Introduction aux protocoles de routage dynamique

Dans cet article, nous allons parler des protocoles de routage dynamique. Officiellement, cette partie du programme représente 20% du programme de la certification Cisco CCNA. Non seulement c’est un sujet intéressant et passionnant, mais c’est également un sujet important pour les candidats à la certification Cisco.

Protocole de routage: Définition (et Rappels)

Un protocole de routage est un ensemble de processus, d’algorithme et de messages standardisés utilisé pour échanger, entre routeurs, des informations sur ce que l’on va appeler des réseaux, des routes ou encore des préfixes.

Ces protocoles permettent de choisir, pour chaque destination possible, le « meilleur chemin ». La liste des meilleurs chemins, pour chaque destination, est appelée la Table de Routage (Routing Table).

Les protocoles de routage permettent de mettre en oeuvre un routage dynamique, c’est à dire un routage automatisé (contrairement au routage statique qui nécessite la configuration manuelle des différentes routes). Cette automatisation permet de s’adapter automatiquement aux modifications qui peuvent survenir dans la vie du réseau:

addition ou suppression de nouveaux réseaux,
pannes de liens,
ajout de liens de secours,
etc.

Néanmoins, les approches dynamique et statique ne sont pas à opposer: elles peuvent être complémentaires et sont parfois utilisées simultanément (nous en reparlerons dans un prochain article!).

Protocoles de routage interne et externe

On distingue les protocoles de routage interne (Internal Routing Protocol ou IGP) des protocoles de routage externe (External Routing Protocol ou EGP). Cette distinction fait référence au concept de système autonome (Autonomous System – AS). Un système autonome est constitué d’un ensemble de réseaux et d’équipements qui sont sous la même responsabilité (en termes de configuration, supervision, etc.).

Les protocoles OSPF, RIP, IS-IS et EIGRP sont des IGP (protocoles de routage interne): ils sont utilisés entre équipements d’un même domaine d’administration, donc dans un même AS.

Le protocole BGP est le seul protocole de routage permettant d’échanger des informations de routage entre des systèmes autonomes différents. Ce protocole peut permettre d’échanger des informations de routage entre l’entreprise et son opérateur ou bien entre les différents opérateurs pour mettre en oeuvre le réseau des réseaux: Internet !

Protocoles à Vecteur de distance et à État de liens

Le concept « IGP vs. EGP » permet de définir l’environnement pour lequel un protocole est applicable. Alors que le concept « Vecteur de distance vs. État de liens » identifie le mode de fonctionnement du protocole de routage.

L’objectif d’un protocole de routage est de permettre aux routeurs de remplir leur table de routage mais tout en garantissant l’absence de boucle dans le réseau.

Qu’est-ce qu’une boucle de routage ?

Chaque paquet IP est routé à chaque noeud intermédiaire (routeur) de façon indépendante. Ainsi, les routeurs prennent un paquet IP et assure le routage de façon autonome et passe le paquet à un voisin. Par contre, il faut s’assurer que les choix de routage ne conduisent pas à envoyer le paquet d’un routeur à un autre, en boucle (R1 envoie à R2 mais R2 qui renvoie à R1 !). Le paquet IP se retrouve alors dans une boucle… sans solution… C’est d’ailleurs la raison pour laquelle le paquet IP dispose d’un champ TTL (Time To Live), décrémenté à chaque saut. Lorsque le TTL devient nul, le paquet est abandonné: la boucle n’est pas résolue mais le trafic associé finit par être éliminé…

Il est donc de la responsabilité du protocole de routage (et de son algorithme) d’éviter la dite boucle !

Protocole de routage à Vecteur de Distance (Distance Vector)

Les protocoles de routage RIP (versions 1 et 2) s’appuient sur l’algorithme Bellman-Ford lequel est un protocole à vecteur de distance.

Dans cette famille, les routes sont échangées entre routeurs en indiquant la direction et la distance (d’où le terme de vecteur):

La distance correspond à ce que l’on appelle la métrique (pour RIP, il s’agit du nombre de routeurs à traverser avant d’atteindre la destination);
La direction correspond vers où envoyer le paquet (quelle interface ou vers quel routeur).

Il faut donc noter que les routeurs s’échangent, entre voisins, leurs informations de routage et ils ne disposent pas d’une cartographie du réseau (le terme consacré est plutôt « topologie » du réseau que « cartographie »).

Ces protocoles sont à réserver aux réseaux simples où les temps de réaction aux pannes ne sont pas critiques.

Note: on appelle « délais de convergence » le temps de réaction aux pannes pour prendre en compte un chemin de secours en cas de panne sur le chemin principal.

Protocole de routage à État de Liens (Link State)

Le protocole de routage OSPF est un protocole à état de liens. Ici, l’approche est complètement différente et se déroule en deux étapes:

Apprentissage de la topologie du réseau – chaque routeur va établir la cartographie (la topologie, donc) de l’infrastructure en échangeant entre eux des informations de liens (Link-State).
Sélection du meilleur chemin – c’est sur la base de la topologie que chaque routeur va pouvoir définir quel chemin prendre pour aller vers une destination donnée. C’est l’algorithme SPF (Shortest Path First) de Dijkstra qui est utilisé pour trouver le meilleur chemin à partir de la topologie du réseau.

Aucune information de routage n’est échangée entre les routeurs ; les échanges ne concernent que des informations de topologie.

Cette famille de protocoles est adaptée à des réseaux plus importants (avec une architecture hiérarchique) où les délais de convergence sont à optimiser. Pourquoi cette famille de protocoles permet-elle d’optimiser la convergence ?

En cas de pannes, il n’est pas nécessaire d’apprendre une nouvelle route par ses voisins. Puisque tous les routeurs disposent des informations détaillées de la topologie, dès qu’une panne est détectée, chaque routeur peut immédiatement choisir un nouveau meilleur chemin (puisqu’il connait la topologie détaillée de l’infrastructure….)

Routage Classful vs. Classless

Les protocoles de routage peuvent également être classés entre les protocoles « classful » et « classless« :

les protocoles « Classful » n’envoient pas, parmi les informations échangées, le masque de sous-réseau. Le masque est donc implicitement lié aux premiers bits de l’adresse IP (relire l’article sur les classes d’adresses IP ici)
les protocoles « classless » associent toujours un masque de sous-réseau à une adresse IP. Ceux-ci permettent de prendre en compte les réseaux qui ont été optimisés (cf. article sur les sous-réseaux IP)

Voilà qui cloture la présentation générale des protocoles de routage dynamique. Laissez vos questions et commentaires dans la zone dédiée ci-dessous !