Introduction Routeur

Rôle d’un routeur

Un routeur est un périphérique réseau qui transmet des paquets entre différents réseaux ou LAN.

• Les routeurs sont nécessaires pour atteindre les hôtes et périphériques qui ne sont pas dans le même réseau local.
• Les routeurs utilisent une table de routage pour parcourir les réseaux.

À gauche nous avons le réseau 192.168.1.0 avec un masque en /24.

Les adresses vont donc de 192.168.1.0 à 192.168.1.255,

À droite, nous avons le réseau 192.168.2.0/24.

Comme c’est le même masque, les adresses vont de 192.168.2.0 à 192.168.2.255.

Ne s’agissant pas du même réseau, si les machines de gauche veulent communiquer avec celle de droite, il faut mettre un routeur afin d’aiguiller les paquets.

Tandis

Que les switchs communiquent dans un seul réseau, les routeurs sont nécessaires pour atteindre les hôtes qui ne sont pas dans le LAN local. Les routeurs permettent la communication entre réseaux grâce à leurs interfaces connectées en direct sur chacun des réseaux. Ils utilisent des tables de routage pour acheminer le trafic entre différents réseaux.

Sur cette photo, le LAN A commute ses données entre ses segments-A, B et C. Le switch du LAN A permet la communication uniquement dans le réseau 10.18.0.0/16. De même, que le switch du LAN B permet la communication qu’avec les hôtes du LAN B, dont les adresses IP réseau sont 10.22.0.0/16.

Un hôte dans le LAN A ne peut communiquer avec un hôte dans le LAN B sans un routeur. Les routeurs permettent les communications entre les hôtes qui ne se trouvent pas dans le même LAN local. Les routeurs peuvent être connectés à plusieurs réseaux et on la possibilité de se déplacer entre eux.

Composants du routeur

Cisco offre de nombreux routeurs différents, qui présentent de nombreuses formes et tailles. Les différents modèles offrent diverses fonctionnalités adaptées à un éventail d’environnements différents. Cependant, la fonction principale d’un routeur est de router les paquets.

Le router est composé d’un :

• CPU : ou un processeur. C’est la puce qui est installée sur la carte mère et qui exécute des instructions.
• Il a une Carte mère : c’est la carte de circuit centrale, qui contient les composants électroniques critiques du système. La carte mère fournit des connexions à d’autres périphériques et interfaces.

• Parmi les Mémoires :

  Il y’a en à 4 types principaux :

  • Il y’a la RAM : c’est une mémoire sur la carte mère qui stocke les données pendant que le processeur travaille. C’est un type de mémoire volatile, c’est-à-dire que son information est perdue lorsque l’alimentation est coupée. La RAM fournit une mémoire temporaire pour la configuration en cours d’exécution du routeur pendant que le routeur est sous tension. C’est là, où est stocké la running-config.
  • La NVRAM : conserve le contenu lorsque le routeur est éteint. Elle stocke le fichier de configuration de démarrage pour la plupart des routeurs. Elle contient également le registre de configuration du logiciel, qui sert à déterminer l’image à utiliser lors du démarrage du routeur.
  • On à la ROM : qui est une mémoire morte de la carte mère. Le contenu de la ROM n’est pas perdu lorsque l’alimentation est coupée. Les données stockées dans la ROM ne peuvent pas être modifiées. Elle fournit parfois une interface utilisateur lorsque le routeur ne trouve pas une image valide et a également un logiciel de démarrage qui aide le routeur à démarrer lorsqu’il ne peut pas trouver d’image Cisco IOS valide dans la mémoire flash.

  • Et on a la mémoire Flash :

    Qui est un stockage non volatile et qui peut être effacé et reprogrammé. La mémoire flash stocke l’image du logiciel Cisco IOS. Sur certaines plateformes, il peut également stocker des fichiers de configuration ou des images de démarrage.

Cette figure montre les ports d’un routeur Cisco ASR 1001 :

• On y retrouve différents types de ports qui sont utilisés pour connecter des routeurs à d’autres périphériques du réseau.
  • Par exemple les Ports de gestion : qui sont destinés à la connexion d’un terminal utilisé pour la gestion. Les routeurs ont un port console qui peut être utilisé pour y connecter un pc pour la gestion, configuration et contrôle. Les routeurs haut de gamme peuvent également avoir un port Ethernet dédié qui ne peut être utilisé que pour l’administration. Une adresse IP peut être affectée au port Ethernet et le routeur peut être consulté à partir d’un sous-réseau dédié uniquement à l’administration. Souvent, on les place dans le vlan administrateur. L’interface Auxiliaire sur un routeur est utilisée pour la gestion à distance du routeur. En règle générale, un modem est connecté à l’interface Auxiliaire pour accéder à la connexion. Du point de vue de la sécurité, la possibilité de se connecter à distance à un périphérique réseau va de la responsabilité de l’administrateur réseau.
  • Et on a les Ports réseau : le routeur possède de nombreux ports réseau, y compris différents ports LAN ou WAN, qui peuvent être des câbles en cuivre ou en fibre. Les adresses IP sont attribuées aux ports réseau.

Fonction de routeur

Les routeurs ont deux fonctions importantes :

• La fonction de Determiner le chemin :

  Les routeurs utilisent leurs tables de routage pour déterminer où transférer les paquets. Chaque routeur doit conserver sa propre table de routage en local, qui contient une liste de toutes les destinations connues du routeur et des informations sur la façon d’atteindre ces destinations. Lorsqu’un routeur reçoit un paquet entrant, il vérifie l’adresse IP de destination dans le paquet et recherche la meilleure correspondance entre l’adresse de destination et les adresses réseau dans sa table de routage. Une entrée correspondante peut indiquer que la destination est directement connectée au routeur ou qu’elle peut être atteinte via un autre routeur. S’il n’y a pas d’entrée qui correspond, le routeur enverra le paquet à la route par défaut. S’il n’y a pas d’itinéraire par défaut, le routeur drops le paquet, ce qui signifie qu’il le supprime.

• Et il a la fonction de Renvoi de paquets :
  

  Après qu’un routeur détermine le chemin approprié pour un paquet, il transmet le paquet via une interface réseau vers le réseau de destination. Comme le montre la figure, chaque ligne de la table de routage répertorie un réseau de destination et son interface correspondante ou son adresse de départ. S’il existe une interface sur le routeur qui a une adresse IP dans le réseau de destination, il est considéré comme « directement connecté » au routeur.

Par exemple,

Supposons que le routeur A reçoit un paquet sur son interface Serial0 / 0/0 qui est destinée à un hôte sur le réseau 10.1.1.0. Étant donné que le tableau de routage indique que le réseau en question est directement connecté, le routeur A transmet le paquet à l’hôte via son interface FastEthernet0 / 1.

Si un réseau de destination dans la table de routage n’est pas directement connecté, le paquet sera transmis aux routeurs qui aura connaissance du réseau de destination. Quand le paquet traverse un routeur, on dit qu’il fait un bond. Par exemple, supposons que le Routeur A reçoit un paquet sur son interface Serial0 / 0/0 et l’adresse hôte de destination est sur le réseau 10.1.3.0. Dans ce cas, il doit transférer le paquet vers l’interface du routeur B avec l’adresse IP 10.1.2.2.

Les routeurs prennent en charge trois mécanismes pour la transmission de paquets :

• On a le Process Switching: qui est le mécanisme d’acheminement de paquet le plus ancien. Chaque paquet nécessite une recherche dans la table de routage, ce qui provoque d’énormes latences. Il n’est plus trop utilisé, du moins dans les réseaux récents.
• Il y’a le Fast Switching : qui permet de surmonter les latences du mécanisme précédant.

Les routeurs

Utilisent un cache pour stocker les destinations les plus récentes. Le premier paquet dont la destination n’est pas trouvée dans le cache, il sera commuté par l’ancien mécanisme, et une entrée est créée dans le cache. Les paquets suivants aurons une commutation plus rapide, car leurs destinations est connu le cache et le processeur n’aura pas besoin de travailler pour trouver le chemin.

• Et on a Cisco Express Forwarding : qui est le mécanisme de transmission de paquets Cisco IOS le plus récent et le plus répandu, Il intègre à lui-même, le meilleur des mécanismes de switch précédents. Chaque modification apportée au réseau déclenche la mise à jour des entrées de la table de cache. Lorsque quelque chose change dans la topologie du réseau, la modification se reflète également dans la table du cache. Tous les paquets sont commutés à l’aide du cache (même le 1^er paquet), ce qui rend Cisco Express Forwarding le mécanisme de transfert le plus rapide.

Table de routage

Une table de routage contient la liste de tous les réseaux connus du routeur ainsi que les informations sur la façon de pouvoir accéder à ces réseaux. Chaque ligne, ou entrée, de la table de routage répertorie un réseau de destination et l’interface ou l’adresse suivante par laquelle il peut être atteint.

Dans une table de routage on peut trouver différents types d’entrées :

• On à celle qui sont directement connecté au réseau : tous les réseaux directement connectés sont automatiquement ajoutés à la table de routage. C’est un réseau, dont l’une des interfaces du routeur fait partit. Si l’interface est défectueuse ou est bloquée administrativement, l’entrée de ce réseau est supprimée de la table de routage.
• On a les routes Static : Ce sont des entrées configurées manuellement sur le routeur. Les routes statiques peuvent être efficaces pour les petits réseaux qui ne subissent pas de modification régulière. Cependant, si la topologie du réseau change régulièrement, il devient très contraignant à l’administrateur réseau de reconfigurer les routes statiques sur chaque routeur…

• On retrouve les routes par défaut :

  C’est une entrée facultative, utilisée lorsqu’aucun chemin vers une destination n’est trouvé dans la table de routage. On peut configurer manuellement la route par défaut comme une route statique. Cela évite que le paquet tourne en rond, le temps qu’il soit détruit automatiquement par son TTL

• Et on a des routes Dynamic : le routeur apprend les routes automatiquement lorsqu’un protocole de routage est configuré et qu’une relation de voisinage avec d’autres routeurs est établie. L’information est mise à jour lorsque des changements dans le réseau se produisent. Les réseaux plus imposants nécessitent d’utiliser un routage dynamique, car il y’a de nombreuses adresses à gérer et plusieurs changements peuvent avoir lieu. Ces modifications requièrent des mises à jour des tables de routage sur tous les routeurs du réseau, afin d’éviter les pertes de connectivité.

La figure montre

la sortie de la commande show IP route, qui sert à afficher le contenu de la table de routage dans un routeur. La première partie de la sortie explique les codes associés aux entrées de la table de routage.

• La lettre C : est réservée aux réseaux directement connectés
• L : est réservée aux itinéraires locaux et indique les interfaces locales dans les réseaux connectés
• S : est pour les routes statiques
• L’astérisque : Indique une route par défaut. Dans cet exemple, la route par défaut est une route statique.
• R : réservée au protocole de routage RIP
• O : pour le protocole de routage OSPF
• Et la lettre D : pour le protocole de routage EIGRP

Protocole de routage dynamique

Un protocole de routage est un ensemble de processus, d’algorithmes et de messages par lesquels les routeurs partagent dynamiquement leurs informations de routage.  OSPF , EIGRP , RIPv2 et IS-IS sont des protocoles de routages dynamiques.

Il existe deux types de protocoles de routage : à vecteur de distance et à état de lien.

•  Les protocoles de routage à vecteur de distances sont des protocoles permettant de construire des tables de routages où aucun routeur ne possède la vision globale du réseau, la diffusion des routes se faisant de proche en proche. Le terme « vecteur de distances » vient du fait que le protocole manipule des vecteurs de distances, qu’on peut associer à des tableaux, vers les autres nœuds du réseau. La « distance » en question est le nombre de sauts permettant d’atteindre les routeurs voisins.

Les protocoles à vecteur de distances s’appuient sur l’algorithme de Ford-Bellman.

• À l’inverse, les protocoles dits à états de lien comme OSPF s’appuient sur l’algorithme de Dijkstra et chaque routeur connait l’entièreté de la topologie du réseau.

Les routeurs qui exécutent des protocoles de routage échangent des messages afin de conserver leurs tables de routage à jour. Lorsqu’un routeur prend connaissance d’une modification apportée au réseau, il transmet alors les informations à ses voisins routeurs qui exécutent le même protocole de routage. Lorsqu’un routeur reçoit des informations de modification ou d’un nouvel itinéraire, il mettra à jour sa propre table de routage et, à son tour, transmettra l’information aux routeurs. De cette façon, tous les routeurs maintiennent dynamiquement leurs tables de routage à jour.

Les protocoles de routage permettent également aux routeurs de choisir le meilleur chemin vers les réseaux de destination en fonction de différent critère :

• La Bande passante : c’est le débit du lien entre routeurs
• Le Délai : c’est la durée requise pour déplacer le paquet d’un point à un autre
• Le Cout : C’est une valeur arbitraire qu’un administrateur réseau peut manuellement attribuer
• Et le Nombre de sauts : qui est le nombre de routeurs sur lesquels un paquet doit parcourir avant d’atteindre sa destination.

Pour déterminer le meilleur chemin

Vers une destination donnée, les protocoles de routage utilisent une métrique. Chaque protocole de routage dispose de sa propre métrique, et de sa propre façon de calculer le chemin le plus court, à l’aide d’un algorithme. L’algorithme de routage utilisé par le protocole génère une métrique pour chaque chemin à travers le réseau. Les métriques peuvent être basées soit sur une seule caractéristique, soit sur plusieurs caractéristiques d’un chemin. Des protocoles de routage sophistiqués peuvent baser la sélection d’itinéraires sur plusieurs paramètres, en les combinant en une seule métrique. Généralement, plus la valeur métrique est basse, meilleure est la trajectoire.

Détermination du chemin

Les tables de routage peuvent être remplies à partir de trois types de sources : les réseaux directement connectés, les routes statiques et les protocoles de routage. Le routeur doit pouvoir évaluer les informations de routage de toutes les sources et sélectionner la meilleure route pour remplir la table de routage.

Les routeurs utilisent une fonction appelée la distance administrative pour sélectionner le meilleur chemin lorsqu’ils apprennent plusieurs routes différentes vers la même destination. La distance administrative définit la fiabilité de la source de l’itinéraire : plus la distance administrative est petite, plus la source est de confiance.

Chaque type de source possède une distance administrative par défaut.

• Les réseaux directement connectés ont une distance administrative de 0 et donc empêchent toutes autres entrées pour ce réseau de destination.
• Les routes statiques ont une distance administrative par défaut de 1, par conséquent, si vous configurez une route statique, elle sera incluse dans la table de routage et prioritaire sauf s’il existe une connexion directe au réseau de destination.
• Chaque protocole de routage possède sa propre distance administrative par défaut. Par exemple la distance administrative du protocole de routage « RIP » est 120.

Sur la figure,

Le routeur a reçu deux messages de mise à jour de routage : un à partir d’ OSPF et un à partir d’ EIGRP . La métrique utilisée par EIGRP a déterminé que le meilleur chemin vers le réseau 172.17.8.0 est via l’IP 192.168.5.2, mais la métrique utilisée par OSPF a déterminé que le meilleur chemin pour le même sous réseau est via l’IP 192.168.3.1.

Le routeur va donc utiliser la distance administrative pour déterminer le chemin à installer dans sa table de routage. Étant donné que la distance administrative pour OSPF est de 110 et 90 pour EIGRP, le routeur choisira la route EIGRP et l’ajoutera dans sa table de routage.

Le protocole de routage avec la distance administrative la plus faible gagne toujours lorsqu’il y’a plusieurs chemins dans la table de routage.

Avec les sous-réseaux, une adresse de destination peut correspondre à plusieurs entrées dans la table de routage. Dans ce cas, ce sera le réseau le plus précis qui sera prioritaire. Un réseau plus précis est le réseau le plus petit.

Par exemple, dans une table de routage il y’a 2 IP identiques avec un masque différent. Un /16 et un /24. Ce sera le réseau avec un masque en /24 qui sera sélectionné, car il a le masque le plus élevé et donc le réseau plus petit.

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