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GIF 3001 : Réseaux de transmission de données Chapitre 5 - Couche Réseau: Plan de contrôle Florent Parent Département de génie électrique et génie informatique Université Laval Hiver 2018 GIF 3001 Hiver 2018 1 / 40

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GIF 3001 : Réseaux de transmission de donnéesChapitre 5 - Couche Réseau: Plan de contrôle

Florent Parent

Département de génie électrique et génie informatiqueUniversité Laval

Hiver 2018

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Source du matériel de cours :http://www-net.cs.umass.edu/kurose-ross-ppt-6e/

Matériel original : Material copyright1996-2012 J.F Kurose and K.W. Ross,All Rights ReservedTraduction et matériel supplémentairepar Florent Parent([email protected])

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Algorithmes de routage

Interactions entre l’acheminement et le routage

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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)}

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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 labande passante du lien, type de lien, etc.

Coût d’un chemin(x1, x2, x3, . . . , xp) = c(x1, x2) + c(x2, x3) + · · ·+ c(xp−1, xp)

QuestionQuel est le chemin du moindre coût entre u et z ?

=⇒ Algorithme de routage : trouver le chemin du moindre coût.

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Algorithmes de routage

Classification des algorithmes de routage

Information globale ou décentralisée ?

Globale :Tous les routeurs détiennent l’information de la topologie complèteAlgorithmes à «état des liens» (link state)

Décentralisée :Routeur connaît les voisins directement connectésProcessus itératif de calcul et d’échange d’informationAlgorithmes à «vecteur de distance» (distance vector)

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Algorithmes de routage État des liens (Link State)

Algorithme à état des liens

Algorithme DijkstraTopologie du réseau et coût desliens connu de tous les routeurs

information diffusée par un“link state broadcast”tous les routeurs ont la mêmeinformation

Calcul du chemin au moindrecoût d’un routeur (source) verstous les autres routeursItératif : après k itérations, lechemin au moindre coût estconnu pour k destinations

Notation :c(x,y) : coût du lien du nœud xà y ; = ∞ si voisin pasdirectement connectéD(v) : valeur courante du coûtdu chemin de la source versdestination v.p(v) : nœud prédécesseur sur lechemin de la source vers vN’ : ensemble de nœuds dont lechemin au moindre coût estconnu

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Algorithmes de routage État des liens (Link State)

Exemple de l’algorithme de Dijkstra

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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)

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Algorithme de vecteur de distance

Équation Bellman-FordSoitdx(y) :=coût du chemin au moindre coût de x vers ydx(y) = minv{c(x , v) + dv (y)}où min est évalué sur tous les voisins v de x

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Exemple Bellman-Ford

Le nœud offrant le coûtminimum est choisi commeprochain saut du chemin aumoindre coût→ table d’acheminement

Selon cette topologie,dv (z) = 5, dx(z) = 3, dw (z) = 3

L’équation B-F indique :du(z) =min{c(u, v)+dv (z), c(u, x)+dx(z), c(u,w)+dw(z)}= min{2 + 5, 1 + 3, 5 + 3} = 4

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Algorithme de vecteur de distance

Itératif, asynchrone :chaque itération locale causé par :

changement local du coût d’un lienmessage de mise-à-jour d’un voisin

Distribué :chaque nœud averti ses voisins lorsqueses vecteurs de distance change

les voisins avertissent alors leurspropre voisins, si nécessaire

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Vecteur de distance : diminution du coût d’un lien

nœud détecte le changement du coûtrecalculesi vecteur de distance change, avertit lesvoisins

“good newstravels fast”

At time t0, y detects the link-cost change, updates its DV, and informsits neighborsAt time t1, 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 t2, y receives z’s update and updates its distance table.y’s least costs do not change and hence y does not send any messageto z.

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Vecteur de distanceaugmentation du coût d’un lien

Bonnes nouvelles se propagentrapidementMauvaises nouvelles se propagentlentement - problème de “comptage àl’infini”Plusieurs itérations avant quel’algorithme se stabilise (page 389)

«Poisoned reverse» :Si z utilise y pour rejoindre x, z annonceune distance infinie à y pour rejoindre x :– Empêche y d’utiliser z pour rejoindre x

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Algorithmes de routage Vecteur de distance

Avantages de l’algorithme à état des liens

Convergence rapide et sans bouclePlus robuste. Calcul dans un routeur est indépendant de celui desautres.Chaque routeur détient la topologie du réseau : plus facile àdiagnostiquer.

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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”

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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 internesinter-AS & intra-AS configure les routes externes

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Algorithmes de routage Routage hiéarchique

Inter-AS tasks

AS1 doit :1 apprendre quels destinations sont joignables via AS3 et AS22 propager cette information à tous les routeurs dans AS1

Travail pour un protocole de routage inter-AS

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Routage sur Internet

Routage Intra-AS

Connus sous le nom Interior Gateway Protocols (IGP)Les protocoles les plus connus :

RIP : Routing Information ProtocolOSPF : Open Shortest Path FirstIGRP : Interior Gateway Routing Protocol (Cisco)

EIGRP : propriétaire CiscoI/IS-IS : Integrated IS-IS

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Routage sur Internet OSPF

OSPF (Open Shortest Path First)

Protocole ouvertUtilise algorithme à état des liens

topologie complète à chaque nœudalgorithme de Dijkstra

Annonces propagées au AS complet (inondation)messages transportés directement sur IP (au lieu de TCP ou UDP)

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Routage sur Internet OSPF

Hiérarchie dans OSPF

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Routage sur Internet OSPF

Hiérarchie dans OSPF

Deux niveau d’hiérarchie : aire locale, aire zéro (dorsale).Annonces limités dans l’aire seulementChaque nœud détient une topologie détaillée de son aire ; Connaitseulement la direction vers les réseaux des autres aires.

area border routers (ABR) : “résume” les distances aux réseaux de sonaire, annonce aux autre ABRs.backbone routers : routage OSPF limité à la dorsale.boundary routers : connecte aux autres AS’s.

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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 despréfixes IP) des AS voisins (eBGP).

2 Véhiculer l’information des réseau vers les routeurs internes au AS(iBGP).

3 Déterminer le «bon» chemin vers les réseaux, basé sur les informationsobtenues et des politiques locales.

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Routage sur Internet BGP

Bases de BGP

Paires de routeurs (BGP peers) échangent des informations de routagevia 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.

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Routage sur Internet BGP

Distribution de d’information de réseau

En utilisant la session eBGP entre 3a et 1c, AS3 envoie l’informationconcernant l’accessibilité de certains préfixes vers AS1.

1c peut utiliser iBGP pour distribuer l’information des préfixes à tousles routeurs dans AS11b peut ré-annoncer l’accessibilité des préfixes à AS2 sur la sessioneBGP 1b-2a

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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 17NEXT-HOP : indique le «prochain saut» pour atteindre un réseau.– Pour une session eBGP, c’est l’adresse IP du routeur voisin qui aannoncé cette route

Lorsque routeur reçoit une annonce de route, des règles de politiqued’importation sont utilisées pour accepter ou refuser la route.

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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 leprocessus de décision

2 Chemin le plus court : AS-PATH3 Routeur le plus près : NEXT-HOP4 Autres critères (autres attributs BGP)

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Routage sur Internet BGP

Politique de routage BGP

A,B,C sont des réseaux de fournisseurs de serviceX,W,Y sont des réseaux clientsX 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

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Routage sur Internet BGP

Politique de routage BGP

A annonce le chemin AW à BB annonce le chemin BAW à XB devrait-il annoncer le chemin BAW à C ?

Pas question ! B ne reçoit aucun «revenu» en offrant du routageCBAW puisque ni W ou C sont des clients de BB préfère forcer C à utiliser une route vers AB veut router de/vers ses clients seulement

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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 letransit 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 performanceInter-AS : Politique peut prendre le dessus sur la performance

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