Un routage fiable avec garanties de QoS pour les réseaux multi-domaines

L’approche présentée dans [88], introduit un algorithme de routage distribué qui permet de calculer deux chemins disjoints avec QoS, un chemin principal et un autre de secours, qui traversent multiples domaines. Les décisions de routage dans chaque domaine sont prises par un élément de calcul de chemin nommé PCE (Path Computational Element) [4]qu’on va présenter par la suite.

Avant de présenter le nouveau algorithme, les auteurs de [88]proposent d’abord une représentation agrégée du réseau multi-domaines, qui est assez réduite, pour permettre de minimiser le temps de découverte de l’état des liaisons et en même temps suffisamment précise, de sorte que les PCE peuvent trouver des chemins disjoints optimaux avec QoS à travers de multiples domaines. Cette représentation est utilisée par la suite par le nouveau algorithme de routage distribué pour calculer les chemins de manière efficace.

3.2.3.1 PCE

L’élément de calcul de chemin (PCE) défini dans la RFC 4655, est une entité qui est capable de calculer un chemin en se basant sur un graphe de réseau tout en appliquant de contraintes lors du calcul. Les chemins qui traversent plusieurs domaines peuvent être calculés en utilisant soit le modèle distribué avec un ou plusieurs PCE responsables de chaque domaine, soit le modèle centralisé en définissant un domaine responsable de tous les autres domaines.

Chaque nœud du réseau exécute un client de calcul de chemin (Path Computation Client : PCC), qui lui permet d’envoyer des requêtes de calcul de chemin à un serveur PCE. Les PCC et les serveurs PCE communiquent en utilisant le protocole de PCE (PCEP), un protocole standardisé et défini par l’IETF dans la RFC 5440.

Une fois une requête envoyée par le PCC, le serveur PCE calcule un chemin optimal et le renvoie sous deux formes :

- la forme d’un objet de route Explicite qui représente le chemin complet explicite du début jusqu’à la destination en indiquant la liste des sauts stricts à traverser. Cette forme permet au client d’insérer directement ces chemins dans leurs messages de signalisation RSVP.

- la forme d’un chemin strict/libre qui est une combinaison de sauts strictes et libres comprenant au moins un saut libre qui représente la destination, où un saut peut être un nœud abstrait comme un AS.

Le principe du calcul de chemin Dans un seul domaine :

Le serveur PCE prend connaissance de la topologie de son propre domaine en parti- cipant au processus des protocoles de routage interne dans toutes zones de routage au sein du domaine. Si le domaine est divisé en plusieurs zones, comme dans les protocoles de routage OSPF ou IS-IS , un seul serveur PCE construit une base de données de la topologie de l’ensemble du domaine. Le PCE Server a la capacité de calcul et d’évolu- tivité pour stocker et manipuler cette grande quantité d’informations. Le PCE dispose, à travers cette base de données, de toutes les informations nécessaires pour calculer un chemin entre deux nœuds quelconques dans son domaine, qu’ils se trouvent dans la même zone ou non. Cela évite les problèmes inhérents de calcul de chemins inter-zones calculés par un plan de contrôle entièrement distribué.

À travers plusieurs domaines :

Le serveur PCE a accès aux informations sur un autre domaine en communiquant avec le PCE désigné pour ce domaine via le protocole de PCEP. Après avoir reçu une requête envoyée par le serveur PCE d’un domaine, le serveur PCE du domaine interrogé, fournit des informations sur le chemin et les coûts relatifs des chemins possibles.

Bien que chaque serveur PCE ne voit qu’une partie de la topologie totale, ils utilisent un algorithme appelé calcul récursif de chemin (Backwards Recursive Path Computation : BRPC), défini dans la RFC 5441 [95], pour s’assurer que le chemin théorique est entiè- rement optimisé de bout en bout. Ainsi, quand un nœud se trouvant dans un domaine ’A’ envoie une requête de demande de chemin vers un nœud se trouvant dans un autre domaine ’B’ au serveur PCE du domaine A, ce dernier envoie une requête d’information au serveur PCE du domaine B. Alors, le serveur PCE du domaine B renvoie les chemins possibles avec les coûts relatifs de chaque chemin. Ensuite, le serveur PCE du domaine A calcule le chemin complet à travers les domaines A et B, en tenant compte du coût de

la partie du chemin se trouvant dans le domaine A, relevé à partir de sa propre base de données de topologie, et du coût additionnel de la partie du chemin se trouvant dans le domaine B. Finalement, le serveur PCE du domaine A fournit le chemin complet optimal au nœud ayant émis la requête de demande de chemin.

Les avantages :

La méthode PCE est une technologie qui permet d’assurer un calcul de chemin inter- zones et inter-domaines de façon sécurisée, dynamique, optimale et privée. Le déploiement du modèle PCE dans les réseaux inter-domaines peut être soutenu par les avantages qu’offre cette méthode. Parmi ces avantages, on peut citer les points suivants :

— Un calcul de chemin de bout-en-bout dynamique et optimale. — Un partage sécurisé et privé d’informations.

— Un calcul de chemin personnalisable en offrant aux opérateurs réseaux la possibilité

d’utiliser leurs propres algorithmes de calcul de chemins.

— L’amélioration du rapport entre le coût et la performance du calcul de chemin.

3.2.3.2 Les principes de l’approche

Définitions :

Grâce à la représentation agrégée (Agregated Representation : AR) de la topologie du réseau, un domaine de routage ne révèle pas les détails de sa structure interne, mais plutôt il fournit une représentation agrégée aux autres domaines constituant le réseau inter- domaines. Cette représentation est un bref résumé des chemins disponibles qui relient les nœuds de bordure du domaine. L’efficacité de cette approche est dûe au fait que bien que les domaines de routage soient souvent de grande taille, le nombre des nœuds de bordure dans chaque domaine, est généralement faible. Dans ce qui suit on note par Aila

représentation agrégée du domaine de routage i.

Dans cette représentation agrégée, l’ensemble des domaines de routage du réseau est noté sous la forme : D1,..., Dk. Chaque domaine de routage Diest un sous-graphe du réseau

sous-jacent G. Les domaines de routage incluant le nœud source s et le nœud de desti- nation t, sont respectivement appelés Dset Dt. Un lien qui relie deux nœuds appartenant

au même domaine est considéré comme un lien intra-domaine. Tous les autres liens re- liant les différents domaines sont considérés comme des liens inter-domaines. Einter_indique

l’ensemble des liens inter-domaines dans le réseau. Un nœud v qui est connecté à un lien inter-domaines est considéré comme un nœud de bordure. L’ensemble des nœuds de bor- dure d’un domaine de routage Di est représenté par Bi.

La distribution des représentations agrégées à travers le réseau est basée sur la mé- thode PCE. Chaque PCE doit disposer des informations suivantes pour pouvoir émettre une requête de demande de chemin vers une destination donnée : le domaine source Ds,

l’ensemble des liens inter-domaines Einter_{, et les AR des domaines de transit et de desti-}

nation.

Le modèle de routage PCE, proposé, utilise un plan de contrôle découplé à la fois pour le calcul des deux chemins disjoints et pour le partage des informations de routage. Ce découplage est double. D’une part, les PCE sont séparés des routeurs transmettant le trafic. D’autre part, les informations sur la topologie agrégée, l’accessibilité, et l’état du chemin,qui sont nécessaires pour calculer les chemins de routage, sont découplées du protocole de routage inter-domaines BGP, et sont échangées directement entre les PCE [4].

Ce modèle de routage est utilisé pour rechercher deux chemins disjoints dans un réseau multi-domaines . Le premier chemin appelé chemin primaire, utilisé pendant le fonction- nement normal du réseau. En cas de panne d’une liaison dans le chemin primaire, le trafic est basculé vers le deuxième qui est le chemin de secours.

Dans le reste de cette sous-section, nous décrivons l’approche distribuée pour calculer deux chemins disjoints dans un réseau multi-domaines avec l’agrégation de topologie. L’approche distribuée pour le calcul de chemin se base sur trois grandes étapes. Dans la première étape, chaque domaine de routage Dicalcule sa représentation agrégée Ai, ce

calcul est effectué par le PCE du domaine. Dans la seconde étape, les représentations agrégées, envoyées par les PCE des domaines en aval, sont reçues et assemblées avec la Ai locale. Cette dernière est envoyée en amont par le PCE au domaine source. Le PCE,

dans le domaine source, utilise la représentation assemblée du réseau afin de calculer deux chemins disjoints entre la source et les nœuds de destination. Finalement, le PCE source envoie une description des chemins disjoints aux PCE des domaines de transition. Cette information est utilisée par les PCE de ces domaines pour obtenir les chemins disjoints qui traversent le réseau.

Le calcul de la représentation agrégée :

L’objectif de la représentation agrégée est de résumer les propriétés de chaque domaine de routage d’une manière qui permet au PCE source de sélectionner deux chemins disjoints de poids minimum. Pour calculer la Ai de Di , un domaine de routage Di (Vi, Ei) est

considéré , où Viest l’ensemble des nœuds et Eiest l’ensemble des liens, et Bi l’ensemble

des nœuds de bordure dans Vi. Chaque Ai comprend deux éléments. Le premier élément

permet au PCE source de trouver un plus court chemin P1entre s et t, tandis que le second

élément lui permet de trouver le second trajet P2.

L’algorithme de chemin disjoint :

L’algorithme de chemin disjoint se déroule sur trois phases principales :

1. La première phase : elle est consacrée au calcul de la AR en utilisant un algorithme

nommé FINDAR. Pour chaque paire de nœuds de bordure bjet blde Di, l’algorithme

matrice M’i. Après le calcul, l’algorithme inverse tous les liens formant Pij,l, élimine

leurs poids et calcule, ensuite, un chemin de poids minimum entre toute paire de nœuds de bordure dans le graphe résultant.

2. La seconde phase : elle est consacrée au calcul du poids minimum des plus courts

chemins. Le calcul est effectué par le PCE en appliquant un algorithme nommé FIND2DP. L’algorithme se constitue de trois opérations : 1- construire un graphe auxiliaire G ’(V’, E’) qui, pour chaque domaine Di, représente le graphe complet

qui passe par les nœuds de bordure de Di. Aussi G’ comprend le domaine source Ds

et un ensemble des liens inter-domaines Einter_{, 2- calculer le chemin le plus court P} 1

entre s et t , 3- calculer le deuxième chemin P2 entre s et t.

3. La troisième phase : dans cette phase, le PCE source envoie les chemins P1 et P2 à

chaque domaine de routage Di traversé par ces chemins. Dans chaque domaine, le

PCE est chargé d’établir les segments de chemins disjoints qui traversent ce domaine. Pour conclure, cette approche présente une solution optimale pour le calcul de deux che- mins disjoints en considérant les contraintes de QoS à travers un environnement IP/MPLS multi-domaines. Cependant, l’approche peut présenter certains problèmes concernant son implémentation à grande échelle, en particulier, ceux relatifs à l’évolutivité de la repré- sentation agrégée du réseau multi-domaines.