éventuellement à l’infini, 


F Amélioration apportée par RIP Version 2 

F 

l 

l 

l 

Gestion de sous-réseaux et super-réseaux (Cf CIDR) 

utilisation de Multicast IP (224.0.0.9) au lieu de Broadcast IP 

Suppression de pics de transmission de messages : supprimer les 

synchronisations involontaires des émissions de messages : introduction de 

gestion aléatoire du déclenchement des émissions (14 à 45 secondes). 

Problèmes residuels importants 

l 

Boucles, 

l Métriques non appropriées aux réseaux modernes (Cf commerciaux ) 


l 


OSPF : Open Shortest Path First 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

F 

Protocole link state (RFC 1247) destiné à remplacer les protocoles 

intérieurs propriétaires et RIP. 

OSPF utilise la fonctionnalité “type de service” offerte par IP 

l 

l 

l 

permet d’installer plusieurs routes pour une même destination, 

selon des critères différents (ex : délai court, débit important). 

si plusieurs routes vers une même destination sont de coût équivalents, 

OSPF répartit la charge équitablement parmi ces routes. 

OSPF supporte l’adressage en sous-réseaux (subnets); 

Découpe d’un système autonome en aréas 

l 

isolement des informations de routage à l’intérieur de ces aréas 

l ==> limitation des informations de routage dans le système autonome . 

Des liens virtuels peuvent être établis dans la topologie de l’AS afin de 

cacher les connexions physiques d’une partie du réseau. 

Les liens extérieurs avec d’autres systèmes autonomes (via EGP par 

exemple) sont pris en compte. 

Echanges entre routeurs authentifiés ==> l’intégrité des messages. 


OSPF : les concepts, areas 

F 

F 

F 

Le problème : dans les sytèmes de routage, si le réseau est trop grand 

l 

l 

l 

overhead du traffic dans le réseau, 

calculs trop longs, 

dimensionnement mémoire trop grand 

La solution : routage hiérachique 

l découpage du réseau en parties indépendantes (Areas) 

l 

reliées par un BackBone (Area BackBone) 

La fonctionnalité 

l 

l 

chaque area constitue un réseau indépendant 

u la table des liaisons ne contient de les liaisons de l’Area, 

u le protocole d’inondation s’arrête aux frontières de l’Area, 

u les routeurs ne calculent que des routes internes à l’Area 

certains routeurs (area border routers) appartiennent à plusieurs Areas (en 

général une Area inférieure et une Area BB) et transmettent les 

informations récapitulatives des Areas qu’ils relient. 


OSPF: Concepts: Areas 

BB0 

b1 

BB2 

Routeurs inter-areas 

Routeurs externes 

b2 

b6 

A1 

a2 

AB1 

BC1 

c1 

C2 

a1 

Area A 

b3 

b5 

Area C 

c2 

A2 

a3 

AB4 

b4 

BC3 

c3 

C4 

BB 

AS 


OSPF, concepts : le routeur désigné 

F 

Le problème: Sur un réseau où il y N 

routeurs il y a N*(N-1)/2 adjacences. 

l 

l 

Chaque routeur doit annoncer N-1 liaisons 

vers les autres routeurs 

Chaque routeur doit annoncer ses routes 

vers un «réseau terminal» (Cf sousréseaux). 

l soit N_ annonces (problème du carré de N) 

A 

B 

C 

D 

N(N-1)/2 adjacences 

F 

La solution: Un routeur est désigné plus 

«égal que les autres» 

l 

l 

l 

Les autres routeurs établissent une 

adjacence avec ce routeur uniquement 

Le routeur désigné annonce vers le réseau 

terminal 

soit N annonces 


A 

C 

B 

D 

A est le routeur désigné

OSPF, Fonctionnement 

F 

F 

F 

F 

F 

Chaque routeur du système autonome où d’une area construit sa 

propre base d’information décrivant la topologie de l’AS complet ou 

bien de l’area. 

Au départ les routeurs utilisent des message "Hello" pour découvrir 

leurs voisins; une "adjacence" est formée lorsque deux routeurs 

communiquent pour échanger des informations de routage. 

L’information élémentaire échangée entre routeurs décrit l’état (link 

state) des adjacences; cette information est fournie par un routeur 

donné puis propagée dans l'area ou l’AS. 

A partir de sa base d’information (collection d’états des routeurs), 

chaque routeur construit un arbre du plus court chemin (SPF tree) 

dont il est la racine. 

Cet arbre indique toutes les routes pour toutes les destinations du 

système autonome, plus les destinations extérieures. 


OSPF, la Base topologique 

F 

F 

F 

F 

La base d’information topologique d’un système autonome décrit un 

graphe orienté. Les noeuds du graphe sont des routeurs ou bien des 

réseaux tandis que les liens représentent les connexions physiques. 

Les réseaux sont dits de transit si plusieurs routeurs y sont connectés 

ou terminaux dans le cas contraire. 

A chaque réseau est associé une adresse IP et un masque réseau. 

Une machine seule (host) est considérée comme un réseau terminal 

avec un masque égal à 0xFFFFFFFF. 


N 

1 

0 

N 

1 

N 

2 

2 

3 

RT9 

N9 

RT12 

1 

1 

3 

10 

RT1 

3 

slip 

1 

RT2 

N 

1 

1 

H1 

1 

N3 

RT3 

N4 

1 2 

RT11 

2 

8 


1 

N 

8 

OSPF : exemple 

RT4 

RT6 

7 

lb 

8 

6 

N12 N13 N14 

8 8 8 

5 

la 

3 1 

RT10 

8 

7 

RT5 

N6 

1 

6 

6 

RT7 

1 

RT8 

2 

AS 

border 

Router 

9 

4 

N12 

N16 

N 

7

N 

1 

0 

N 

1 

N 

2 

N9 

3 

1 

* 

RT1 

* 

RT9 

* 

* 

1 

3 

3 

* 

1* 

* 

RT12 

* 

2 10 

RT2 

N 

1 

1 

1 

1 

H1 

* 

N3 

1 * 

RT3 

2 

* 

N4 


1 

8 

RT4 

8 

N12 N13 N14 

8 8 8 

6 

8 

7 

* 

RT5 

* * 

RT6 

* 

RT11 

RT10 

2 * * 1* 

N 

8 

* 

OSPF: Le graphe orienté 

6 

3 

5 

* 

annonces routeur 

annonces réseau 

* 

7 

N6 

1 

6 

RT7 

* 

* 

1 

RT8 

6 

2 

4* 

9 

N12 

N16 

N 

7

N 

1 

N 

2 

3 

RT9 

1 

3 

3 

RT1 

RT2 

N 

1 

1 

1 

1 

N3 

1 

RT3 

2 

N4 

1 

8 

RT4 

8 

6 

5 

N12 N13 N14 

8 8 8 

RT6 

8 

6 

RT5 

7 

7 

RT7 

6 

2 

9 

N12 

N16 

N 

1 

0 

2 

N9 

1 

RT12 

10 

1 

H1 

RT11 

2 


N 

8 

3 

RT10 

OSPF : Le plus court chemin 

1 

N 

6 

1 

RT8 

4 

N 

7

N 

1 

N 

2 

N 

1 

0 

2 

3 

3 

RT9 

N9 

RT12 

RT1 

RT2 

3 

10 

N 

1 

1 

H1 

1 

N3 

RT3 

2 

N4 

RT11 

1 

N 

8 

N12 N13 N14 

8 8 8 

RT4 

3 


RT6 

RT10 

La table de routage de R6 

6 

7 

RT5 

6 

Dest. Next hop Distance 

N1 RT3 10 

N2 RT3 10 

N3 RT3 7 

N4 RT3 8 

N6 RT10 8 

N7 RT10 12 

N8 RT10 10 

N9 RT10 11 

N10 RT10 13 

N11 RT10 14 

H1 RT10 21 

RT5 RT5 6 

RT7 RT10 8 

N12 RT10 10 

N13 RT5 14 

N14 RT5 14 

N15 RT10 17 

1 

2 N12 

N6 7 

9 N15 

RT8 

4 

RT7 

N7

N 

1 

N 

2 

N 

1 

0 2 

N9 

RT12 

3 

1 

3 

RT1 

1 

RT2 

N 3 Area 3 

RT9 

1 

1 1 

10 

H1 

1 

Area 1 

N3 

RT3 

N4 

8 

Area 2 


1 

RT4 

RT6 

OSPF : Configuration en areas 

1 2 

RT11 

internes 

2 

Area border 

AS border 

N 

8 

7 

lb 

8 

6 

5 

3 1 

RT10 

N12 N13 N14 

8 8 8 

la 

8 

7 

RT5 

N6 

1 

6 

6 

RT7 

1 

RT8 

2 

AS 

border 

Router 

9 

4 

N12 

N16 

N 

7

N 

1 

3 

RT1 

1 

Area 1 

N3 

1 

RT4 

N1 4 

N2 4 

N 

2 

3 

RT2 

1 

RT3 

1 

2 

N4 

N1 4 

N3 1 

N4 3 

N2 4 

N3 1 

N4 2 

OSPF : Annonces de l’area 1 vers le BackBone 


OSPF : les annonces du Backbone vers l’area 1 

Destinations annoncées 

dans l’area 1 par RT3, RT4 

Dest RT3 RT4 

N6 16 15 

N7 20 19 

N8 18 18 

N9-11,H1 19 26 

RT5 14 8 

RT7 20 14 

N 3 Area 3 

RT9 

1 

1 1 

N 

1 

0 2 

N9 

RT12 

1 

10 

H1 

19 

RT3 

1 2 

RT11 

26 =min (N9, 

N10, N11) par 

RT5>RT6->RT10 

Area 2 


8 

18 

18 

N 

8 

RT4 

RT6 

7 

8 

6 

5 

3 1 

RT10 

N12 N13 N14 

8 8 8 

8 

14 

20 

16 

8 

7 

14 

RT5 

N6 

1 

6 

6 

RT7 

15 1 

19 

1 

RT8 

2 

9 

20 

4 

N12 

N16 

N 

7

OSPF : les annonces du Backbone vers l’area 1 

Distances Backbone 

calculées par RT3, RT4 

vers depuis depuis 

ABR RT3 RT4 

RT3 * 21 

RT4 22 * 

RT7 20 14 

RT10 15 22 

RT11 18 25 

R6 8 15 

R5 14 8 

R7 20 14 

N 3 Area 3 

RT9 

1 

1 1 

N 

1 

0 2 

N9 

RT12 

1 

10 

H1 

19 

RT3 

1 2 

RT11 

26 =min (N9, 

N10, N11) par 

RT5>RT6->RT10 

8 

18 

Area 2 


18 

N 

8 

6 

RT4 

RT6 

7 

8 

6 

5 

3 1 

RT10 

N12 N13 N14 

8 8 8 

8 

14 

20 

16 

8 

7 

14 

RT5 

N6 

1 

6 

6 

RT7 

15 1 

19 

1 

RT8 

2 

9 

20 

4 

N12 

N16 

N 

7

OSPF : La base de données 

F Les états des liaisons sont enregistrés selon 5 types : 

F 

l 

l 

l 

l 

l 

routeur, 

réseau, 

récapitulation de réseau IP, 

récapitulation de réseau externe, 

externe 

L’identifiant de la liaison est choisi par le routeur annonçant 

F Format d’un enregistrement : 

Depend du type 

d’enregistrement 

valeur TOS 

Adresse IP généralement 

sur 32 bits, identifie l’antériorité 

à la IP 

Age de l’EL 

options Type d’EL 

Identifieur d’état de liaison 

Routeur annonçant (IP) 

No de séquence d’EL 

Checksum d’El 

. . . 

longueur 



F Les liaisons de routeurs (type EL = 1) 

l 

l 

récapitulent les liaisons attachées à ce routeur 

concernent soit un routeur inter-area, soit un point d’accès externe 

l type de la liaison : 

u point à point vers un autre routeur 

u reliant le routeur vers un réseau de transit 

u reliant le routeur à un réseau terminal 

Routeur inter area 

ou externe 

LIAISON point routeur à point -> 

vers réseau un terminal autre de transit routeur 

Identifieur Adresse IP OSPF du réseau 

Adresse routeur sous-réseau désigné IP de 

l’interface Masque Adresse réseau IP routeur de 

sous l’interface réseaulocale 

E B 0 nombre de liaisons 

TOS defaut 

TOS 1 

TOS n 

Identifieur de liaison 

Données de liaison 

# TOS 

métrique, TOS défaut 

métrique, TOS=1 


0 

0 

. . . 

métrique, TOS=n


F Les liaisons de réseau (type EL = 2) 

l 

l 

annoncées par les routeurs désignés sur les réseaux de transit 

L’Identifieur de liaison correspond à l’adresse IP du routeur désigné vers 

ce réseau 

Masque de réseau ou sous-réseau 

Routeur connecté 


. . . 




F 

Les liaisons récapitulatives de réseaux IP (type EL=3) 

l 

l 

l 

annoncées par les routeurs inter-area 

un message par annonce (pas de groupage) 

Identifieur de liaison = adresse IP de réseau ou sous-réseau 

Masque de sous - réseau 

TOS defaut 0 métrique, TOS défaut 

TOS 1 0 

. . . 


TOS n 0 métrique, TOS=n 



F 

Les liaisons récapitulatives de routeurs externes (type EL=4) 

l 

l 

l 

annoncées par les routeurs externes 


Identifieur de liaison = adresse IP du routeur externe 

Masque = FFFFFFFF 

TOS defaut 0 métrique, TOS défaut 

TOS 1 0 

. . . 


TOS n 0 métrique, TOS=n 



F 

Les liaisons externes (type EL=5) 

l 

l 

l 

annoncées par les routeurs externes (Cf EGP, BGP) 


Identifieur de liaison = adresse IP du réseau ou sous-réseau destinataire 

Masque de réseau ou sous-réseau 

E=extern 

E, TOS defaut métrique, TOS défaut 

0 

Identifiant de route externe (defaut) 

E, TOS 1 0 métrique, TOS=1 

Identifiant de route externe (1) 

. . . 

E, TOS n 0 métrique, TOS=n 

Identifiant de route externe (n) 


OSPF : Le calcul des routes 

F 

F 

F 

F 

La base de données permet de calculer les tables de routages 

Le calcul est effectué après tout changement de topologie 

Selon l’algorithme «link state» qui détermine 

l 

l 

les chemins les plus courts 

les chemins aussi courts 

OSPF transmet la table de routage à IP en transcodant les valeurs de 

TOS selon la RFC 1349 


OSPF : les sous-protocoles 

F 

Le protocole Hello 

l 

l 

l 

vérifie que les liaisons sont opérationnelles 

permet l’élection du routeur désigné ainsi que le routeur back-up 

établit une connexion bilatérale entre 2 routeurs 

Intervalle entre 

paquets 

O si processus 

non terminé 

En-tête OSPF : hello 

Masque de reseau ou sous-réseau 

Intervalle Hello Options Priorité 

Intervalle de Mort (tempo.) 

Routeur désigné (IP) 

Back-up (IP) 

Voisin 

. . . 

Voisin 

bit T : routeur 

gérant le TOS BIT 

E : émet ou reçoit 

des routes 

externes 

O si processus 

non terminé 

permet la sélection 

du «désigné» et 

«backup» 



F 

Le protocole d’échange 

l 

l 

l 

l 

l 

l 

l 

consiste en l’échange des tables «link state» entre 2 routeurs 

activé si la connexion bilatérale a réussit 

se situe entre routeur désigné et les autres routeurs sur les liaisons réseaux 

et entre backup et autres routeurs 

initie les premiers échanges 

suppléé ensuite par le protocole d’inondation 

Fonctionne en Maitre/Esclave 

Echanges avec acquittements 

En tete OSPF Type = 2 

0 options 0 

No Seq dans la base 

Type d’EL 



Informations de synchronisation 

de protocole 



. . . 

age d’EL 



F 

Le protocole d’inondation 

l 

l 

l 

l 

Activé lorsque l’etat d’une liaison change et que cet état était 

préalablement enregistré. 

Peut aussi être activé sur demande d’état apres connexion bilatérale 

protocole avec acquittement 

Pour chaque annonce 

u si nouvelle valeur : l’annonce est 

réémises sur tous les interfaces 

u Acquittement vers l’émetteur 

initial 

En tete OSPF Type = 4 

Nombre d’annonce1 

Type d’EL 





. . . 

age d’EL 


192.1.3. 

N 

2 

3 

1 

RT2 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

2 

N4 

192.1.4 

1 

8 

1 

192.1.2. 

N 

1 

RT1 

1 

RT4 

LS age = 0 

LS type = 1 

LS ID = 192.1.1.3 

Advertising router = 192.1.1.3 

bit E = 0 

bit B = 1 

#links=2 

link ID = 192.1.1.4 

Link Data = 192.1.1.3 

Type = 2 

metric = 1 

18.10.0.6 link ID = 192.1.4.0 

6 Link Data = 0Xffffff00 

RT6 

Type = 3 

7 term. 

metric = 2 

; valeur à l'init 

; signifie router link 

; Router ID de RT3 

; annonceur 

; pas un ASBR 

; RT3 = ABR 

; adr. IP du Des. Rout. RT4 

; RT3 interface 

; connecté a un réseau transit 

; coût 

; adresse IP du réseau N4 

; masque du réseau 

; connecté a un réseau 

; coût 

Annonces de RT3 vers le BB 


192.1.2. 

192.1.3. 

N 

2 

3 

1 

RT2 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

1 

8 

1 

N 

1 

RT1 

1 

RT4 

18.10.0.6 

6 

RT6 

LS age = 0 


LS type = 1 

; signifie router link 

LS ID = 192.1.1.3 ; Router ID de RT3 

Advertising router = 192.1.1.3 ; annonceur 

bit E = 0 

; pas un ASBR 

bit B = 1 

; RT3 = ABR 

#links=1 

link ID = 18.10.0.6 ; adr. IP du voisin RT6 

Link Data = 0.0.0.0 ; interface SL 

Type = 1 ; connecté a un routeur 

metric = 8 ; coût 

2 

N4 

192.1.4 

7 

Annonces de RT3 vers Area 1 


192.1.3. 

N 

2 

3 

RT2 

192.1.2. 

N 

1 

RT1 

1 

LS age = 0 

LS type = 4 

ASBR 

LS ID = w.x.y.z 


metric = 14 


; sign. summary link to 


; annonceur 

; coût 

1 

1 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

8 

1 

RT4 

18.10.0.6 

6 

RT6 

Annonces de RT4 vers area1 

pour l’ASBR RT7 

2 

N4 

192.1.4 

7 


192.1.3. 

N 

2 

3 

1 

RT2 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

2 

N4 

192.1.4 

1 

8 

1 

192.1.2. 

N 

1 

RT1 

1 

RT4 

18.10.0.6 

6 

RT6 

7 

Annonces de RT4 (DR) pour N3 

LS age = 0 


LS type = 2 ; signifie network link 

LS ID = 192.1.1.4 


Network mask = 0Xffffff00 


; annonceur 

; masque réseau 

Attached Router = 191.1.1.4; Routeur RT4 




un network link par l’intermediaire du DR 

annonce tous les routeurs attachés à ce réseau 


192.1.3. 

N 

2 

3 

RT2 

192.1.2. 

LS age = 0 

N LS type = 4 

1 ASBR 

RT1 

1 

LS ID = w.x.y.z 


metric = 14 


; sign. summary link to 


; annonceur 

; coût 

1 

1 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

2 

N4 

192.1.4 

8 

1 

RT4 

18.10.0.6 

6 

RT6 

7 

Annonces synthèses de RT4 

vers area1 pour l’ASBR RT7 


192.1.2. 

192.1.3. 

N 

2 

3 

1 

RT2 

N3 

192.1.1 

1 

RT3 

2 

N4 

192.1.4 

1 

8 

1 

N 

1 

RT1 

3 

LS age = 0 

LS type = 3 

LS ID = 192.1.2.0 

Advertising router=192.1.1.4 

metric = 4 

RT4 

18.10.0.6 

6 

RT6 

7 


; sign. summary link to Net 

; Adr. IP de N1 

; annonceur 

; coût 

Annonces (syntèses) de RT4 

vers le BB pour le réseau N1

TCP/IP - Le routage dynamique

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