Les protocoles de routage

Le routage (routing) consiste à trouver l'itinéraire entre deux machines, c'est le  rôle dévolu aux routeurs (routing), c'est un élément fondamental de tout réseau étendu.

Le routeur utilise l'adresse IP pour diriger les paquets qu'il reçoit, il ne connait pas l'ensemble des adresses IP de toutes les machines sur internet, mais seulement l'adresse des routeurs voisins. Il sait que pour telle ou telle classe d'adresse, il devra passer le paquet à un routeur voisin ou un autre. Les adresses des routeurs voisins sont contenus dans sa table de routage, celle-ci peut être mise à jour de manière manuelle (routage statique) ou de manière automatique (routage dynamique) grâce à une protocole de routage dynamique. Le premier type de routage présente beaucoup d'inconvénients, d'une part les msies à jour sont particulièrement laborieuses, d'autre part du fait de l'intervention humaine, on n'est pas à l'abri de boucles de routage infinis, ou de routages aberrants. C'est pourquoi on utilise essentiellement le protocole de routage dynamique.

Les réseaux d'une entreprise, d'un campus, qui soient locals ou pas, mais qui sont gérés de manière indépendante, sont appelés Systèmes Autonomes ou Autonomous Systems.

Les routeurs à l'intérieur de chaque AS sont responsables du routage du trafic au sein des AS et utilisent généralement le même protocole de routage (par exemple RIP ou OSPF).

On pourrait comparer le routage au système de numérotation téléphonique, grâce au plan de numérotation, chaque autocommutateur n'est pas obligé de stocker dans ses tables le numéro de téléphone de chaque abonné dans le monde. L'acheminement d'un appel téléphonique a lieu par approches successives, d'abord le pays, puis la région, la localité, puis le centrale téléphonique de terminaison auquel est lié le destinataite final.

C'est équivalent pour les routeurs qui utilisent les adresses IP des machines constituant internet. L'acheminement des informations véhiculées a lieu par couches successives à l'échelle internationale, puis nationale et locale avec les sous-réseaux IP définis dans l'entreprise jusqu'au poste de travail du destinataire. Le routeur est capable d'analyser les trames qu'il reçoit, ne serait ce pour en extraire l'adresse du destinataire, il effectue des opérations de fragmentation de trame et de réassemblage couteuses en temps, c'est son principal défaut. La lenteur d'internet s'explique en grande partie par les temps de latence de ses routeurs.

Un commutateur fonctionne par auto-apprentissage, des circuits sont établis préalablement, quand il reçoit une trame à destination d'une adresse qui lui est inconnue, il diffuse une recherche de ce correspondant à tous les autres commutateurs qui constituent le réseau (broadcast). Dès que la réponse lui parvient, il met sa table à jour. Le problème est que ces requêtes broadcast engendrent un flux parasite très important dans la totalité du réseau. De plus, l'étendue d'un tel réseau est limitée à la capacité de stockage des tables d'adressage, si on avait une architecture commutée pure et dure, au final chaque noeud du réseau IP devrait connaître l'adresse des dizaines de millions d'abonnées à Internet à travers le monde et leur localisation ! D'un autre côté le commutateur est une machine très rapide.

L'idéal est donc de marier les deux concepts, d'une part l'intelligence du routeur et d'autre part la rapidité du commutateur. Cette technique est appelée commutation de niveau 3, on peut l'illustrer avec l'analogie suivante: admettons que vous vouliez envoyer un livre, vous ne pouvez pas l'envoyer dans une enveloppe car celle-ci ont une taille limitée, on prendre donc chaque page du livre qu'on mettra dans une enveloppe avec le nom et l'adresse du destinataire. On peut simplifier encore le protocole, on va marquer toutes les enveloppes avec la même couleur, seule la première enveloppe sera routée normalement et établira la route à suivre, puis les autres seront routées très rapidement par commutation en suivant le circuit établi préalablement.

Dans le modèle traditionnel de routage, le plus conservateur, les commutateurs se cantonnent à la fonction de pontage, de filtre,  (niveau 2 du modèle OSI), les routeurs préservant leur rôle.

L'inconvénient de ce modèle est que le routeur ralentit le délai de transit et constitue un un goulet d'étranglement.

Dans ce modèle, la fonction de routage est assurée à la fois par les routeurs et les commutateurs du réseau. On appelle ça du routage distribué.

Les avantages de ce modèle sont multiples, d'une part la disponibilité du réseau par le fait que le routage est distribué, mais aussi l'absence de goulet d'étranglement. Les inconvénients résident dans le prix des commutateurs et une charge administrative plus lourde puisque la fonction de routage est distribuée sur tous les noeuds du réseau.

Un réseau basé sur le routage distribué peut très bien s'interfacer avec des routeurs traditionnels. La cohérence entre ces équipements hétérogènes est assurée par le protocole IPNNI  (Integrated Private Network to Network Interface).

Un autre type de routage est le routage centralisé. Il est basé sur un serveur de routes suffisamment puissant pour traiter sans délai les multiples requêtes émanant des commutateurs égarés dans leur tâche de transmission, laissant ainsi ces derniers se consacrer entièrement à la transmission des paquets. Ce modèle est désigné routeur virtuel, il est utilisé notamment par le protocole MPOA (utilisé par la technologie ATM)

Les avantages de ce modèle sont le traitement de routage limité et une commutation de trames intensifiée et une administration du réseau simplifiée grâce à la centralisation. Les inconvénients résident dans les premières solutions de routeurs virtuels propriétaires, et une panoplie réseau coûteuse à base de commutateurs de niveau 3, voire de routeurs.