Cours 4 - IP : routage et sous-réseaux

Réseaux - Cours 4
IP : routage et sous-réseaux
Cyril Pain-Barre
IUT Informatique Aix-en-Provence
Semestre 1 - version du 24/11/2009
1/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
1/38
Routage IP
2/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
2/38
Algorithme de routage
le logiciel IP de A doit envoyer un datagramme à (l’adresse IP de) B,
situé quelque part dans l’inter-réseau
A
B
inter−réseau
routage = prise de décision pour l’envoi
question : la destination appartient-elle au même réseau ?
oui : la remise est directe.
A peut envoyer directement le datagramme à B, en utilisant
le service d’envoi de leur réseau
non : la remise est indirecte.
A ne peut qu’envoyer le datagramme à un routeur. À son
tour, le routeur devra appliquer le même algorithme
dans ce cas, le choix du routeur est prépondérant
3/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
3/38
Test de l’appartenance au même réseau : version 1
une station (ou un routeur) S dispose d’une ou plusieurs interfaces,
chacune avec une adresse IP Si
S1
S2
S
Si
Sn
S doit envoyer un datagramme à une IP de destination D
pour savoir si D appartient à un réseau connecté à S :
1
2
de D et de sa classe, en déduire l’adresse du réseau de D, notée R(D)
pour chaque adresse IP Si de S :
a) extraire son adresse de réseau R(Si )
b) si R(Si ) = R(D) alors S et D appartiennent au même réseau
4/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
4/38
Test de l’appartenance au même réseau : exemple
soient S avec 3 interfaces et une destination D1 = 139.124.187.18 :
12.143.1.163
S
195.118.10.34
139.124.187.4
S1 = 12.143.1.163
S2 = 139.124.187.4
S3 = 195.118.10.34
l’adresse de D1 est de classe B =⇒ R(D1 ) = 139.124.0.0
puisque R(D1 ) = R(S2 ), alors D1 et S appartienent à un même réseau
S peut envoyer directement un datagramme à D1 en utilisant l’interface
(et le réseau) associée à S2
5/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
5/38
Test de l’appartenance au même réseau : exemple
soient S avec 3 interfaces et une destination D1 = 139.124.187.18 :
12.0.0.0
195.118.10.0
12.143.1.163
S
139.124.187.18
195.118.10.34
139.124.187.4
139.124.0.0
S1 = 12.143.1.163 (classe A) =⇒ R(S1 ) = 12.0.0.0
S2 = 139.124.187.4 (classe B) =⇒ R(S2 ) = 139.124.0.0
S3 = 195.118.10.34 (classe C) =⇒ R(S3 ) = 195.118.10.0
l’adresse de D1 est de classe B =⇒ R(D1 ) = 139.124.0.0
puisque R(D1 ) = R(S2 ), alors D1 et S appartienent à un même réseau
S peut envoyer directement un datagramme à D1 en utilisant l’interface
(et le réseau) associée à S2
6/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
6/38
Test de l’appartenance au même réseau : exemple 2
soient S avec 3 interfaces et une destination D2 = 195.118.11.35 :
195.118.10.0
195.118.10.34
S
12.143.1.163
12.0.0.0
139.124.187.4
139.124.0.0
S1 = 12.143.1.187 (classe A) =⇒ R(S1 ) = 12.0.0.0
S2 = 139.124.187.4 (classe B) =⇒ R(S2 ) = 139.124.0.0
S3 = 195.118.10.34 (classe C) =⇒ R(S3 ) = 195.118.10.0
l’adresse de D2 est de classe C =⇒ R(D2 ) = 195.118.11.0
R(D2 ) est différent de tous les R(Si ), alors D1 et S appartienent à des
réseaux différents
pour envoyer un datagramme à D2 , S doit passer par un routeur
connecté à l’un de ses réseaux
7/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
7/38
Test de l’appartenance au même réseau : exemple 2
soient S avec 3 interfaces et une destination D2 = 195.118.11.35 :
195.118.10.0
195.118.10.34
S
12.143.1.163
195.118.11.0
12.0.0.0
195.118.11.0
139.124.187.4
139.124.0.0
S1 = 12.143.1.187 (classe A) =⇒ R(S1 ) = 12.0.0.0
S2 = 139.124.187.4 (classe B) =⇒ R(S2 ) = 139.124.0.0
S3 = 195.118.10.34 (classe C) =⇒ R(S3 ) = 195.118.10.0
l’adresse de D2 est de classe C =⇒ R(D2 ) = 195.118.11.0
R(D2 ) est différent de tous les R(Si ), alors D1 et S appartienent à des
réseaux différents
pour envoyer un datagramme à D2 , S doit passer par un routeur
connecté à l’un de ses réseaux
8/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
8/38
La remise directe
situation : une station ou un routeur doit envoyer un datagramme à un
hôte situé sur le même réseau physique que lui
9/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
9/38
La remise directe
situation : une station ou un routeur doit envoyer un datagramme à un
hôte situé sur le même réseau physique que lui
IP (adresses IP)
Hôte−Réseau
(adresses physiques)
Datag. IP
IP
commutation/routage
paquet,trame,cellule...
Hôte−Réseau
contrainte : l’envoi ne peut se faire qu’en utilisant des adresses
physiques et le service du réseau
méthode :
1
déterminer l’adresse physique du destinataire par résolution
d’adresse (ARP ou autre)
2
utiliser le service du réseau (mode connecté ou non, fiable ou pas)
pour lui transmettre le datagramme
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
10/42
10/38
La remise indirecte
situation : une station ou un routeur ne peut pas joindre directement la
destination d’un datagramme
éventuellement
plusieurs routeurs
éventuellement
autre(s) réseau(x)
11/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
11/38
La remise indirecte
situation : une station ou un routeur ne peut pas joindre directement la
destination d’un datagramme
IP (adresses IP)
Datag. IP
Hôte−Réseau
(adresses physiques)
IP
commutation/routage
paquet,trame,cellule...
Hôte−Réseau
éventuellement
plusieurs routeurs
éventuellement
autre(s) réseau(x)
méthode :
1
2
déterminer l’adresse IP du routeur à solliciter par consultation de la
table de routage
transmettre le datagramme au routeur :
a) déterminer son adresse physique (résolution d’adresse)
b) utiliser le service du réseau pour lui transmettre le datagramme
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
12/42
12/38
Politique de traitement d’un datagramme reçu
situation : une station/routeur reçoit un datagramme : qu’en faire ?
traitement pour un routeur
si le datagramme est destiné au routeur, l’accepter
sinon le routeur est utilisé comme nœud de transfert et doit relayer
le datagramme (si aucune route, message ICMP renvoyé)
une station, même disposant de plusieurs interfaces, n’assure pas
la fonction de nœud de transfert, à moins qu’elle soit configurée
explicitement pour cela
traitement pour une station
si le datagramme est destiné à la station, l’accepter
sinon le datagramme est détruit et un message ICMP est renvoyé
13/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
13/38
Tables de routage : version d’origine
chaque station ou routeur dispose de sa propre table de routage
une table contient autant d’entrées que de destinations (réseaux)
connues de l’hôte
une entrée est un couple
(adresse réseau, adresse du saut suivant (routeur))
la table n’indique pas le chemin à suivre, seulement le routeur à
solliciter pour une destination donnée
le chemin est une information répartie
le routeur doit être situé sur le même réseau et c’est son adresse dans
ce réseau qui est utilisée
une destination dont l’adresse de réseau ne figure pas dans la table est
inaccessible
14/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
14/38
Tables de routage : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.250
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
194.199.116.2
138.1.0.0
138.1.2.201
194.199.116.200
B
R3
138.1.10.24
194.199.116.0
194.199.116.5
15/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
15/38
Tables de routage : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.250
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
194.199.116.2
138.1.2.201
138.1.0.0
194.199.116.200
B
R3
138.1.10.24
Table
de A :
194.199.116.0
194.199.116.5
destination
routeur
198.175.10.0
0.0.0.0
27.0.0.0
198.175.10.200
138.1.0.0
198.175.10.200
194.199.116.0
198.175.10.200
remise directe
remise indirecte
18/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
16/38
Tables de routage : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.250
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
194.199.116.2
138.1.2.201
138.1.0.0
194.199.116.200
B
R3
138.1.10.24
Table
de R1 :
194.199.116.0
194.199.116.5
destination
routeur
198.175.10.0
0.0.0.0
27.0.0.0
0.0.0.0
138.1.0.0
27.0.0.251
194.199.116.0
27.0.0.251
remise directe
remise indirecte
19/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
17/38
Tables de routage : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
27.0.0.250
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
194.199.116.2
138.1.2.201
138.1.0.0
194.199.116.200
B
R3
138.1.10.24
Table
de R2 :
194.199.116.0
194.199.116.5
destination
routeur
27.0.0.0
0.0.0.0
138.1.0.0
0.0.0.0
198.175.10.0
27.0.0.250
194.199.116.0
138.1.2.201
remise directe
remise indirecte
20/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
18/38
Tables de routage : exemple
198.175.10.5
R1
A
198.175.10.200
27.0.0.1
destination
27.0.0.250
routeur
138.1.0.0
destination
27.0.0.251
routeur
198.175.10.0198.175.10.200
138.1.0.0
198.175.10.6
27.0.0.0
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
destination
138.1.0.0
routeur
138.1.0.0
138.1.2.201
194.199.116.2
0.0.0.0
194.199.116.200
B
R3
138.1.10.24
194.199.116.0
194.199.116.5
le chemin qui mène de A à B est une information répartie :
aucun hôte ne le connaît en totalité
21/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
19/38
Route par défaut
une destination n’est (éventuellement) accessible que si son
réseau figure dans les tables de routage
or l’inter-réseau évolue constamment (ajout/suppression de
routeurs, liaisons inter-routeurs, réseaux)
ce qui peut conduire à la nécessité de modifier toutes les
tables de routage
dans une majorité de cas, on peut se contenter d’utiliser une
route par défaut qui comprend toutes les destinations non
explicitement mentionnées
particulièrement adaptée pour un hôte relié à un seul routeur
22/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
20/38
Route par défaut : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.250
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
27.0.0.251
27.0.0.2
138.1.2.200
138.1.0.1
194.199.116.2
138.1.2.201
138.1.0.0
R3
194.199.116.200
B
138.1.10.24
194.199.116.0
Table de A
destination
194.199.116.5
routeur
150.15.1.1
destination
routeur
198.175.10.0
0.0.0.0
27.0.0.0
198.175.10.200
198.175.10.0
0.0.0.0
138.1.0.0
198.175.10.200
défaut
198.175.10.200
194.199.116.0
198.175.10.200
24/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
21/38
Route par défaut : exemple
198.175.10.5
R1
A
27.0.0.1
l’usage de ce type de route
198.175.10.200
198.175.10.0
27.0.0.250
sur les
routeurs doit être
27.0.0.0
198.175.10.6
R2
limité pour ne pas créer de
138.1.2.200
138.1.0.1
27.0.0.2
27.0.0.251
boucle...
194.199.116.2
138.1.2.201
138.1.0.0
B
R3
194.199.116.200
150.15.0.250
138.1.10.24
194.199.116.0
194.199.116.5
150.15.0.0
150.15.1.1
destination
ce nouveau réseau est déjà pris en
compte par la route par défaut
routeur
198.175.10.0
0.0.0.0
défaut
198.175.10.200
26/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
22/38
Routage IP
et
sous-réseaux
27/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
23/38
Sous-réseaux IP : motivation
dans la version d’origine d’IP, une adresse IP est constituée
d’un numéro de réseau et d’un numéro d’ordinateur dans ce
réseau
le routage n’utilise que le numéro de réseau
à chaque réseau physique doit être affectée une adresse
de réseau unique
or, la multiplication des réseaux pose plusieurs problèmes :
la gestion de toutes les adresses de réseau devient très lourde
les tables de routage deviennent gigantesques
le schéma d’adressage peut être saturé
il est devenu nécessaire de réduire le nombre de réseaux à
gérer, notamment en permettant à plusieurs réseaux
physiques de partager la même adresse de réseau
28/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
24/38
Sous-réseaux IP : les clés de la réussite
pour connecter un réseau à Internet, un administrateur demande une
adresse de réseau (classe A, B ou C)
l’organisation interne du réseau est à la charge de l’administrateur :
plan d’adressage (affectation des adresses IP). En particulier,
l’administrateur utilise comme il le souhaite la partie id. station :
id. réseau
id. station
attribué par (un représentant de) l’ICANN
géré en interne par l’administrateur,
sans intérêt pour Internet
définition des routes sur les ordinateurs et routeurs de ce réseau
du point de vue (des autres réseaux et routeurs) d’Internet, seule
l’adresse du réseau est prise en compte
Internet
139.124.0.0
ici, seule l’adresse 139.124.0.0 est utilisée
Cyril Pain-Barre
l’organisation interne est invisible (inutile)
de l’extérieur
IP : routage et sous-réseaux
29/42
25/38
Sous-réseaux IP : principe
l’administrateur dispose d’une adresse de réseau (telle que 139.124.0.0)
mais de plusieurs réseaux physiques, appelés sous-réseaux
la présence de plusieurs réseaux physiques est une question interne
les routeurs d’Internet se contentent d’acheminer les datagrammes vers
”le réseau” 139.124.0.0
à charge des routeurs internes d’acheminer les datagrammes à travers
les sous-réseaux
réseau 139.124.0.0
Internet
vers 139.124.0.0
ces routeurs acheminent les
datagrammes dans les sous−réseaux
30/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
26/38
Sous-réseaux IP : identifiant de sous-réseau
pour distinguer les sous-réseaux, l’administrateur réserve une partie de
l’id. station, appelée l’identifiant de sous-réseau :
un seul réseau (pas de sous−réseau)
id. réseau
id. station
avec des sous−réseaux
id. sous−réseau
id. réseau
id. station
les stations et routeurs internes doivent en tenir compte pour leurs
décisions de routage
la taille de l’id. sous-réseau dépend du nombre de sous-réseaux, en
tenant compte des contraintes (recommandations) suivantes :
l’id. sous-réseau tout à 0 est réservé (conflit avec l’adresse du réseau)
l’id. sous-réseau tout à 1 est réservé (conflit avec l’adresse de diffusion
dirigée)
d’où : 2n − 2 sous-réseaux avec n bits pour l’id. sous-réseau
31/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
27/38
Sous-réseaux IP : exemples d’identifiant de sous-réseau
Dans le réseau 139.124.0.0 :
si on utilise un octet pour l’id. sous-réseau, on peut avoir jusqu’à
254 sous-réseaux d’au plus 254 stations.
Les sous-réseaux auront pour adresses :
139.124.1.0, 139.124.2.0, . . . jusqu’à 139.124.254.0
id. réseau
id. sous−réseau
id. station
124
1
0
139
124
2
0
139
124
254
0
...
139
si on n’utilise que 3 bits, on peut avoir jusqu’à 6 sous-réseaux d’au
plus 8 190 stations.
Les sous-réseaux auront pour adresses :
139.124.32.0, 139.124.64.0, 139.124.96.0, 139.124.128.0,
139.124.160.0 et 139.124.192.0
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
32/42
28/38
Sous-réseaux IP : masques de sous-réseaux
en interne, pour identifier le sous-réseau, il faut prendre en compte la
partie id. sous-réseau
or, le schéma d’adressage en classe ne permet que d’extraire la partie
id. réseau
d’où l’introduction des masques de sous-réseaux :
à chaque sous-réseau sont associés une adresse et un masque de
sous-réseau
le masque est un entier sur 32 bits (écrit généralement en notation
décimale pointée) permettant de séparer la partie id. station des parties
id. réseau et id. sous-réseau :
ses bits à 1 indiquent où se trouvent les parties id. réseau et id.
sous-réseau
ses bits à 0 indiquent où se trouve la partie id. station
exemple : pour le réseau 139.124.0.0 et l’id. sous-réseau sur un octet, le
masque est 255.255.255.0 (autre notation /24) :
id. réseau + id. sous−réseau
1
1
1
1
1
255
1
1
1
1
.
1
1
1
1
1
1
255
Cyril Pain-Barre
1
id. station
1
.
1
1
1
1
255
1
1
1
0
.
IP : routage et sous-réseaux
0
0
0
0
0
0
0
0
33/42
29/38
Sous-réseaux IP : test d’appartenance au sous-réseau
à chaque interface (et adresse IP) d’une station ou routeur S d’un
sous-réseau, on associe le masque du sous-réseau correspondant :
S1 , M 1
S
S2 , M 2
Si , M i
Sn , M n
le test d’appartenance au réseau est modifié pour tenir compte des
sous-réseaux
pour savoir si D appartient à un sous-réseau connecté à S :
pour chaque adresse IP Si de S :
soit Mi son masque
extraire son adresse de réseau R(Si ) en appliquant le masque Mi à Si
appliquer le masque Mi à D pour obtenir D 0
si R(Si ) = D 0 alors S et D appartiennent au même sous-réseau
34/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
30/38
Sous-réseaux IP : application masque
Appliquer le masque est effectuer un et-logique bit-à-bit entre
l’adresse IP et le masque :
adresse IP
masque
partie à 1
partie à 0
cette partie reste inchangée
cette partie passe à 0
adresse IP obtenue
35/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
31/38
Sous-réseaux IP : généralisation des masques
l’usage des masques fait maintenant partie du standard IP
même les stations/routeurs ne faisant pas partie d’un
sous-réseau les utilisent
dans ce cas, les masques suivants sont employés :
255.0.0.0 (ou /8) pour les réseaux de classe A
255.255.0.0 (ou /16) pour les réseaux de classe B
255.255.255.0 (ou /24) pour les réseaux de classe C
où /i est la notation CIDR qui signifie que la partie identifiant
le (sous-)réseau se trouve sur les i premiers bits.
36/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
32/38
Sous-réseaux IP : masques et tables de routage
l’algorithme et les tables de routage doivent être modifiés
dans la table, on ajoute une colonne masque :
destination
...
masque
...
routeur
...
pour router un datagramme de destination D, on cherche
dans la table une entrée (Di , Mi , Ri ) telle que l’application de
Mi à D donne Di
si plusieurs entrées correspondent, on prendra celle dont le
masque comporte le plus de 1 (le masque le plus précis)
la route par défaut vers un routeur R est simplement
représentée par l’entrée :
(0.0.0.0, 0.0.0.0, R)
37/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
33/38
Sous-réseaux IP : exemples de tables de routage
15.0.0.0/8
réseau 139.124.0.0 subnetté
avec id. sous−réseau sur 3° octet
15.0.0.5
15.0.0.1
R1
128.10.132.54
139.124.1.0/24
128.10.0.0/16
139.124.3.100
Internet
139.124.1.1
139.124.3.1
139.124.3.0/24
R3 139.124.2.250
128.10.87.250
R2
139.124.2.0/24
38/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
34/38
Sous-réseaux IP : exemples de tables de routage
15.0.0.0/8
réseau 139.124.0.0 subnetté
avec id. sous−réseau sur 3° octet
15.0.0.5
15.0.0.1
R1
128.10.132.54
139.124.1.0/24
128.10.0.0/16
Internet
139.124.3.100
139.124.1.1
139.124.3.1
139.124.3.0/24
R3 139.124.2.250
128.10.87.250
R2
139.124.2.0/24
(extrait de la) table de R1 :
destination
masque
routeur
15.0.0.0
255.0.0.0
0.0.0.0
128.10.0.0
255.255.0.0
0.0.0.0
139.124.0.0
255.255.0.0
128.10.87.250
R1 n’a pas à savoir que 139.124.0.0 est subnetté
39/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
35/38
Sous-réseaux IP : exemples de tables de routage
15.0.0.0/8
réseau 139.124.0.0 subnetté
avec id. sous−réseau sur 3° octet
15.0.0.5
15.0.0.1
R1
128.10.132.54
139.124.1.0/24
128.10.0.0/16
139.124.3.100
139.124.1.1
139.124.3.1
139.124.3.0/24
R3 139.124.2.250
128.10.87.250
Internet
R2
139.124.2.0/24
(extrait de la) table de R3 :
destination
masque
routeur
139.124.1.0
255.255.255.0
0.0.0.0
139.124.2.0
255.255.255.0
0.0.0.0
139.124.3.0
255.255.255.0
0.0.0.0
0.0.0.0
0.0.0.0
139.124.3.100
route par défaut
40/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
36/38
Sous-réseaux IP et diffusion
adresse de diffusion 139.124.255.255 :
dans tout le réseau 139.124.0.0 si non subnetté
dans tous les réseau sous-réseaux de 139.124.0.0 si subnetting
adresse 139.124.1.255 pour sous-réseau 139.124.1.0/24 :
diffusion dans le seul sous-réseau 139.124.1.0
41/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
37/38
Sous-réseaux IP : flexibilité du sous-adressage
bien que ce ne soit pas recommandé, l’identifiant sous-réseau
n’est pas forcément un groupe de bits contigus
il est possible de regrouper plusieurs entrées de la table de
routage en une seule, en jouant sur le masque associé
on n’est pas limité au subnetting d’un réseau : le subnetting
d’un sous-réseau est tout aussi possible
les exemples précédents n’ont montré que le subnetting avec
des sous-réseau de taille égale (la taille de la partie id.
sous-réseau était la même pour tous les sous-réseaux). Mais
on peut tout aussi bien subnetter avec des sous-réseaux de
taille variable par la technique du sous-adressage variable
(voir TP).
42/42
Cyril Pain-Barre
IP : routage et sous-réseaux
38/38