Réseaux I Acheminement des données dans les réseaux à

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  • Annee 2010-2011

    Reseaux IAcheminement des donnees dans les reseaux a commutation de paquets

    Nicolas Baudrumel : nicolas.baudru@esil.univmed.fr

    page web : nicolas.baudru.perso.esil.univmed.fr

    1

  • Plan

    1 Introduction

    2 Techniques de commutation

    3 Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    4 Protocole de routage

    5 Adressage et nommage

    6 Gestion des ressources

    Plusieurs schemas sont issus du livre Reseaux, dAndrew Tanenbaum

    2

  • Introduction

    Plan

    1 Introduction

    2 Techniques de commutation

    3 Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    4 Protocole de routage

    5 Adressage et nommage

    6 Gestion des ressources

    3

  • Introduction

    Quest ce quun reseau a commutation ?

    Rseau de diffusion(de 1 vers n)

    Rseau de commutation(de n vers n)

    Rseau de collecte(de n vers 1)

    4

  • Introduction

    Topologie physique des reseaux a commutation

    Les topologies de base :

    liaison point point liaison multipoint

    bus (rseau diffusion) toile anneau

    =

    5

  • Introduction

    Topologie physique des reseaux a commutation (suite)

    Les topologies construites :

    rseau arborescent(hirarchique) rseau maill

    Un seul chemin entre deux noeuds Eventuellement plusieurs chemins entre deux noeuds

    6

  • Introduction

    Premiere notion de commutation

    A quoi sert la commutation ?Mettre en relation un utilisateur avec nimporte quel autre utilisateur.

    La commutation permet laiguillage de la communication dun canal en entreevers un canal de sortie. Ainsi du point de vue utilisateur, la commutationassure lacheminement des donnees de bout en bout de maniere transparente.

    vue physique vue logique

    7

  • Introduction

    Premiere notion de commutation

    Pourquoi est-t-elle necessaire ?Il nest pas concevable de creer autant de liaisons point a point que de pairesdutilisateurs. Il faut donc mettre en oeuvre des techniques pour optimiser lepartage des ressources (les commutateurs, les circuits de donnees, . . .),appelees techniques de commutation.

    Plusieurs techniques de commutation

    I commutation de circuit

    I commutation de messages

    I commutation de paquets

    I commutation de trames

    I commutation de cellules

    8

  • Introduction

    Premiere notion de commutation

    Que necessite la commutation ?

    Plusieurs mecanismes sont necessaires au bon acheminement des donnees :

    I des informations dacheminement ladressage

    I des techniques de selection de route le routage

    I un trafic fluide controle de flux et de congestion

    9

  • Techniques de commutation

    Plan

    1 Introduction

    2 Techniques de commutation

    3 Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    4 Protocole de routage

    5 Adressage et nommage

    6 Gestion des ressources

    10

  • Techniques de commutation

    Reseaux a commutation de circuits

    Construction physique dun circuit entre la source et le destinataire avant toutechange, afin de creer une liaison de bout en bout.

    Caracteristiques generales :

    , respect du sequencement des donnees, bande passante dediee garantie, debit rapide et constant, les commutateurs ne sont concernes que par les protocoles de niveaux 1/ la source et le destinataire doivent avoir le meme debit/ les circuits ne sont pas partages = bloquages possibles

    11

  • Techniques de commutation

    Reseaux a commutation de paquets

    Les messages provenant de la couche superieure sont decoupes en fragmentsappeles paquets, puis sont envoyes sur le reseau a commutation de paquets.

    Chaque noeud recevant un paquet lenregistre puis le reemet(store-and-forward) sur la voie adequate.

    Chaque paquet est achemine dans le reseau independamment du precedant.

    12

  • Techniques de commutation

    Reseaux a commutation de paquets

    Caracteristiques generales :

    , Les circuits sont partages, les paquets sont multiplexes par les noeuds

    , Si un lien internoeud est occupe, le paquet est memorise jusqua ce quunlien se libere. Une fois le transfert realise, le lien est libere

    / Mais la memorisation des paquets sur les commutateurs/routeurs requiertde la memoire et engendre un ralentissement du temps de transfert

    , la charge du reseau peut etre repartie

    , les mecanismes reseaux sont alleges (controle de flux et reprise sur erreurimpossibles /)

    / non respect du sequencement des paquets, probleme du reassemblage

    / pas de reservation de bande passante possible

    / non adaptee aux applications temps reel

    Ce mode de commutation est utilise dans les reseaux Ethernet.

    13

  • Techniques de commutation

    Reseaux a commutation de paquets : mode connecte

    Afin de combiner les avantages des deux types de commutation, on a imagineun systeme qui dans un reseau a commutation de paquets assure lesequencement des paquets : la commutation de paquets en mode connecte.

    Dans ce mode, une route (appelee circuit) entre la source et la destination estdeterminee a la connexion :

    , tous les paquets dune source vers une destination suivent la meme routeet arrivent dans lordre

    , possibilite de reservation de bande passante

    , controle de flux et reprise sur erreur possibles

    / non resistant a la defaillance

    / gestion des ressources non optimale

    Ce mode de commutation est utilise dans les reseaux X25, FR et ATM.

    14

  • Techniques de commutation

    Comparatif des modes connecte et non connecte

    Criteres mode connecte mode non connecte

    Mise en relation oui non

    Delai de connexion non negligeable non

    Type de circuit permanent aucun

    Allocation de ressources a la connexion non

    Controle de flux possible impossible

    Sequencement des paquets garanti non

    Reprise sur erreur oui non

    Optimisation reseau non lors du routage

    Resistance a la defaillance non oui

    Adressagesimple, label attribuea la connexion

    chaque paquetcontient ladressecomplete de la sourceet la destination

    15

  • Techniques de commutation

    Influence de la taille des paquets

    Noeud 1

    Noeud 2

    Noeud 3

    temps

    message

    Noeud 1

    Noeud 2

    Noeud 3

    4 paquets

    temps

    1 2 3 4

    1

    1

    2

    2

    3

    3

    4

    4

    16

  • Techniques de commutation

    Influence de la taille des paquets avec erreur

    Noeud 1

    Noeud 2

    Noeud 3

    temps

    message

    erreur de transmission

    rmission du message

    Noeud 1

    Noeud 2

    Noeud 3

    temps

    erreur de transmission

    1 2 3 4

    4

    4

    3

    3

    3

    2

    2

    1

    1

    17

  • Techniques de commutation

    Influence de la taille des paquets

    Soit

    I L : longueur du message a envoyer (en bits)

    I p : nb de paquets (le message est coupe en p paquet)

    I N : nb de commutations necessaires pour atteindre le destinataire

    I tp : temps de transmission dun paquet

    I H : donnees protocolaires a rajouter a chaque paquet

    Alors, le temps de transfert total du message (i.e. des L bits) est

    Tp = (L + pH)/D (1 + N/p)

    Commentaires :

    I plus N est petit est plus Tp est petit il est important de rechercher les routes possedant le moins de noeuds

    I la taille de lentete du service reseau influe sur les performences pour L = 1500, p = 100 et n = 5 : ATM (H = 5 ) est presque 2 foisplus rapide que IPv4 (H = 20) et 3 fois plus rapide que IPv6 (H= 40)

    18

  • Techniques de commutation

    Vue globale des differentes techniques de commutation

    IP

    Ethernet

    X25

    ATM

    RNISbande troite

    numris

    FR

    RTC

    commutation

    de paquets

    mode circuit virtuel

    de circuits

    mode datagramme

    Paquet de lg variable

    paquet de lg fixe

    correction d'erreurs chaque noeud

    correction d'erreurs de bout en bout

    bonne qualitde service

    mdiocre qualit de service mais assez

    facile amliorer

    mdiocre qualit de service et

    difficile amliorer

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  • Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    Plan

    1 Introduction

    2 Techniques de commutation

    3 Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    4 Protocole de routage

    5 Adressage et nommage

    6 Gestion des ressources

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  • Acheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    Lacheminement dans les reseaux a commutation de paquets

    Dans un reseau, acheminer les informations signifie assurer le transport desunites de donnees de leur point dentree vers un point de sortie du reseaudesigne par son adresse.

    Ce processus necessite lelaboration de techniques permettant de decider delitineraire a suivre. Lensemble de ces techniques constitue le routage.

    En pratique, chaque noeud recevant un paquet va decider localement vers quelnoeud suivant le paquet sera transfere. Ainsi, de proche en proche, le transfertdu paquet sera assure de la source jusquau destinataire.

    Informations necessaires a chaque noeud pour prendre la bonne decision :I chaque paquet doit contenir une information precisant son destinataireI une table dacheminement enregistree sur le noeud, construite a partir

    dun algorithme de routage. La table dacheminement explicite pourchaque destinataire comment latteindre et avec quel cout. Cette table estdonc generalement consituee de trois champs :

    21

  • Acheminement dans l