Cours n° 4
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Cours n° 4 Couche réseau. Sommaire. 1 . Modes de commutation 2 . Algorithmes de routage Algorithmes statiques Algorithmes dynamiques 3 . Contrôle de la congestion Boucle ouverte Boucle fermée. routeur/commutateur. src. réseau local. réseau local. dst. INTRODUCTION Principes.

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Cours n° 4 Couche réseau

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Presentation Transcript


Cours n 4 couche r seau

Cours n° 4Couche réseau


Sommaire

Sommaire

  • 1. Modes de commutation

  • 2. Algorithmes de routage

    • Algorithmes statiques

    • Algorithmes dynamiques

  • 3. Contrôle de la congestion

    • Boucle ouverte

    • Boucle fermée


Cours n 4 couche r seau

routeur/commutateur

src

réseau local

réseau local

dst

INTRODUCTION

Principes

Transmission entre 2 machines non nécessairement connectés

Données sont fractionnées en paquets.

Transmission indirecte par l’intermédiaire de routeur/commutateur


Cours n 4 couche r seau

message

paquet

trame

INTRODUCTION

Description

couche transport

couche transport

message

couche réseau

couche réseau

couche réseau

paquet

couche liaison

couche liaison

couche liaison

trame

couche physique

couche physique

couche physique

Emetteur

Routeur

Récepteur


Cours n 4 couche r seau

INTRODUCTION

Description

Sur la machine sourceRécupération par la couche réseau des messages de la couche transport

Construction pour chaque message d’un (ou de plusieurs) paquet(s),

Envoi par la couche réseau de chaque paquet à la couche liaison.

Sur chaque machine intermédiaire

Récupération par la couche réseau des paquets de la couche liaison,

Construction d’un nouveau paquet pour chacun d’entre eux

Envoi par la couche réseau de chaque paquet à la couche liaison.

Sur la machine destination,

Récupération par la couche réseau des paquets de la couche liaison,

Extraction des données de chaque paquet et envoi des messages à la couche transport


Cours n 4 couche r seau

1. MODES DE COMMUNICATION

Principes

Mode de comunication

Méthode d’acheminement des informations du paquet à la bonne destination à travers le réseau

Circuit virtuel

Constitution d’une connexion entre réseaux locaux différents par utilisation successive de réseaux intermédiaires

Mode de communication connecté

Circuit virtuel calculé et établi à chaque connexion préalablement à tout envoi,

Ajout à chaque paquet d’une référence représentant le numéro du circuit virtuel

Mode de communication non connecté

Pas de circuit virtuel

Route calculée pour chaque paquet

Ajout à chaque paquet de l’adresse de destination


Cours n 4 couche r seau

1. MODES DE COMMUNICATION

Fonction de commutation

Aiguillage du trafic établissant un circuit virtuel temporaire

Approche des opérateurs des réseaux de télécommunication

Calcul d’une route au moment de la connexion

Transmission de tous les paquets d’un message par cette routemode connecté

Equipement réseau spécialisé permettant la fonction commutation commutateur

Gain en qualité de service de la commutationPas de calcul d’une route pour chaque paquet

Pas de perte de l’ordre des paquets

Adaptée aux réseaux fiables

Perte du message complet en cas de panne d’un commutateur

Prix élevé du service


Cours n 4 couche r seau

1. MODES DE COMMUNICATION

Fonction de routage

Aiguillage du trafic établissant une route à chaque paquet du message

Approche des opérateurs des réseaux informatiques

Transmission possible des paquets par des routes différentesmode non connecté

Equipement réseau spécialisé permettant la fonction de routage routeur

Adaptée aux réseaux peu fiables

Choix d’une autre route en cas de panne d’un routeur

Perte en qualité de service du routage Entrelacement possible des paquetsPerte de paquet

Remise en ordre et demande de retransmission à la charge de l’utilisateur

Prix faible du service


Cours n 4 couche r seau

2. ALGORITHMES DE ROUTAGE

Problématique

Choix des points intermédiaires entre deux machines

Problème de théorie des graphes

Src

Dst


Cours n 4 couche r seau

2. ALGORITHMES DE ROUTAGE

Solution logicielle

Logiciels intégrés dans l’équipement réseau

Décision d’aiguillage à partir d’une table de routage

choix de la ligne de sortie pour la retransmission d’un paquet entrant

Commutateur : décision prise au cours de l'établissement du circuit virtuel

Routeur : décision prise pour chaque paquet entrant

Table de données de routage

Entrée par adresse du réseau de destination

port de sortie correspondant,nom du prochain équipement réseau (routeur/commutateur),métrique, …

Métrique

Nombre de points intermédiaires (hops) du réseau à franchir pour atteindre le réseau de destination

Temps évalué de la durée de transmission jusqu’au réseau de destination

Coût financier estimé de la transmission


Cours n 4 couche r seau

2. ALGORITHMES DE ROUTAGE

Caractéristiques

Propriétés

Exactitude Bonne évaluation de la métrique

Justice service équilibré entre tous les usagers

Robustessecapacité d'adaptation aux pannes et changement de topologie

Simplicitétaille mémoire du logiciel et des données

Classes d’algorithme

Algorithmes statiques (ou non adaptatifs)Calcul d’une route optimale unique entre deux réseaux

Algorithmes dynamiques (ou adaptatifs)Prise en compte des modifications de trafic et de topologie,Modifications des tables de routage


Cours n 4 couche r seau

2.1 ALGORITHMES STATIQUES

Algorithme du plus court chemin (1/4)

Calcul des plus courts chemins entre tout couple de routeurs

Codage en terme de théorie des graphes

Soit G = (N,A,V) un graphe orienté pondéré défini par :

un ensemble N de nœuds représentant les routeursun ensemble A d'arcs représentant les routeurs reliés entre euxun ensemble V de valeurs représentant les métriques entre routeurs reliés entre euxRecherche du plus court chemin entre deux noeuds

Utilisation de la méthode de Dijkstra (1959)

Algorithme glouton (greedy)

Construction incrémentale de la solution

Choix à chaque étape de la direction la plus prometteuse

Construction d’une table de routage pour chaque routeur


Cours n 4 couche r seau

Méthode de Dijkstra

2.1 ALGORITHMES STATIQUES

Algorithme du plus court chemin (2/4)

pour chaque n de N Distance(n) := infini; fin pour

M1 := {n0}; M2 := {};Distance(n0) := 0;

pour chaque arc(n0, n) de A avec n de N

Distance(n) := V(n0, n); M2 := M2 UNION {n}

fin pour

tant que l'ensemble M2 n'est pas vide

choisir le n de M2 avec Distance(n) minimal

M2 := M2 \ {n}

M1 := M1 UNION {n}

pour chaque arc (n, ns) de A avec n,ns de N

M3 := N \ ( M1 UNION M2)

si ns dans M3 alors

M2 = M2 UNION {ns}

Distance(ns) := Distance(n) + V(n, ns);

sinon si Distance(ns) > Distance(n) + V(n, ns) alors

Distance(ns) := Distance(n) + V(n, ns)

fin si

fin pour

fin tant que


Cours n 4 couche r seau

Exemple

2

2

4

1

1

1

3

4

3

2

6

3

1

3

2.1 ALGORITHMES STATIQUES

Algorithme du plus court chemin (3/4)

Construction de la table de routage du routeur 1

n=2

n=4

n=3


Cours n 4 couche r seau

Tables de routage

2.1 ALGORITHMES STATIQUES

Algorithme du plus court chemin (4/4)

Construction des tables de routage


Cours n 4 couche r seau

2.1 ALGORITHMES STATIQUES

Autres algorithmes

Méthode de l’inondation (flooding)

Emission sur chaque ligne de sortie (excepté sur la ligne d'arrivée) de chaque paquet

Ajout d’un compteur de sauts dans chaque paquetinitialisation à une valeur maximale

Décrémentation du compteur à chaque saut

Gestion par le routeur de la liste des paquets déjà traités

Elimination d’un paquet déjà rencontré ou en cas de compteur nul

Routage fondé sur le flux

Algorithme utilisant à la fois la topologie et la charge des lignes de communications

Connaissance a priori du trafic moyen de chaque ligne

Stabilité du trafic indispensable (réseau propriétaire)

Prise en compte du temps d’attente de traitement d’un paquet

utilisation de la théorie des files d’attente


Cours n 4 couche r seau

2.2 ALGORITHMES DYNAMIQUES

Principes

Echange local d’information globale

Routage à vecteur de distance

Mesure de la distance (temps de transmission) avec ses voisins

Envoi par chaque routeur de sa table de routage à ses voisins

Mise à jour des tables de routage des voisins

Protocole RIP (Routing Information Protocol) du réseau Internet

Echange global d’information locale

Routage à état de lien

Découverte des routeurs voisins et mesure de la distance à ses voisins

Construction d’un paquet spécial contenant ces informations

Envoi du paquet spécial à tous les routeurs

Calcul de la table de routage à partir des informations des paquets reçus

Protocole OSPF (Open Shortest Path First) utilisé du réseau Internet


Cours n 4 couche r seau

3. CONTRÔLE DE LA CONGESTION

Description

Facteurs de la congestion

Performance des processeurs des routeurs

Trafic trop important en entrée par rapport aux capacités des lignes en sortie

Taille insuffisante des files d’attente des routeursperte de paquets

Phénomène de congestion

Auto-entretien et aggravationréémission des paquets perdusDiminution des performances puis arrêt total des transmissions

Propagation en amontblocage des acquittements


Cours n 4 couche r seau

3.1 APPROCHE BOUCLE OUVERTE

Principes et algorithmes

  • Prévention structurelle de la congestion

  • Résolution des problèmes lors de la phase de conceptionPas de correction en phase d’utilisation

  • Canalisation du trafic (traffic shaping)

  • Régulation de la vitesse d'écoulement des donnéesélimination des saccades

  • Algorithme du seau percéPlacement en file d’attente de tout paquet en sortieFile d’attente pour chaque sortie du routeur,

  • Envoi périodique des paquets en tête de leur file d’attente

  • Transformation d’un flux irrégulier en flux régulier

  • Approche adaptée aux réseaux propriétaires


Cours n 4 couche r seau

3.2 BOUCLE FERMEE

Description

Méthode de rétroaction

Résolution des problèmes lors de l’apparition de la congestion

Détection de la congestion

Pourcentage de paquets détruits

Longueur des files d'attente

Nombre de paquets hors délai et à retransmettre

Temps moyen d'acheminement des paquets

Envoi de l’alerte de congestion

Définition rapide d’un plan global d’action

Envoi de paquets spéciaux aux routeurs accessibles choisis

Action des routeurs

Réduction du trafic en sortie

Délestage par reconfiguration des tables de routage


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