Le routeur ou gateway
Un routeur, appelée aussi gateway dans la terminologie IP, permet de transférer (on dit aussi commuter ou router) des paquets IP. Il analyse l’adresse IP de destination des paquets qu’on lui envoie qu’il compare aux adresses contenues dans sa table de routage.
La table de routage lui indique quelle est l’adresse du prochain routeur à qui transférer le paquet pour atteindre sa destination. Ce prochain routeur est toujours directement connecté, à travers un support, à une de ses interfaces. Le paquet transite ainsi de routeur en routeur pour atteindre sa destination, on réalise donc un routage de proche en proche.
Un routeur a donc une fonction de commutation de paquet puisqu’il le passe d’une interface à l’autre, et une fonction de routage, puisqu’il examine l’adresse du paquet pour déterminer quelle route emprunter.
Au-delà de ces deux fonctions qui concourent à permettre le transfert des paquets, les routeurs ont donc également pour rôle de maintenir des tables de routage. Il existe différentes méthodes pour construire et maintenir ces tables, c’est en grande partie le sujet de ce cours !
Le réseau et la machine
Nous ne reviendrons pas sur le concept en détail ! Vous avez vu dans le cours IP, qu’une adresse IP était formée d’une partie machine (hostID) et d’une partie réseau (NetID). Je vous rappelle également qu’en IP on donne une adresse machine à une interface et non pas à un équipement (PC, ordinateur, etc.). Ainsi si une machine a plusieurs interfaces actives d’un point de vue IP, elle aura plusieurs adresses IP de type hostID.
Le protocole IP n’autorise pas le dialogue direct entre deux machines faisant partie de deux réseaux IP différents. Il impose le passage en transfert par une machine spéciale : la gateway (le routeur).
Un réseau physique (niveau 1 et 2 OSI) est toujours associé à au moins une adresse réseau. Un routeur interconnecte des réseaux pas des machines. Sur chacune de ses interfaces actives on branche un réseau physique d’une nature quelconque (Ethernet, Token Ring, Liaison louée, etc.). Ce réseau physique est associé à une adresse IP réseau (par exemple : 10.0.0.0 pour le réseau Ethernet, 11.0.0.0 pour le réseau Token Ring, etc.).
Pour donner un numéro de réseau à un réseau physique on ne colle pas une étiquette sur le câble (le routeur ne sait pas lire les étiquettes auto-collantes !). On affecte à l’interface du routeur qui est branchée sur le réseau physique, une adresse IP machine comprise dans l’adresse réseau IP affectée au réseau physique. Ainsi on donnera par exemple l’adresse 10.0.0.1 à l’interface Ethernet0 du routeur R1.
Bien sûr toutes les machines d’un même réseau physique (Ethernet par exemple), doivent avoir une adresse machine différente mais faisant partie du même réseau IP si elles veulent être considérées comme faisant partie du même réseau IP. Je vous rappelle également que la partie réseau d’une adresse IP peut être calculée à partir du masque réseau appliqué à l’adresse. Ce masque est saisi par l’administrateur en même temps que l’adresse machine de l’interface de l’équipement que l’on raccorde au réseau. Toute adresse IP EST TOUJOURS accompagnée d’un masque.
Pour information, sur un même réseau physique on pourra installer des machines IP avec des adresses dans des réseaux IP différents (un PC en 10.0.0.2 et un autre en 11.0.0.2 par exemple). Dans ce cas, ces machines ne pourront pas discuter entre-elles directement, il faudra qu’elles passent par une gateway, même si elles peuvent se voir directement au niveau 1 et 2 OSI. S’il y a un seul routeur sur un réseau physique comportant plusieurs machines dans des réseaux IP différents, il faudra que l’interface du routeur, branchée sur ce réseau, ait plusieurs adresses IP, une dans chaque réseau. Dans notre exemple, l’interface Ethernet0 du routeur R1 doit donc avoir les adresses machines 10.0.0.1 ET 11.0.0.1 par exemple. Ainsi la machine 10.0.0.2 peut l’atteindre ainsi que le machine 11.0.0.2. Il est donc tout à fait possible d’affecter plusieurs adresses IP différentes à une même interface.
Le schéma ci-dessus synthétise ces différents rappels.
Sortie du LAN
La première partie d’un routage consiste évidemment à sortir du réseau de la station émettrice pour atteindre la destination. La sortie d’un réseau IP est toujours assurée par un routeur. Pour émette un paquet à une machine qui ne fait pas partie de son réseau IP, un émetteur doit transmettre le paquet à sa gateway (son routeur de sortie).
Quand un administrateur initialise une machine IP dans un réseau, il indique, au minimum, 3 paramètres :
- l’adresse IP de la machine
- le masque de l’adresse IP (rappelez-vous : ceci fixe la portée de la partie réseau de la machine)
- la gateway de sortie : c’est l’adresse IP du routeur à qui la station doit envoyer ses paquets lorsque ceux-ci sont à destination d’une machine en-dehors de son réseau IP. Bien évidemment l’adresse IP de la gateway doit impérativement être dans le même réseau IP que la machine (mais je suis sûr que vous le saviez !).
Lorsqu’une machine IP doit émettre un paquet IP en dehors de son réseau IP, elle le transfère donc à la gateway de sortie dont l’adresse a été indiqué par l’administrateur. Mais cette adresse est une adresse IP ! Il n’est pourtant pas question de modifier l’adresse IP du paquet à émettre. En fait l’émetteur va encapsuler le paquet IP dans une trame MAC d’adresse destination égale à l’adresse niveau 2 (MAC) du routeur. Si elle ne connaît pas cette adresse (puisque l’administrateur a donné l’adresse IP (niveau 3) et non l’adresse MAC), elle commencera par effectuer une résolution ARP.
Pour vous remémorer ce concept je vous invite à relire le chapitre 6 du cours IP !
La table de routage
Une table de routage est formée de lignes, dites « entrées« . Chaque entrée indique une route. Une route est décrite par :
- une adresse de destination : c’est l’adresse d’arrivée de la route. Le routeur compare l’adresse destination du paquet à chaque entrée de cette table de routage jusqu’à ce qu’il trouve la correspondance la plus juste.
- une interface de sortie : c’est l’interface du routeur par laquelle le paquet doit être émis pour atteindre la destination de la route. C’est comme quand vous êtes à un carrefour sur une route ! Vous prenez à gauche ou à droite en fonction de la destination indiquée sur le panneau. Cette interface est souvent codifiée. Cette codification varie d’un constructeur à l’autre et n’a qu’une valeur locale au routeur : E0 ou Ethernet0 : pour la première interface Ethernet du routeur par exemple :
- R1 ou TokenRing1 : pour la deuxième interface Token Ring du routeur
- S2 ou Serial2 : pour la troisième interface série du routeur
- etc.
- une adresse de gateway : c’est l’adresse IP du prochain routeur, sur l’interface de sortie de la route, à qui transférer le paquet IP pour qu’il poursuive sa route ! Si l’interface de sortie est de type Série (Liaisons louées, CVP Frame Relay, etc.), cette adresse n’est pas vraiment utile, puisqu’il n’y a forcément qu’un seul routeur à l’extrémité du lien. Si l’interface de sortie est de type LAN (Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.) il peut y avoir plusieurs routeurs possibles en face, l’adresse désignant le routeur est donc utile. Quoiqu’il en soit, interface de sortie série (WAN) ou LAN, il y a toujours une adresse de prochaine gateway dans une entrée de table de routage.
- un coût de route : cette notion sera développée ultérieurement. Le coût de route permet au routeur de choisir la meilleure route pour une destination. En effet, si le réseau est maillé, il est possible qu’il y ait plusieurs chemins (routes) pour atteindre la même destination. Chaque route a donc une entrée dans la table de routage. Le routeur choisira dans ce cas l’entrée présentant le coût le plus bas. Vous l’aurez compris (du moins, je l’espère) cette notion de coût n’a absolument rien de monétaire ! Le coût est une description locale au routeur.
D’autres informations sont également maintenues comme depuis quand l’entrée est connue par le routeur, ou comment le routeur a eu connaissance de cette route (le protocole d’apprentissage), la priorité du protocole de routage, etc. Ces informations seront abordées ultérieurement.
En résumé une entrée peut être de la forme :
12.0.0.0 – Ethernet0 – 10.0.0.1 – 1507 – 00:03 – RIP – 5
Cette entrée indique que le réseau 12.0.0.0 est accessible via le routeur 10.0.0.1 atteignable par l’interface Ethernet 0. La route présente un coût de 1507, elle a été apprise par le protocole de routage RIP qui a une priorité de 5. Elle a été « rafraîchit » il y a 3 secondes.
Conclusion du chapitre
Voilà c’est fait ! Ce chapitre avait pour but de vous rappeler briévement les bases nécessaires pour aborder la suite de ce cours. Tous ces concepts ont été largement présenté dans le cours IP que je vous invite à lire si certains paragraphes précédents vous ont semblé nébuleux !
Le chapitre suivant va commencer tout doucement, pour ne pas vous faire peur …