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La couche Réseau IP

Master MIAGEEC Réseaux

EmmanE

E Hyon

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Fonctions de la couche réseau Transport de paquets de l’host

émetteur vers le récepteur Les protocoles de couche réseau

sont dans chaque host et routeur

Trois fonctions importantes : Détermination du chemin : route

prise par les paquets de la source au dest. Algorithmes de routage

Commutation : aiguiller les paquets de l’entrée du routeur vers la sortie appropriée

Établissement d’appel : dans certains réseaux, avant le transfert des données

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

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Le service réseau : quel modèle ?

Modèle de service Les caractéristiques du

service fourni par le “canal” qui transporte les paquets de l’émetteur au récepteur

Garantie de BP ? Préservation du délai inter-paquet

? Remise de paquets sans perte ? Remise de paquets en séquence ? Informations de congestion pour

l’émetteur ?

? ??circuit virtuel

ou datagramme ?

L’abstraction la plus importante

fournie par la couche réseau :

abs

trac

tion

de

serv

ice

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“chemin établi dans le réseau entre la source et la destination”

Circuits virtuels (ex: ATM, X25)

Établissement d’appel, pour chaque appel avant que le flux de données commence

Chaque paquet porte l’identifiant du CV (et non l’ID de l’host destination)

Chaque routeur sur le chemin maintient l’“état” de chaque connexion Les connexions TCP impliquent uniquement les deux

systèmes terminaux Des liens, des ressources routeur (BP, buffers) peuvent être alloués au CV

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Datagramme : le modèle Internet

Pas d’établissement d’appel routeurs: pas d’état sur les connexions

Pas de concept de “connexion” au niveau réseauLes paquets sont routés d’après l’ID host destination

Les paquets d’une paire identique (source-dest) peuvent emprunter des routes différentes

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

1. Send data 2. Receive data

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Le modèle de service Internet(IP)

NetworkArchitecture

Internet

ServiceModel

best effort

Bandwidth

none

Loss

no

Order

no

Timing

no

Congestionfeedback

no (inferredvia loss)

Guarantees ?

Extension possibles du modèle Internet Intserv : fournir des garanties de QoS individualisées pour des

sessions individuelles d’une applicationRéservation de ressources, établissement d’appelGarantie de QoS pour des flux individuels

Diffserv : distinguer des classes de service différentesGarantie de QoS pour des catégories de flux (“profils”)

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La couche réseau dans Internet

table de routage

Ensemble de fonctions implantées dans les hosts et les routeurs

Protocoles de routage•Sélection de chemins•RIP, OSPF, BGP

Protocole IP •Conventions d’adressage•Format de datagramme•Conventions de manip de paquets

Protocole ICMP •Remontée d’erreur•“signaling” des routeurs

Couche transport : TCP, UDP

Couche liaison

Couche physique

Coucheréseau

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Routage

Utilisation de l’algorithmique de graphes pour définir les algorithmes de routage

Les nœuds du graphe sont les routeurs

Les arêtes du graphe sont les liens physiques

Le coût d’un lien : délai, coût €, ou niveau de congestion

But: déterminer le “bon” chemin(suite de routeurs) à travers

le réseau de la source à la dest.

Protocole de routage

A

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5

“bon” chemin : Chemin au coût le moins

élevé Mais autres définitions

possiblesRègles de gestion

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Routage (2)

Les algorithmes de routagesservent à déterminer la

table de routage.

Indique la meilleure liaison à utiliser (le prochain routeur à utiliser), afin de transférer des données vers un noeud.

Table de routage

A

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5

Dest prochain noeud

B BD DE DC D

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Classification des algo de routageInformation globale ou

décentralisée ?Globale Tous les routeurs ont une info

complète de la topolgie et des coûts des liens

Diffusion des info à tous les nœuds

Algorithmes “état de lien”Décentralisée Un routeur a les info sur ses

voisins (routeurs qui lui sont physiquement rattachés)

Processus itératif de calcul, échange d’info entre voisins

Algorithmes “vecteur de distance”

Statique ou dynamique ?Statique Les routes ne changent pas

fréquemment Intervention humaine

Dynamique Les routes changent

MAJ périodique En réponse aux

changements des coûts des liens (fct du trafic ou de la topologie)

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Algorithme “état de lien”(link state)

Algorithme de Dijkstra Topologie réseau et coûts des liens

connus de tous les nœuds “link state broadcast” Tous les nœuds ont la même

info Calcule les chemins les moins chers

d’un nœud (“source”) à tous les autres

Fournit la table de routage de ce nœud

Itératif : après k itérations, connaît le chemin de moindre coût vers k destinataires

Notation: c(i,j): coût du lien entre nœud i et

j. Infini si i et j ne sont pas voisins

D(v): coût actuel du chemin de la source à dest. v

p(v): nœud prédécesseur de v sur le chemin de la source à v

N: ensemble des nœuds pour lesquels le chemin de moindre coûts est connu

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Exemple de l’algorithme de Dijkstra

A

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5

Step012345

start NA

ADADE

ADEBADEBC

ADEBCF

D(B),p(B)2,A2,A2,A

D(C),p(C)5,A4,D3,E3,E

D(D),p(D)1,A

D(E),p(E)infinity

2,D

D(F),p(F)infinityinfinity

4,E4,E4,E

Le parcours des prédécesseurs d’un nœud vers la source donne le chemin = TABLE de ROUTAGE de ce nœud

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Algorithme “Vecteur de distance”

itératif continue jusqu’à ce que

plus aucun nœud n’échange de l’info.

self-terminating: pas de “signal” de fin

asynchrone Les nœuds n’ont pas

besoin d’échanger des info et d’itérer en étapes verrouillées

distribué chaque nœud ne

communique qu’avec ses voisins directs (nœuds qui lui sont attachés)

Aucun nœud n’a l’information globale

Table de Distance Chaque nœud a la sienne Une rangée par destination possible Une colonne pour chaque voisin du

nœud Exemple : nœud X, pour dest. Y via

voisin Z :

DX (Y,Z)distance de X vers Y, via Z comme prochain saut

c(X,Z) + minw {DZ (Y,w)}

=

=

Coût minimal de Z à Y

Algorithme de Bellman-Ford

DX (Y,Z)

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Dans chaque noeud

Itératif, asynchrone Chaque itération locale générée

par : Le changement de coût d’un

lien local La réception d’un message

d’un voisin (son chemin de coût minimal a changé)

Distribué Chaque nœud notifie ses

voisins uniquement quand son chemin de coût minimum vers une destination a changé

Les voisins préviendront les voisins si nécessaire

Un noeud ne connaît pas les coûts des liens qui ne lui sont pas adjacents, il ne connaît que le coût du chemin

attend (changement de coût local ou msg d’un voisin)

recalcule sa table de distance

Si le chemin de coût minimum a changé pour une quelconque

destination, prévient les voisins

Chaque nœud

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Table de Distance : Exemple

A

E D

CB7

81

2

1

2

DE (C,D) c(E,D) + minw{DD (C,w)}== 2+2 = 4

DE (A,D) c(E,D) + minw {DD (A,w)}== 2+3 = 5

DD (x,y) donné par les voisinsLe calcul du min est fait de proche en proche

Boucle par E !

Distance de E vers C via D

Distance de E vers A via D

Distances obtenues par voisins

D ()

A

B

C

D

A

1

7

6

4

B

14

8

9

11

D

5

5

4

2

Ecoût de destination via

dest

inat

ion

Prochain nœud sur le chemin

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De la table de distance à la table de routage

D ()

A

B

C

D

A

1

7

6

4

B

14

8

9

11

D

5

5

4

2

Ecoût de destination via

dest

inat

ion

DE ()

A

B

C

D

A,1

D,5

D,4

D,2

Lien de sortie, coût

dest

inat

ion

Table de Distance de E Table de Routage de E

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Comparaison entre LS et DV

Complexité en MessageOn suppose : LS: avec n noeuds, et E liens,

O(nE) msg envoyés à chaq. fois DV: échange juste entre voisins

Vitesse de convergence LS: O(n**2)

mais il y a des oscillations DV: temps de convergence

varie : en cas de boucles de

routage en cas de problèmes de

“count-to-infinity”

Robustesse : Que se passe-t-il en cas de problèmes avec des routeurs ?

LS: noeuds informent des coûts

de liens incorrects chaque noeud calcule slt sa

propre tableDV:

noeuds informent de coûts de path incorrects

La table d'un noeud est utilisée par les autres

erreur se propage à travers le réseau

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Routage hiérarchique

échelle: 50 millions de destinations :

Impossible de stocker dans les tables de routage !

L’échange des tables de routage inonderait les liens !

Autonomie administrative internet = réseau de réseaux Chaque admin réseau peut

vouloir contrôler le routage dans son propre réseau

Jusqu’ici, étude “théorique” du routage Tous les routeurs sont identiques Le réseau est “plat” … pas vrai en réalité

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2007-2008 19

Routage hiérarchique Classer les routeurs en

régions, “Autonomous Systems” (AS)

Les routeurs d’un même AS ont le même protocole de routage

Protocole de routage “intra-AS”

Les routeurs de différents AS peuvent utiliser des protocoles de routage intra-AS différents

Routeurs spéciaux dans un AS Exécutent le protocole de

routage intra-AS comme les autres routeurs de l’AS

aussi responsable de router vers des destinations hors AS

Exécutent le protocole de routage inter-AS avec d’autres routeurs passerelles

Routeurs passerelles

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Routage Intra-AS and Inter-ASGateways (passerelles)

•Assurent le routage inter-AS entre elles•Assurent le routage intra-AS avec les autres routeurs de leur AS

routage inter-AS, intra-AS dans la

gateway A.c

Couche réseauCouche liaison

Couche physique

a

b

b

aaC

A

Bd

A.aA.c

C.bB.a

cb

c

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Routage Intra-AS and Inter-AS

Host h2

a

b

b

aaC

A

Bd c

A.aA.c

C.bB.a

cb

Hosth1

Routage Intra-ASdans l’AS A

Routage Inter-AS entre A et B

Routage Intra-AS dans l’AS B

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Le routage dans InternetInternet consiste en un ensemble d’Autonomous Systems (AS) interconnectés

Deux niveaux de routage Intra-AS: l’administrateur est responsable des choix Inter-AS: standard unique

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Routage Intra-AS Connu également comme Interior Gateway Protocols (IGP)

Quelques IGPs bien connus

RIP: Routing Information Protocol

OSPF: Open Shortest Path First

IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco propr.)

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2007-2008 24

RIP ( Routing Information Protocol)Algorithme de vecteur de Distance Inclus dans la distribution BSD-UNIX en 1982Métrique de Distance : # de sauts (max = 15 sauts)

Vecteurs de Distance : échangés toutes les 30 sec via un “Response Message” (ou “advertisement”)

Chaque advertisement : route jusqu’à 25 réseaux de destination

Utilise UDP (Les messages sont encapsulés dans des segments UDP)

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RIP (Routing Information Protocol)

Destination Network Next Router Num. of hops to dest. w A 2

y B 2 z B 7

x -- 1…. …. ....

w x y

z

A

C

D B

Table de routage de D

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2007-2008 26

RIP: résolution des problèmes Si aucun advertisement reçu au bout de 180 sec --> le

voisin/lien déclaré HS Les routes via ce voisin sont invalidées De nouveaux advertisements sont envoyés aux voisins Qui a leur tour envoient de nouveaux advertisements

(si leur table est affectée) L’info de rupture du lien se propage rapidement à

tout le réseau

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Traitement des tables de routage RIPLes tables de routage RIP sont gérés par un processus de niveau application appelé route-d (daemon)

Les advertisements sont envoyés dans des segments UDP, périodiquement

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2007-2008 28

OSPF (Open Shortest Path First)

Protocole “open”: description est disponible publiquement Utilise un algorithme à état de lien

Transmission des paquets décrivant les états des liens. permet à chaque noeud de construire sa carte de la topologie du

réseau. Détermination des routes par l'algorithme de Dijkstra’s

Les messages (advertisement) OSPF comportent des entrées uniquement pour chaque routeur voisin (et non pour ensemble du réseau)

Advertisements sont disseminés à tout l'AS (via flooding : routeur envoie à ces voisins qui retransmettrent à leur voisins etc...)

Utilise directement IP (ses msg sont encapsulés dans des datagrammes)

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2007-2008 29

OSPF caractéristiques “avancées” (pas dans RIP)

Security: all OSPF messages authenticated (to prevent malicious intrusion);

Multiple same-cost paths allowed (only one path in RIP) For each link, multiple cost metrics for different TOS

(eg, satellite link cost set “low” for best effort; high for real time)

Integrated uni- and multicast support: Multicast OSPF (MOSPF) uses same topology data base as OSPF

Hierarchical OSPF in large domains.

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OSPF Hiérarchique

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OSPF Hierarchique II

Two-level hierarchy: domaine local, backbone (réseau fédérateur). Pour Chaque domaine local

Avertissements Link-state seulement dans domaine Chaque noeuds a une vue detaillée de la topologie du domaine; mais connait seulement la direction (shortest path) vers des réseaux d'autres domaines.

Routeurs frontalier (Area border routers): appartient à un domaine local et au réseau fédérateur.

Routeurs fédérateur (Backbone routers) : Routage OSPF limité au « backbone ». Transmission des infos aux routeurs qui ne sont pas dans reseau fédérateur

Boundary routers: connection vers d'autres ASs.

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2007-2008 32

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

CISCO proprietary; successor of RIP (mid 80s) Distance Vector, like RIP several cost metrics (delay, bandwidth, reliability, load etc) uses TCP to exchange routing updates Loop-free routing via Distributed Updating Alg. (DUAL)

based on diffused computation

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Routage Inter-AS

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2007-2008 34

Routage Internet inter-AS : BGP BGP (Border Gateway Protocol): Le standard de facto Protocole Path Vector :

Similaire au protocole Distance Vector, mais propagation de chemin (path) plutôt que de coût

Chaque passerelle (Border Gateway) diffuse à ses voisins (ses pairs) le chemin complet (i.e, la séquence d’ASs) jusqu’à une destination

Par exemple, la passerelle X diffuse à ses pairs que le chemin de X vers une destination Z est :

Path (X,Z) = X,Y1,Y2,Y3,…,Z

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2007-2008 35

Routage Internet inter-AS : BGP

Hypothèse : la passerelle X envoie son chemin à son pair, la passerelle W

W peut sélectionner ou non ce chemin Raisons : coût, politique (ne pas router via des AS

concurrents), prévention de boucle.Si W retient le chemin mentionné par X, alors :

Path (W,Z) = w, Path (X,Z)Note : X peut contrôler le trafic entrant en contrôlant les annonces de route à ses pairs Ex : X ne veut pas router le trafic via Z => il ne fera

aucune annonce de route à destination de Z

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2007-2008 36

Pourquoi un routage différent Intra- et Inter-AS ?

Politique Inter-AS: admin veulent contrôler comment leur trafic

est routé et qui emprunte les routes de leur réseau Intra-AS: une seule admin, donc pas de décisions

“communautaires” à prendreÉchelle Le routage hiérarchique permet d’économiser sur la

taille des tables et de réduire le trafic de MAJPerformance Intra-AS: peut de focaliser sur les performances Inter-AS: la politique domine sur les performances

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2007-2008 37

Le protocole internet (IP)Protocole de couche 3 (couche réseau)Implanté dans les hosts et les routeursService de transfert de datagramme sans connexion

Pas de route unique pour tous les datagrammes d’une même TPDU

Non fiable Pas de séquencement => pas de vérification de déséquencement =>

pas de détection de perte => pas de retransmission sur perte Pas de contrôle de flux Pas de multiplexage (pas de connexions multiples sur une liaison

puisque mode non connecté)Service d’acheminement des datagrammes « best effort »

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2007-2008 38

Adressage IP : introduction adresse IP : identifiant

(sur 32-bits) de l’interface d’un host/routeur

Interface : “attache” (ou frontière) entre un host/routeur et le lien physique

Les routeurs ont plusieurs interfaces

Un host peut avoir plusieurs interfaces

Les @ IP sont associées aux interfaces, pas à l’host ni au routeur

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001

223 1 11

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2007-2008 39

Adressage IP @ IP :

Une partie id_réseau (bits de poids fort)

Une partie id_local (bits de poids faible)

Qu’est-ce qu’un réseau? (dans une optique adressage IP)

Ensemble des interfaces qui ont leur partie id_réseau de leur @ IP identique

Ensemble des interfaces qui peuvent s’atteindre sans passer par un routeur

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

Réseau formé par l’interconnexion de 3 réseaux IP

(la partie id_réseau est formé des 24 premiers bits de l’@IP)

LAN

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2007-2008 40

Adressage IPComment identifier les

réseaux IP ? Détacher chaque

interface de son routeur, host

Créer des “îles de réseaux isolés”

Sans passage par un routeur

223.1.1.1

223.1.1.3

223.1.1.4

223.1.2.2223.1.2.1

223.1.2.6

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.2

223.1.7.0

223.1.7.1223.1.8.0223.1.8.1

223.1.9.1

223.1.9.2

Réseau formé par l’interconnexion de 6 réseaux

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2007-2008 41

Adresses IP

0Id_réseau Id_local

1110 multicast address

A

D

classe1.0.0.0 to127.255.255.255

128.0.0.0 to191.255.255.255

192.0.0.0 to223.255.255.255

224.0.0.0 to239.255.255.255

32 bitsPar convention, un identificateur local nul n ’est jamais affecté à une machine. Il sert à référencer le réseau lui-même.120.0.0.0 désigne le réseau de classe A d’adresse 120193.50.151.0 désigne le réseau de classe C d’adresse 193.50.151

8 bits 24 bits

16 bits 16 bits

10 Id_réseau Id_localB

24 bits 8 bits

110 Id_réseau Id_localC

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2007-2008 42

Plages d’adresses IP selon les classesClasse plage d’id_réseau plage d’id_localA 1 à 127 0.0.1 à 255.255.254B 128.0 à 191.255 0.1 à 255.254

C 192.0.0 à 223.255.255 1 à 254

Plages d'adresses spéciales 127.0.0.1 @ de bouclage (localhost) et 127.0.0.0 @ locales 0.0.0.0 illégale en tant qu'adresse de destination @ locale 255.255.255.255 adresse de diffusion. Réservées à un usage local

10.0.0.0 — 10.255.255.255 172.16.0.0 — 172.31.255.255 (172.16/12) 192.168.0.0 — 192.168.255.255 169.254.0.0 — 169.254.255.255

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2007-2008 43

Adressage IP : CIDR4 classes d’adresses :

Utilisation inefficace de plages d’adresses Nombre de machines adressables d’une classe B ? D’une classe C ?

CIDR: Classless InterDomain Routing L’id_réseau d’une @ est d’une longueur quelconque Format d’adresse: a.b.c.d/x, avec x = nb de bits de

l’id_réseau

11001000 00010111 00010000 00000000

200.23.16.0/23

Id_localId_réseau

Très lié au subnetting

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2007-2008 44

Adressage de sous-réseaux@IP = id_réseau + id_local id_local

L’identificateur d’une machine (193.50.151.30) Dans certaines organisations, utile de découper l’espace

d’adresses en plusieurs sous-espaces (hiérarchie d’adresses)

Adressage à platEx : 132.12.0.0 : classe B => 216-2 adresses possibles en localAdressage hiérarchique : groupe logique de machines (sous-réseau)

id_local = id_sous-réseau + id_machineEx : 132.12.10.0 132.12.20.0

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2007-2008 45

Sous-réseauxFaire un sous-réseau (subnetter) :

Responsabilité de l’administrateur du site Partitionnement du réseau en espaces d’adressage

distincts (réseaux logiques ou sous-réseaux) Limitation des communications à un sous-réseau Routeur pour passer d’un sous-réseau (un espace

d’adressage) à un autre sous-réseau (un autre espace d’adressage)

Traduction d'adressesRoutage

Masque de subnetting Permet d’extraire les id. réseau et sous-réseau d’une

adresse IP

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2007-2008 46

Extraction id_réseau et sous réseauÀ une @IP est associé un masque@IP ^ masque = permet de séparer les bits de l’@ qui forment l’id_réseau (et sous réseau) de ceux qui forment l’id_machine

Exemples : 192.45.32.10 et 192.45.32.32. Même réseau ?

Id_réseau et sous réseau ? Si je ne connais pas le masque, je ne peux pas répondre

Opération un ET logique, le 1 est filtrant Pour X € [0, 1], 1 ET x = x Pour X € [0, 1], 1 ET x = x

Masque : Sur 32 bits, le nb de bits à 1 dans le masque = le nb de bits qui forment l’id_réseau ds l’@

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2007-2008 47

Valeurs de masque et opérationsValeurs

Classe A, id_réseau : 8 bits => masque = 255.0.0.0 Classe B, id_réseau : 16 bits => masque = 255.255.0.0 Classe C, id_réseau : 24 bits => masque =

255.255.255.0 CIDR /25 : 25 bits => masque = 255.255.255.128

Opérations : Effectuer le ET logique entre 192.45.32.10 et masque de

classe C (idem avec 192.45.32.32). Sont elles dans le même réseau ?

Exercices : 172.30.19.254 et 172.30.61.4 sont-ils dans même

réseaumasque = 255.255.0.0masque = 255.255.240.0

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2007-2008 48

Subnetting : initialisation du masqueUn administrateur récupère un id_réseau auprès de l’ICANN (une classe C, ou B, ou A)

Il doit organiser l’espace d’adressage de ses machines

S’il ne subnette pas, il prend comme valeur de masque la valeur par défaut de sa classe

S’il décide de subnetter, il doit calculer la valeur de masque Combien de sous-réseaux ? Soit NR Pour coder NR en binaire, il faut n bits

=> n bits de poids forts à 1

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2007-2008 49

ExempleSoit une classe C d’id_réseau = 192.168.1.0 (=> id_local = 1 octet, le dernier) Deux sous-réseaux

=> NR = 10 en binaire => n = 2=> 4è octet du masque = 11000000=> masque = 255.255.255.192

On a alors 4 plages d’adresses différentesDe 192.168.1.1 à 192.168.1.63 (réseau 192.168.1.0)De 192.168.1.64 à 192.168.1.127 (réseau 192.168.1.64)De 192.168.1.128 à 192.168.1.191 (réseau 192.168.1.128)De 192.168.1.192 à 192.168.1.255 (réseau 192.168.1.192)

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2007-2008 50

Exercices Une classe A, id_réseau = 10.0.0.0 Quel est le masque et quelles sont les plages d’@

Pour deux sous-réseaux ? Pour 4 sous-réseaux ?

Soient 4 machines d’@ 10.99.43.27, 10.163.12.254, 10.189.12.27, 10.126.43.250 On veut que 10.99.43.27 et 10.163.12.254 soient dans le même

espace d’@, distinct de 10.189.12.27, 10.126.43.250 qui seront dans un autre

Quelle est la valeur du masque ? Même question si on veut que les machines soient chacune dans des

espaces d’@ distincts

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2007-2008 51

Acheminement d’un datagramme

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

BE

Dest. Net. next router Nhops

223.1.1.0 1223.1.2.0 223.1.1.4 2223.1.3.0 223.1.1.4 2

Table de routage de A Acheminement = prendre un

datagramme, regarder son @ de destination, consulter une table de routage et envoyer le datagramme dans la destination déterminée par cette table

Routage = procédé par lequel les tables sont construites

Acheminement vs routage

Datagramme IP… @IP

source @IP dest données

Ces champs du datagramme restent inchangés, pendant son parcours de S à D

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2007-2008 52

Acheminement d’un datagramme

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

BE

Partant de A, un datagramme est adressé à B :

id_réseau de B ? Application du masque

Même id_réseau que celui de A, A et B sont sur le même réseau

Table de routage : même réseau, 1 saut => direct

IP délivre le datagramme à l’interface et la couche liaison l’enverra directement à B

B et A sont directement connectés

Dest. Net. next router Nhops

223.1.1.0 1223.1.2.0 223.1.1.4 2223.1.3.0 223.1.1.4 2

… 223.1.1.1 223.1.1.3 données

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2007-2008 53

Acheminement d’un datagramme

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

BE

Dest. Net. next router Nhops

223.1.1.0 1223.1.2.0 223.1.1.4 2223.1.3.0 223.1.1.4 2

Partant de A, dest. E: Chercher l’id_réseau de E E sur un réseau différent

A, E pas directement attachés

Table de routage : prochain saut vers E : routeur 223.1.1.4

IP délivre le datagramme à l’interface et la couche liaison l’envoie au routeur 223.1.1.4

Le datagramme arrive à 223.1.1.4

Suite …

223.1.1.1 223.1.2.3… données

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2007-2008 54

Acheminement d’un datagramme

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

BE

Arrivée à 223.1.1.4, à destination de 223.1.2.2

Chercher l’id_réseau de E E sur le même réseau que

l’interface du routeur 223.1.2.9 routeur, E directement attaché

IP délivre le datagramme à l’interface 223.1.2.9 et la couche liaison l’enverra directement 223.1.2.2

Le datagramme arrive à 223.1.2.2!!!

network router Nhops interface

223.1.1.0 - 1 223.1.1.4 223.1.2.0 - 1 223.1.2.9

223.1.3.0 - 1 223.1.3.27

Dest. next

223.1.1.1 223.1.2.3… données

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2007-2008 55

Applications :

Table de routage : Sur miage03, commande netstat -r

Sur miage03, commande netstat -rn

Configuration manuelle d'un réseau. Champs à remplir Adresse

Masque

Passerelle

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2007-2008 56

Obtention d’adresses IPPour un utilisateur

Partie id_local :Codée en dur par l’administrateur système dans un fichier

DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: obtention dynamique d’adresses : L’host diffuse un message “DHCP discover” Le serveur DHCP répond par un msg “DHCP offer” L’host demande une @ IP : msg “DHCP request” Le serveur DHCP envoie l’@ : msg “DHCP ack”

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2007-2008 57

Obtention d’adresses IPPour un ISP

Q: où l’ISP se procure-t-il un bloc d’adresses?R: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

Allocation d’adresses Gestion du DNS Assignation des noms de domaine, résolution des conflits

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2007-2008 58

Obtention d’adresses IPPour un ISP

Id_réseau :Obtenir une portion de l’espace d’adresses alloué aux ISP :

ISP's block 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20

Organization 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23

Organization 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23

Organization 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. ….

Organization 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23

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2007-2008 59

Addressage Hierarchique : agrégation de route

“Send me anythingwith addresses beginning 200.23.16.0/20”

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organization 0

Organization 7Internet

Organization 1

ISPs-R-Us “Send me anythingwith addresses beginning 199.31.0.0/16”

200.23.20.0/23Organization 2

...

...

Adressage hiérarchique permet une utilisation efficace pour le routage,de l'information

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2007-2008 60

Hierarchical addressing: more specific routes

Le FAI-R-Us alloue une route plus spécifique vers l' Organization 1

“Send me anythingwith addresses beginning 200.23.16.0/20”

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organization 0

Organization 7Internet

Organization 1

ISPs-R-Us “Send me anythingwith addresses beginning 199.31.0.0/16or 200.23.18.0/23”

200.23.20.0/23Organization 2

...

...

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2007-2008 61Organisation des réseaux et sous réseaux

Zone démilitarisée" (DMZ) Serveurs devant être accessibles depuis l'exterieur

(internet) et l'interieur (réseau interne).Serveurs de mail, Serveurs web.....

DMZ zone grise composée d'un réseau physique avec des serveurs.

Zone tampon entre l'exterieur et l'intérieurCloisonnement à l'intérieur d'un réseau

A l'aide de pare-feux Différents niveaux de sécurité

Réseaux accessibles à un groupe de personnes particulierAccès à des applications

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2007-2008 62

Translation d'adressesNAT (network adress translation)

NAT permet à un ou plusieurs hôtes de partager la même adresse IP = partage de connexionLes synonymes sont SNAT ou Masquerade (masquage/usurpation)

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2007-2008 63

Sécurité et pare feu

Pare-feu (firewall) Le pare-feu est un système qui gère l'accès des

PDU (le plus souvent de couche 3) échangées avec le réseau (physionomiste).

Intermédiaire entre réseau local et réseaux externes.

Filtrage selon un certain nombre de règles : rejet, acceptation, blocage, transfert

basés sur en-têtes des datagrammes IP (adresses source et destination, TOS/DSCP/ECN, TTL, protocole, etc.).

Sous linux : IPtables

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2007-2008 64

Format du datagramme IPCompléments sur IP

VersionLong.entête

Type de service(QoS)

Long. totale (entête + données)Max : 216 octets, gnlt 576 octets

Identification (du fragment) Flags Position du fragment

Durée de vie (TTL : Time To Live) Protocole Checksum de l'entête

Adresse IP de la station source

Adresse IP de la station destinataire

Options (facultatif, taille variable) Bourrage

Données (TPDU)

0 8 16 31

Entête : minimum 20 octets, maximum 64 octets

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2007-2008 65

IP : Fragmentation/réassemblage Fragmentation :

adaptation de la taille d’un datagramme à la taille du champ de données d’une trame

Les liens physiques n’ont pas tous la même longueur de champ de données de trame

MTU (Maximum Transfert Unit) :taille maximale du champ de données des trames d’un lien

Ethernet : MTU = 1500 octets

reassemblage

fragmentation: in: un grand datagrammeout: 3 petits datagrammes

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2007-2008 66

Rôle de IP selon l'implantation IP implanté dans les hosts et dans les routeurs Dans un host, IP gère l’envoi/la remise des TPDU Envoi : La couche 4 délivre à IP une TPDU

IP construit un datagramme encapsulant la TPDU, calcule le checksum, fragmente si nécessaire et décide de l’acheminement

IP délivre le datagramme à l'interface réseau Remise : L’interface remet à IP un datagramme

IP vérifie le checksum, s’il est mauvais, IP rejette le datagramme, effectue le réassemblage s'il y a lieu, délivre les données (TPDU) à la couche 4

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2007-2008 67

Rôle de IP dans un routeurDans un routeur, IP effectue l’acheminement du datagramme entre les sous-réseaux Vérification du checksum, si mauvais, jeter le

datagramme Vérification de la durée de vie, si expirée, jeter le

datagramme Fragmenter le datagramme si nécessaire Décider de  l’acheminement Reconstruire un nouvel en-tête Délivrer le datagramme à l'interface réseau (couche 2)

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2007-2008 68

Vue générale de l’architecture d’un routeurRouteur : Deux fonctions clés

Exécuter les algo/protocoles de routage (RIP, OSPF, BGP) Commuter les datagrammes d’un lien entrant vers un lien

sortant

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2007-2008 69

Type Code description0 0 echo reply (ping)3 0 dest. network unreachable3 1 dest host unreachable3 2 dest protocol unreachable3 3 dest port unreachable3 6 dest network unknown3 7 dest host unknown4 0 source quench (congestion control - not used)8 0 echo request (ping)9 0 route advertisement10 0 router discovery11 0 TTL expired12 0 bad IP header

ICMP: Internet Control Message Protocol Utilisé par les hosts, routeurs,

et passerelles pour communiquer de l’information de couche réseau

Report d’erreur: host inatteignable, réseau, port, protocole

request/reply echo (utilisé par ping)

Protocole “sur” IP : Les msgs ICMP sont acheminés

dans des datagrammes IP Message ICMP : type, code

plus les 8 premiers octets du datagramme IP cause d’erreur

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IPv6 Motivation initiale: Espace d'adresse 32-bit completement alloué entre 2008 et 2018.

Motivations Additionelles : Format header améliorent vitesse

processing/forwarding Changements header facilitent QoS Nouvelles adresse “anycast” : route vers

“meilleures” des différents serveurs repliqués Format datagramme IPv6 :

Header de longueur fixe 40 octets Pas de fragmentation qui soit permise

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Adresses IPv6Fonctionnement : Une adresse Ipv6 joue donc le même rôle qu'une adresse IPv4

Format: Une adresse IPv6 est longue de 16 octets, soit 128

bits (4 octets (32 bits) pour IPv4). Soit environ 10^40 adresses

Notation : écriture hexadécimale Séparation en 8 groupes de 16 bits. 4 bits = 1 caractère hexadecimal (2^4=16) Ce qui donne 8 groupes de 4 lettres Groupes sont séparés par un signe « : ». Ex: fe80:0000:0a88:3fff:fe1e:be71:ac1f:8001

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Adresses IPv6 Simplification de la notation:

Remplacement des groupes de 0000 par 0 ou rien. Ex:fe80:0000:0000:3fff:fe1e:0e71:ac1f:8001

est identique àfe80:0:0:3fff:fe1e:e71:ac1f:8001

est identique àfe80::3fff:fe1e:e71:ac1f:8001

Attention dans les suppressions il ne faut pas qu'il y ait d'ambiguités (notamment sur les longueurs).

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2007-2008 73Adresses IPv6(masque)

Id_local et Id_reseau : 64 bits local et 64 bits réseau

Masque Le nombre de bits à 1 que comporte le masque est

notée en décimal derrière un slash. Ex :

fe88:6b0:1:1a0::/48correspond à 48 premiers bits à 1.C'est à dire à la plage d'adresse

fe88:6b0:0001:0:0:0:0:0fe88:6b0:0001:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff

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En tête IPv6 (Contenu)Priority: identifiant d'une priorité parmi les datagrammes d'un flotFlow Label: identifiant des datagrammes d'un même “flot”. (concept de “flow” pas bien defini).Next header: identifie le protocole de couche supérieure des données

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Autres changements avec IPv4

Checksum: Suppression complète afin de réduire les temps de traitement (processing time) à chaque « hop »

Options: permise, mais à l'extérieur de l'en-tête, indiquée par le champ “Next Header”

ICMPv6: nouvelle version de ICMP Message additionel de types, par ex. “Packet Too Big” Functions de management de groupe multicast

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Transition de IPv4 à IPv6Not all routers can be upgraded simultaneous

no “flag days” How will the network operatewith mixed IPv4 and IPv6

routers? Two proposed approaches:

Dual Stack: some routers with dual stack (v6, v4) can “translate” between formats

Tunneling: IPv6 carried as payload n IPv4 datagram among IPv4 routers

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Approche : Double pile de protocoles

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« Tunneling »

IPv6 inside IPv4 where needed

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Auto-évaluationDans un réseau à circuit virtuel, les routeurs sont impliqués dans l’établissement du CV et chaque routeur maintient de l’information sur les Cv qui passent par lui

Dans un réseau à datagramme, chaque datagramme transporte l’adresse de l’host destinataire

Dans un algorithme distance-vector, chaque nœud a une table du réseau et détermine le plus court chemin vers tous les autres nœuds du réseau

Dans l’algorithme BGP, chaque AS prévient ses voisins de son estimation des plus courtes distances de l’AS vers tous les AS destinataires possibles

L’id_réseau d’une adresse IP est le même pour tous les hosts sur ce même réseau IP

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Auto-évaluation (suite)Les AS doivent tous utiliser le même algorithme de routage intra-AS

Votre ordinateur est configuré « en dur » (pas DHCP) avec une adresse IP, et vous le déplacez à l’étage inférieur, qui est sur le même réseau IP. Si vous le connectez, vous n’avez pas besoin de reconfigurer l’adresse IP

Les ordinateurs domestiques ont généralement une interface alors que les routeurs en ont généralement plusieurs

Un routeur passerelle doit exécuter à la fois un algorithme intra-AS et un algorithme inter-AS

Le masque permet de déterminer le nombre de sauts


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