A. Équipements d'interconnexion

On appelle ainsi les matériels connectés au réseau, mais qui ne sont pas des hôtes. Ils portent une appellation différente selon leur niveau d'intelligence ou le rôle qu'ils jouent


1. RÉPÉTITEUR

Les répétiteurs travaillent au niveau 1 (physique). Ils relient deux segments entre eux,  lisent les impulsions électriques sur leur entrée  pour un type de supports (fibre optique, coax, paires torsadées, etc...) et génèrent sur leur sortie des impulsions qui sont remises en forme et amplifiées, après régénération de l'horloge et synchronisation.


Ses fonctions


*      Permet d'étendre la longueur du réseau au-delà des 500m d'un tronçon (4 répéteurs max entre deux nœuds) sans dégradation significative du signal.

*      Amplifie et régénère le signal

*      Isole un tronçon défaillant - Partitionning - (Câble ouvert, par exemple)

*      Adapte deux médias Ethernet différents (Fibre, Coax, Thick Ethernet à Thin Ethernet)


Tous les segments attachés à un répéteur font partie du même domaine de collision


On utilise un répéteur dans les réseaux :


*      Ethernet équipés en coax

*      10baseT, le Hub est en réalité un répéteur multiport. C'est pourquoi le câble utilisé est considéré comme un segment séparé.

*      Token Ring, chaque ordinateur se comporte comme un répéteur. Il écoute, guettant le jeton qu'il renverra à l'ordinateur suivant.


Les causes entraînant la dégradation du signal sont :


*      La distance

*      le temps

*      les interférences

*      le type de câble

*      la bande passante


2.         BRIDGE (PONT)

Les ponts travaillent au niveau 2 (niveau trame) en ce sens qu'ils maintiennent les messages sur un segment, ou les font transiter vers un autre, en fonction des adresses "source" et "destination" contenues dans les trames. Ils permettent notamment d'interconnecter deux réseaux de même architecture physique.


On peut distinguer deux algorithmes de filtrage :


*      Spanning Tree (plutôt Ethernet)
Le bridge écoute le réseau connecté sur son entrée 1 et construit une table des adresses (niveau 2) de toutes les stations connectées sur ce réseau. Il fait la même chose sur son entrée 2 de telle manière qu'il ne transfère de 1 vers 2 (et vice versa) que les messages adressés de 1 a 2.
Le routage dans un réseau multibridge se fait par l'échange entre bridges, de bpdu (Bridge Protocol Data Unit), trames d'information dédiées uniquement à cet usage (BPDU) qui permettent à tous les bridges de connaître l'existence des autres et de déterminer celui qui aura la plus haute priorité (root bridge) ainsi que les priorités relative des autres bridges. Ainsi la désignation des bridges ayant une priorité plus faible permet de déterminer les routes principales (designated bridge) et les routes de secours sur lesquels aucun trafic ne transite ; cependant certains bridge (BROUTER) utilisent des protocoles "propriétaires" leur permettant de partager le trafic sur plusieurs lignes.


*      Source Routing (plutôt Token Ring)
Afin de découvrir la route la plus performante, le bridge qui a des données à émettre envoi des trames spécifiques "route discovery". Elles sont reconnues par les bridge intermédiaires (s'ils sont compatibles) qui y insère une information de routage. La première trame, chargée de cette information qui revient au bridge d'origine, décrit forcément la route la plus efficace. Cette information sera insérée dans chaque trame de données.
Les ponts permettent de séparer les trafics (segmentation) et de bloquer les parasites et collisions. Mais les trames "broadcasting" sont diffusées partout (surchargement les lignes).
Les bridges sont transparents aux protocoles de niveau supérieur. Quant aux mémoires des appareils, elles doivent être importantes car les bridges étant des éléments "transparents" du réseau (sans adresse) ils doivent mémoriser les adresses de toutes les stations connectées aux réseaux afin d'isoler des segments d'un même Subnet ip et séparer les domaines de collision.


3.         ROUTEURS

Ils travaillent au niveau de la couche 3 du modèle osi, et s'occupent du routage des unités de données. Ils permettent d'interconnecter deux réseaux de types différents. C’est l'outil le plus élaboré pour acheminer les données. Le routeur est quasiment un ordinateur à part entière. Il est capable de décoder les trames jusqu’à retrouver l’adresse ip et de diriger l’information dans la bonne direction. On peut aussi définir dans la trame son chemin... Définir ou diriger une trame, c'est la "router" (d'où le terme "routeur").

Dans une interconnexion de réseaux, chaque réseau ayant sa propre identité, la sécurité est cruciale pour son bon fonctionnement. Il va donc falloir filtrer en fonction de leurs provenances et de leurs destinations les données entrantes et sortantes d'une entité. Selon la complexité du réseau à protéger, la conception de ces contrôles et leur maintenance sont plus ou moins difficiles.


a)   ROUTAGE

Le routage permet de déterminer où envoyer un datagramme. Trois processus fondamentaux font partie d'un système de routage :


*      La machine hôte doit savoir quand et comment communiquer avec un routeur,

*      Le routeur doit être capable de déterminer un chemin d'accès vers le réseau distant

*      Le routeur du réseau de destination doit savoir se connecter à la machine hôte.


b)  RÔLE

Un protocole de routage effectue les tâches suivantes :


*      Décrire le coût d'une route en fonctions de l'attribut de routage "metric",

*      Supporter plusieurs routes actives entre deux réseaux,

*      Propager correctement les informations de routage,

*      Réduire le trafic réseau lié au protocole de routage lui-même,

*      Réduire la charge des machines qui ne gèrent pas directement le routage,

*      Éviter la surcharge du réseau après un changement de route,

*      Gérer des fonctions de sécurité pour se prémunir des fausses annonces de routeurs.


c)   FONCTIONNEMENT

Le routeur est concerné par le routage de niveau 3 et a pour fonction l'interconnexion de réseaux différents. Il peut relier par exemple un réseau Ethernet à un Token-Ring mais il est dépendant du protocole réseau.


(1) FONCTIONNEMENT GÉNÉRAL

Les routeurs travaillent sur les adresses logiques (IP). Ils communiquent entre eux et peuvent échanger des informations avec d'autres périphériques ou des stations.
Au fur et à mesure que le nombre de réseaux s'accroît, la tâche du routeur devient plus complexe. Certain problèmes d'optimisation de routage peuvent alors apparaître.
Les routeurs reliant des réseaux de différents types, la grande difficulté réside justement dans cette dépendance des réseaux. Des routeurs multi protocoles ont vu le jour, pouvant supporter dans une même machine une grande variété de protocoles comme tcp/ ip, iso clns, etc. (Cisco propose d'un produit qui supporte un éventail de 14 protocoles réseaux : TCP/IP, Decnet, XNS, ISO CLNS, Appletalk ....). Le prix de la mise en place d'un tel système est conséquent. Cependant les routeurs dépendant des protocoles, les constructeurs tendent vers une standardisation des protocoles de routage pour s'affranchir de cet inconvénient.


(2) CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES

Un routeur nécessite une table de routage, pour cela, les routeurs disposent d'une mémoire vive et d'un disque dur pour la sauvegarde. Certains routeurs sont capables de choisir des routes différentes pour une même destination selon l'état de l'environnement ( le routeur doit ralentir le moins possible le débit entre les réseaux qu'il relie). Il doit alors posséder un processeur suffisamment rapide (pour ne pas que les algorithmes soient ralentis) et une interface de programmation (pour s'adapter à son environnement).

Les caractéristiques techniques des routeurs sont très variables. En général, un routeur possède une mémoire vive assez importante, dans le but de stocker les adresses associées au numéro de sortie et un certain nombre d'algorithmes de routage. Le disque dur contient les mêmes informations que la mémoire vive, mais compressées. Les routeurs sont équipés des dernières technologies en matière de mémoire ( SDRAM) et de micro-processeurs pour garder un débit suffisant (10 000 à 15 000 paquets / secondes ).


(3) TYPE DE ROUTAGE

Il existe 2 types de routage dynamique :


*           Bellman Ford : Basé sur le nombre de sauts (meilleur route = minimum de "hop" ).
Chaque routeur connaît pour chaque destination et pour toutes les routes le nombre de sauts par l'échange d'information spécifique ("
Routing Information Protocole").

*      OSPF : Il détermine la meilleure route en fonction de sa longueur de manière à ce que les routeurs n'échangent des données qu'avec leur voisinage immédiat. Il n'est donc pas nécessaire d'envoyer les tables complètes des réseaux.


Certains routeurs utilisent une combinaison des 2 algorithmes afin de décider en fonction de l'application si c'est le chemin à minimum de sauts ou celui de longueur minimum qui est le plus adapté.


(4) TABLES DE ROUTAGES

Les algorithmes de routage ip utilisent sur chaque machine une table de routage Internet (Internet Routing Table) aussi appelée table de routage ip (IP Routing Table). Cette table contient les informations relatives aux différentes destinations possibles et la manière de les atteindre. Machines et passerelles possèdent les tables de routages. 

À chaque fois que le logiciel ip d’une passerelle ou d’une machine doit transmettre un datagramme, il consulte la table de routage pour déterminer où l'envoyer.
Les tables de routages contiennent les adresses réseaux mais pas la totalité des adresses ip pour des raisons d’espace mémoire et de mise à jour des tables. La table de routage dépend du nombre de réseau et d’interconnexions.
Dans le cas ou un site comporte plusieurs réseaux locaux, le routage reste simple. On vérifie que les données concernent chacun des réseaux locaux du site et si ce n’est pas le cas on utilise le routage par défaut (si aucune route n’apparaît dans la table, les procédures de routage envoient le datagramme à une passerelle par défaut "Default Gateway").
Un nœud de communication est formé de lignes de sortie qui émettent des trames obtenues à partir de paquets. Les paquets sont routés par le commutateur vers une ligne de sortie à partir de la table de routage.


table


Ainsi un paquet à destination de B6 prendra la sortie A3; un paquet à destination de B3 pourra emprunter soit la sortie A2 soit la sortie A3. Le choix se fait selon des critères variables comme la longueur du chemin que doit emprunter le paquet ( nombre de nœuds traversés).


(5) ROUTAGE CENTRALISÉ

Le routage centralisé est caractérisé par l'existence d'un centre qui prend les décisions quant à la définition d'une nouvelle table et de son envoi vers les stations du réseau. Ce nœud central reçoit les informations de la part de tous les composants du réseau et il conçoit sa table de routage suivant des algorithmes déterminés à l'avance.


Les critères utilisés par ces algorithmes peuvent être les suivants :


*      Le coût des liaisons

*      Le coût de passage dans un nœud

*      le débit demandé

*      le délai de transit demandé

*      le nombre de nœuds à traverser

*      la sécurité du transport de certaines classes de paquets

*      l'occupation des mémoires des nœuds de commutation

*      l'occupation des coupleurs de ligne.


L'algorithme le plus fréquemment utilisé est en fait le plus simple à mettre en place et consiste à prendre le chemin le moins coûteux (Il suffit d'attribuer un coût de 1 à chaque nœud traversé).
Une autre technique simple est celle du routage fixe. La table de routage ne varie pas dans le temps; chaque fois qu'un paquet est envoyé dans un nœud¸ il est toujours envoyé dans la même direction qui correspond au chemin le plus court ( on peut améliorer le routage fixe en tenant compte d'événements indiqués par le réseau).

Une technique plus élaborée est l'envoi des tables de routage de manière asynchrone : Un nœud envoie un nouveau compte rendu dès que ce dernier a suffisamment varié par rapport au précédent. Il s'agit d'une réelle communication entre table de routage maintenue en temps réel (la sophistication entraîne cependant une surcharge du réseau par des paquets de contrôle qui peuvent empêcher un fonctionnement en temps réel).


(6) COÛT ET MAINTENANCE

La mise en place d'un routeur dans un réseau local entraîne des coûts importants (le coût du routeur même est très élevé, ce à quoi il faut ajouter celui des éléments de connexion et celui de l'installation). Préalablement, une étude approfondie doit être effectué sur le réseau.


L'un des inconvénients majeurs des routeurs est la maintenance : Les routeurs ont des critères de plus en plus complexes de routage et une programmation d'algorithme complexe doit être effectuée ; cependant, les langages de programmation utilisés sont des langages de bas niveau et les algorithmes de routages sont alors difficilement implantables. Un progrès dans le domaine des routeurs est l'intégration de langage de programmation de haut niveau.

Enfin, l'architecture des réseaux étant en constante évolution, les routeurs doivent être le plus rapidement mis à jour lors d'une modification de route; hors cette mise à jour est complexe et longue.


4. PASSERELLES

C'est un terme générique qui désigne un équipement de niveau supérieur ou égal à la couche 3. Il autorise l'interconnexion "intelligente" de réseaux hétérogènes. Ce qu'elles font en convertissant les messages d'un format d e réseau à un autre dans les deux sens.


5. HUBS

Ce petit appareil appelé aussi "concentrateur" permet la connexion de plusieurs ordinateurs entre eux via un câble Ethernet du type RJ-45.


Ces équipements (Host Unit Broadcast) sont au centre des configurations en étoile et assurent l'interconnexion des différentes branches de l'étoile. Les hubs sont souvent utilisés quand il s’agit de relier quelques ordinateurs ensemble pour un petit réseau local. Le principe est simple, dès que des données arrivent sur une des prises, elles sont automatiquement répétées sur toutes les autres prises.

Un hub peut être considéré comme un "prisme" électrique : Tous les paquets émis sur un segment ou appareil connecté à l'un des ports sont répercuté sur tous les autres ports qui font partie du même domaine de collision. Les hubs ne regardent pas ce qu’il y a dans les trames, ils se contentent de répéter l’information. Comme il n’y a aucune analyse du contenu de l’information, ils travaillent au niveau 1 (physique) du modèle OSI.


6. SWITCHS

La différence avec le hub, c’est que le switch sait quels sont les ordinateurs qui sont autour de lui. Ainsi, s'il reçoit une trame pour l’ordinateur X, il ne l’envoie qu’à l’ordinateur X et pas aux autres. Il commute l’entrée des données vers la sortie où est l’ordinateur concerné. À noter malgré tout que les switchs ont fait beaucoup de progrès et sont maintenant presque aussi performants que les routeurs. Les switchs sont capables d’analyser l’information contenue dans la trame, de repérer l’adresse mac de destination et d’envoyer la trame vers le bon ordinateur.


Caractéristiques :


*      Fonctionne aux niveaux 2 ou 3 du modèle OSI

*      Permet de configurer des vlan

*      Tous les ports sont des domaines de collision différents

*      Ils peuvent êtres autosensing 10/100/1000

Modifié le: mercredi 15 mai 2019, 13:02