La figure illustre comment les réseaux de dorsale du réseau Internet (aussi appelé réseaux ISP de tier 1) sont interconnectés entre eux. Dans le cadre de cette interconnexion on distingue notamment les lignes de couplage et les points d’échange de trafic (Exchange, IXC). Une ligne de couplage crée un canal physique de communication entre deux réseaux de dorsale, les extrémités de la ligne aboutissant sur deux routeurs de sortie, l’un dans le premier réseau et l’autre dans le second réseau.
Par ailleurs, le volume de trafic qui circule à l’intérieur et entre les réseaux de dorsale est énorme et n’est pas facile à maîtriser. Dans ce contexte, et concernant notamment, le trafic qui doit passer d’un réseau de dorsale à un autre, il serait optimal de diriger les paquets qui vont vers l’extérieur le plus tôt possible pour qu’il ne circulent pas dans un réseau de dorsale pendant longtemps et consomment des ressources inutilement. C’est pour cette raison que les points d’échange de trafic ou Points d’Acccès au Réseau (Network Access Point, NAP) ont été créés entre les ISPs de dorsale.
Le routage est organisé à l’intérieur d’un réseau de sorte que dès qu’un paquet est identifié comme devant aller vers l’extérieur du réseau, ce paquet est directement dirigé vers le point d’échange le plus proche. Un point d’échange peut appartenir à plus de deux réseaux.
Ainsi, les points d’échange de trafic dans la dorsale du réseau Internet jouent le rôle des commutateurs de sortie vers l’extérieur dans les réseaux téléphoniques nationaux de l’époque.
Le routage
Avec l’interconnexion on aboutit généralement à une infrastructure de taille impressionnante dans tous les aspects. En l’occurrence, le nombre d’équipements actifs que sont les routeurs devient considérable. La maîtrise de l’administration des routeurs dans les réseaux TCP/IP et surtout dans le réseau Internet n’a été possible que grâce à une organisation hiérarchique structurée et pour laquelle on a créé des protocoles de routage appropriés.
Les routeurs qui sont placés sous la responsabilité de la même autorité d’administration forment un système autonome (Autonomous System, AS). La figure montre un réseau avec quatre systèmes autonomes (AS100, AS200, AS300 et AS400). Les routeurs d’un réseau d’entreprise peuvent former un système autonome, tout comme les routeurs d’un réseau d’université peuvent former un système autonome. Il n’existe d’interface entre les autorités chargées d’administrer deux systèmes d’autonomes qu’au niveau de l’administration de la ligne d’interconnexion entre les deux systèmes autonomes. Deux types de protocoles de routage ont été développés pour refléter cette organisation du routage:
• Les protocoles internes aux systèmes autonomes (Interior Gatway Protocol, IGP), et
• Les protocoles de l’extérieur des systèmes autonomes (Exterior Gateway Protocol, EGP).
Les protocoles RIP et OSPF sont deux exemples de protocoles de routage interne au système autonome, alors que BGP est le protocole de routage entre systèmes autonomes le plus connu.
Chaque type de protocole est optimisé pour l’échange d’informations de routage à la position concernée. Les protocoles de routage ne répandent les informations de routage qu’entre les routeurs du système autonome dans lequel on se trouve. De même le protocole BGP ne communique les informations de routage qu’entre les routeurs (ports externes) frontaliers des systèmes autonomes. Les routeurs frontaliers de systèmes autonomes (Autonomous System Border Router, ASBR) ont des ports internes à leur système autonome et sur lesquels on utilise un protocole de routage interne. Ils ont également au moins un port externe vers l’extérieur (vers un autre système autonome) sur lequel on utilise un protocole de routage externe. Certains protocoles internes comme OSPF créent encore un autre niveau hiérarchique à l’intérieur des systèmes autonomes avec le concept de Area ou Zone. Ceci permet notamment de réduire davantage la charge de calcul de routes pour les routeurs internes parce que chaque routeur ne reçoit plus des informations de routage que sur la zone dans laquelle il se trouve.
Organisation du routage avec la création de systèmes autonomes
http://www.cisco.com/c/dam/en/us/support/docs/ip/border-gateway-protocol-bgp/5441-aggregation1.gif
Conclusion
L’interconnexion permet de lever les limites des réseaux en termes du nombre d’utilisateurs qui peuvent être connectés à un réseau et en termes de couverture géographique que le réseau peut atteindre. Grâce à la possibilité d’interconnecter un grand nombre de réseaux d’une manière hiérarchique et organisée qu’elle offre, deux machines quelconques de l’interconnexion peuvent communiquer entre elles de façon transparente, c’est-à-dire dire sans que l’utilisateur final n’ait à se préoccuper des détails d’interconnexion et de la qualité de service visible. Toutefois, l’interconnexion crée une infrastructure contenant un nombre énorme de routeurs qui doivent être administrés pour que l’infrastructure fonctionne. Le défi de l’administration d’une telle infrastructure complexe a été relevé dans l’architecture Internet avec l’organisation hiérarchique du routage sur la base des systèmes autonomes.
Évaluation
1. En quoi consiste l’interconnexion de réseaux?
2. L’interconnexion de plusieurs réseaux peut devenir nécessaire dans le domaine local parce en réseau de l’étendue géographique et parce que les objectifs de performance amènent à créer plusieurs réseaux physiques (segmentation) avant de les coupler pour en faire une infrastructure unique.
• Illustrez le cas où l’étendue géographique rend l’interconnexion nécessaire!
• Comment peut-on améliorer la performance par segmentation du réseau?
3. Mettez les fonctions suivantes dans l’ordre de leur exécution dans un équipement réseau comme le routeur: commutation, forwarding, routage.
4. Pourquoi le multiplexing est-il une fonction incontournable dans le cadre de l’interconnexion?
5. Donnez la structure d’une table de routage!
6. Quelle est la différence entre le routage statique et le routage dynamique?
7. Qu’est-ce qu’un système autonome?
8. Citez deux protocoles utilisés pour le routage à l’intérieur des systèmes autonomes et un protocole utilisé pour le routage entre systèmes autonome?
9. En dehors de l’aspect organisationnel (c’est-à-dire la gestion par les êtres humains) qu’est-ce qui rendrait infaisable un routage sans hiérarchisation dans une grande infrastructure réseau?
Activité 4.3 - Performance
Introduction
En tant qu’infrastructures, c’est-à-dire des systèmes techniques complexes, les réseaux sont susceptibles de connaître des conditions qui compromettent leur bon fonctionnement et qui peuvent avoir des origines très variées: endommagement physique des câbles, interférences électromagnétiques, pannes et redémarrage des équipements, insuffisance de la capacité de mémoire et/ou de traitement au niveau des équipements et les bugs logiciels entre autres. Les défaillances observables et mesurables consécutives à ces différents facteurs peuvent être regroupées en trois grandes classes:
• Erreurs de bits,
• Pertes de paquets,
• Défaillances de ligne ou de nœud.
Par conséquent, la fiabilité de fonctionnement d’un réseau peut être mesurée à travers des paramètres tels que le taux d’erreurs de bit (Bit Error Rate, BER), le taux de perte de paquets, le retard extrémité-à-extrémité. La variation de ce retard d’un paquet à l’autre (gigue) est aussi une mesure très importante pour les applications modernes. En rappel, on définit la fiabilité d’un système technique comme étant sa capacité à fonctionner sans connaître de dysfonctionnements ou de pannes sur une période de temps donnée.
Détails de l’activité
Le défi majeur de l’ingénierie des protocoles de communication et du développement des applications consiste à surmonter le fossé entre ce que les applications attendent de l’infrastructure de communication et ce que les technologies utilisées peuvent effectivement fournir comme services. Certains services comme la communication vidéo ou audio ont un certain niveau de tolérance pour la perte de paquets, alors que d’autres tels que la messagerie électronique et le transfert de fichiers ne tolèrent aucune erreur de transmission. Il revient donc aux protocoles de communication dans les différentes couches de fournir des mécanismes de détection et de correction d’erreurs répondant aux exigences de chaque type de service.
Retard
Le retard enregistré par un paquet lors de la traversée du réseau est un indicateur important de performance et comprend trois composants:
• Temps de propagation = Distance/Vitesse de la lumière,
• Temps de transmission = Taille du message / Largeur de bande (débit),
Le temps de propagation, encore appelé latence, dépend de la vitesse de propagation du signal dans le médium choisi et de la distance entre la source et la destination. C’est donc une donnée physique qui ne peut être améliorée par des mesures de design du réseau.
Quelques exemples de vitesses de propagation du signal dans les média usuels:
• 2.0 x 108 m/s dans une fibre,
• 2.3 x 108 m/s dans un câble,
• 3.0 x 108 m/s dans le vide.
Le temps de transmission c’est le temps d’injection des bits dans le canal de transmission. Sur le même type médium de transmission, la ligne avec une capacité de transmission de 2 Mbit/s aura un temps de transmission 5 fois plus élevé qu’une ligne d’une capacité de 10 Mbit/s.
Temps de séjour dans les files d’attente est le composant sur lequel on peut agir au moment de la conception du réseau et pendant son exploitation. Dans la commutation des paquets les paquets transitent par plusieurs nœuds intermédiaires entre la source et la destination.