Les routeurs : Introduction (1/6)

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Avant de commencer cet article je vous invite à lire celui-ci. Vous y trouverez une introduction au fonctionnement d’Internet qui vous sera nécessaire pour comprendre la suite.


Étant actuellement en train de préparer la certification CCNA2 je me suis dit qu’il serait intéressant de vous faire des petits articles sur les routeurs (1/4 du programme du CCNA2 quand même). Donc, Internet c’est un ensemble de réseaux liés les uns aux autres (inter-connectés). Pour que ces réseaux puissent communiquer entre eux il est nécessaire qu’ils soient reliés physiquement (ou via un logiciel). Pour cela on utilise les routeurs :

routeur.png

Un routeur ce n’est rien de plus qu’un ordinateur. En effet il dispose d’un processeur (pour exécuter des opérations), de mémoire (pour stocker des données et d’un système d’exploitation (pour coordonner le tout). En revanche vous ne trouverez jamais de cartes son et/ou vidéo sur un routeur… Ces cartes là sont remplacées par plusieurs interfaces réseaux (chaque interface permettant de communiquer avec un autre réseau). Autrement dit si vous avez un routeur qui dispose de 10 interfaces réseau alors vous pourrez potentiellement communiquer avec 10 réseaux différents.

Voici à quoi ressemble un routeur vu de l’intérieur :

interieurrouteur.png

Concernant la mémoire, on en trouve quatre types :

-La RAM qui contient la table ARP, la table de routage, la configuration en cours d’utilisation du système d’exploitation et de la mémoire tampon.
-La NVRAM qui contient la configuration de sauvegarde du routeur.
-La ROM qui contient une version allégée du système d’exploitation (en cas de problème de chargement via la NVRAM) ainsi qu’un système de check up de l’ensemble du matériel.
-La FLASH qui peut contenir plusieurs systèmes différents suivant les cas d’usage.

Dans ces mémoires sont stockées des données qui vont permettre au routeur de mener à bien sa mission. C’est à dire de transmettre les paquets sur les bons réseaux en s’assurant qu’ils soient transmis le plus rapidement possible.

Prenez la situation suivante :

sreseau.png

Si on souhaite envoyer un paquet du réseau 1 au réseau 4 et en supposant que le temps de transfert entre deux réseaux soit identique pour chacun de ces réseaux, alors on comprend bien qu’il serait bête de faire passer nos paquets par le réseau 2 puis le 3 et enfin le 4 quand on sait qu’il serait plus rapide de les faire passer par le réseau 5. Eh bien ça, c’est au routeur de s’en assurer.

Pour cela les routeurs disposent de mécanismes de routage et de tables de routage.

  • Les mécanismes de routage :

Les mécanismes de routage sont l’ensemble des actions qui sont effectuées par le routeur dès lors qu’il reçoit un nouveau paquet. Il existe trois mécanismes actuellement.

Le premier est appelé « commutation de processus« . C’est un mécanisme ancien toujours utilisable mais qui reste déprécié au vu des nouveaux mécanismes. Lorsqu’un paquet arrive sur une interface, il est tout de suite transféré au plan de contrôle. Une fois arrivé, le processeur tentera de faire correspondre l’adresse de destination du paquet avec une des entrées de sa table de routage. Puis il va identifier l’interface réseau sur laquelle il doit envoyer le paquet et le transmettre. Là où ça pose problème c’est que cette opération est effectuée pour chaque paquets même s’ils ont la même destination. C’est donc long et absolument pas adapté aux architectures réseaux actuelles.

Le second mécanisme est appelé « commutation rapide« . Le principe est quasiment le même que pour la commutation de processus. Lorsqu’un paquet arrive il est transféré au plan de contrôle. Le processeur cherche une correspondance dans sa table de routage puis transmet le paquet. Seulement, avant de le transférer, une mémoire cache va stocker les informations de routage relatif au destinataire de ce paquet. Du coup si un paquet arrive avec la même destination, c’est la mémoire cache qui se chargera du routage sans intervention du processeur.

Le dernier mécanisme est propre à Cisco : le CEF (Cisco Express Forwarding). C’est le protocole le plus utilisé du fait de sa très grande rapidité. Cette fois ce ne sont pas les informations de routage d’un paquet qui sont stockées dans la mémoire cache mais absolument toutes les informations qu’un routeur doit avoir pour effectuer un routage. Autrement dit, tant que la structure du réseau ne change pas, la mémoire cache ne change pas non plus et comme elle peut à elle seule effectuer les opérations de routage eh bien le processeur n’est plus sollicité. Le gain de temps est donc gigantesque.

De façon simplifiée :

  • La commutation de processus résout un problème en effectuant un calcul à la main, même si un problème identique s’est déjà posé.
  • La commutation rapide résout un problème en effectuant un calcul à la main et mémorise la solution pour les problèmes identiques suivants.
  • Le protocole CEF résout à l’avance tous les problèmes possibles dans un tableur.

Netacad

  • La table de routage

La table de routage d’un routeur est une structure de données dans laquelle sont contenues toutes les informations nécessaires au bon routage des paquets. On y trouve un listing des routes connectées directement (celles qui sont connectées via les interfaces réseaux du routeur) et les routes distantes (celles qui sont connectées via un routeur distant) :

reseaudistantconnecte.png

Voici à quoi ressemble une table de routage sur un routeur Cisco :

tablederoutage

Ici on y voit que le routeur est directement connecté au réseau 10.0.0.0/8 via l’interface FastEthernet0/0. C’est un exemple. En réalité les tables de routage sont bien plus fournies. Plus tard nous verrons qu’il est possible d’ajouter des routes manuellement (on parle de routage statique) ou en utilisant des protocoles (on parle alors de routage dynamique).


Voilà pour cette introduction au fonctionnement des routeurs. Avant de passer au routage statique/dynamique, je vous invite à lire cet article qui vous montrera comment sécuriser votre matériel. Si ça ne vous intéresse pas, vous pouvez vous rendre ici pour en apprendre plus sur le routage statique 😉 !

 

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