INF3270-Chap4-Couche_Reseau-Partie_1-2s

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Unformatted text preview: Chapitre 4 Couche réseau Partie 1 Redouane Zidane UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 3-1 Chapitre 4: Couche réseau But du chapitre: comprendre les principes derrière les services de la couche réseau : IP (Internet Protocol) Adressage IP Routage IP (sélection de chemins) concepts avancés : IPv6, multicast UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-2 1 Sommaire 4. 1 Introduction 4.2 IP: Protocole IP 4.5 Routage dans l’internet Format du paquet RIP Fragmentation OSPF Adressage IP BGP 4.6 Routage Multicast ICMP 4.3 IPv6 4.4 Routage IP État de lien Vecteur-Distance Routage hiérarchique UQAM - Session Autome 2011 Matériel basé sur la référence :J.F. Kurose and K.W. Ross, “Computer Networking” 5th Edition, AddisonWesley, 2009 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-3 Fonctions de la couche réseau Acheminer les paquets de l'émetteur jusqu'au récepteur Les protocoles de la couche réseau résident dans tout poste et routeur Application Transport Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Côté émetteur Encapsuler les segments en paquets Côté récepteur Côté routeur Déterminer la route prise par les paquets de la source à la destination Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Réseau Réseau Liaison Liaison physique physique network Liaison physique Livrer les segments à la couche transport Examiner les champs de l’entête IP Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Réseau Liaison physique Application Transport Réseau Liaison physique algorithmes de routage Déplacer des paquets en entrée vers la bonne sortie du routeur UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-4 2 Modèle de service réseau Q: Quel modèle de service de transport sur un “canal” de paquets de l'émetteur jusqu’au récepteur? Garantie de livraison? Garantie de délai? Garantie de bande passante? Livraison sans perte? Mode de livraison Circuit virtuel ou datagramme? Livraison dans l'ordre? UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-5 Circuits virtuels « Le chemin source-à-destination se comporte à peu près comme le circuit téléphonique » Performance Actions réseau le long du chemin source-à-destination Procédure d'appel avant le transfert des données Chaque paquet transporte l'identificateur du CV (pas d'id pour le poste destination) chaque routeur sur le chemin source-destination maintient un « état» pour chaque connexion établie les ressources du routeur (bande passante, tampon-mémoire) peuvent être allouées au CV UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-6 3 Circuits Virtuels : Protocoles de signalisation Utilisés pour initialiser, maintenir et libérer les CV Utilisés dans ATM, Frame-Relay, X.25 Non utilisés dans l'Internet d'aujourd'hui Application Transport 5. Début flux de données 4. Appel connecté Réseau 1. Initier l’appel Liaison physique UQAM - Session Autome 2011 6. Données reçues Application 3. Accepter l’appel 2. Appel arrivant Transport Réseau Liaison physique R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-7 Réseaux Datagrammes: Le modèle Internet Pas d’établissement d'appel au niveau de la couche réseau Routeurs : Pas d'état à propos des connexions bout-en-bout Pas de concept «connexion» au niveau du réseau Les paquets acheminés en utilisant l'adresse de destination Les paquets entre la source et la destination peuvent prendre des chemins différents Application Transport Réseau Liaison 1. Envoyer données physique UQAM - Session Autome 2011 Application Transport 2. Recevoir données Réseau Liaison physique R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-8 4 Modèles de service de la couche réseau Architecture réseau Internet Guaranties ? Modèle de Feedback Bande pass.Perte Ordre Timing de congestion service ATM “best effort” CBR ATM VBR ATM ABR ATM UBR non non non non taux constant taux garanti minimum garanti non oui oui oui oui oui oui non oui non non (déduit via les pertes) pas de congestion pas de congestion oui non oui non non Mais le modèle Internet évolue : Intserv, Diffserv UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-9 Réseau datagramme ou CV : Pourquoi? Internet (datagrammes) Échange de données entre ordinateurs ATM Dérivé de la téléphonie Conversation humaine : Service “élastique”, aucune demande stricte de synchronisation Systèmes terminaux (ordinateurs) « intelligents » S'adaptent, contrôlent, détectent les erreurs Timing strict, demande la fiabilité Besoin de service garanti Systèmes terminaux «muets» Intérieur du réseau simple, complexité aux «extrémités» Téléphones Complexité à l'intérieur du réseau Plusieurs types de liens caractéristiques différentes UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-10 5 Sommaire 4. 1 Introduction 4.2 IP: Protocole IP 4.5 Routage dans l’internet Format du paquet RIP Fragmentation OSPF Adressage IP BGP 4.6 Routage Multicast ICMP 4.3 IPv6 4.4 Routage IP État de lien Vecteur-Distance Routage hiérarchique UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-11 La couche réseau IP Fonctions de la couche réseau des hôtes et routeurs: Couche transport : TCP, UDP Couche réseau Protocole IP Conventions d’addressage Format du paquet Conventions de trait. pqts Protocoles de routage Selection de chemin RIP, OSPF, BGP Table de routage Protocole ICMP Annonce d’erreur Signalisation des routeurs Couche liaison Couche physique UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-12 6 Format du paquet IP (1) Numéro de version 32 bits Longueur de l’entête (Octets) “type” of données ver head. type of len service Nombre max de sauts restants (décrémenté de 1 à chaque routeur) 16-bit identifier upper time to layer live Longueur totale du paquet (Octets) length fragment flgs offset header checksum Champs pour fragmentation/ réassemblage 32 bit source IP address 32 bit destination IP address Protocole de couche supérieure Options (if any) data (variable length, typically a TCP or UDP segment) Combien d’octets d’entête avec TCP? 20 bytes of TCP 20 bytes of IP = 40 bytes + app layer overhead UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique E.g. timestamp, Enregistre la route, specifie la liste des routeurs à visiter 4-13 Format du paquet IP (2) 32 bits type of ver head. len service 16-bit identifier upper time to layer live length fragment flgs offset header checksum 32 bit source IP address 32 bit destination IP address Options (if any) Entête Ethernet Entête IP Entête TCP Données Application FCS Ethernet Paquet IP Trame Ethernet UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-14 7 Type de services (Differentiated Services) DiffServ Code Classes de service Expedited Forwarding Points (DSCP) EF (DSCP 46) 101110 Assured Forwarding Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 AF11 (DSCP 10) AF21 (DSCP 18) AF31 (DSCP 26) AF41 (DSCP 34) 001010 010010 011010 100010 Rejet (DSCP moyen 12) AF12 AF22 (DSCP 20) AF32 (DSCP 28) AF42 (DSCP 36) 001100 010100 011100 100100 AF13 (DSCP 14) AF23 (DSCP 22) AF33 (DSCP 30) AF43 (DSCP 38) 001110 010110 011110 100110 Faible rejet Rejet élevé Best Effort UQAM - Session Autome 2011 BE (DSCP 0) 000000 4-15 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Fragmentation et Réassemblage IP Les liens réseau ont un MTU (taille max. de transfert) : la plus grande trame possible. Fragmentation: in: Un grand paquet out: 3 paquets plus petits ( fragments) Types de liens différents, MTUs différents Les paquets IP trop grands divisés (“fragmentés”) dans le réseau reassembly Un paquet devient plusieurs fragments “Réassemblés” uniquement au niveau de la destination finale Bits de l'entête IP utilisés pour identifier, ordonner les fragments UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-16 8 Fragmentation et Réassemblage IP – Exemple (1) Exemple Paquet de 4000 octets MTU = 1500 bytes long. ID flag frag. offset =4000 =x MF=0 =0 Un grand paquet IP fragmenté en plusieurs paquets plus petits long. ID flag frag. offset =1500 =x MF=1 =0 1480 octets dans champ données offset = 1480/8 UQAM - Session Autome 2011 long. ID flag frag. offset =1500 =x MF=1 =185 long. ID flag frag. offset =1040 =x MF=0 =370 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-17 Fragmentation et Réassemblage IP – Exemple (2) Offset=0000/8=0 Octet 0000 Octet 1479 Offset=0000/8=0 Offset=1480/8=185 Octet 1480 Octet 0000 Octet 2959 Octet 3979 Données initiales Offset=2960/8=370 Octet 2960 Octet 3979 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-18 9 Fragmentation et Réassemblage IP – Exemple (3) Paquet initial Source: The McGraw-Hill Compagnies UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-19 Exemple Un paquet arrive avec les premiers bits (représentés en hexadecimal) tel qu’illustré ci-dessous: 45000028000100000106................... Combien de sauts peut-il encore faire avant d’être rejeté? À quel protocole de la couche supérieure ce paquet va être livré? UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-20 10 Adressage IP : Introduction 223.1.1.1 Adresse IP : identificateur 32-bits pour un poste, interface de routeur Interface : connexion entre poste/routeur et un lien physique 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.1.3 223.1.3.27 Typiquement, tous les routeurs ont plusieurs interfaces 223.1.3.2 223.1.3.1 Typiquement, les postes ont une interfaces 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 Adresses IP associées à chaque interface UQAM - Session Autome 2011 223 1 1 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 1 4-21 Classes d’adresse IP (1) Octet 1 Classe A 0 Classe B 10 Classe C 110 Classe D 1110 Classe E 11110 UQAM - Session Autome 2011 Octet 2 Octet 3 Net_id Octet 4 Host_id Net_id Host_id Net_id Host_id Multicast Réservé R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-22 11 Classes d’adresse IP (2) Plus grande valeur du 1er octet (binaire) Classe d’adresse 1er Octet Plus petite valeur du 1er octet (binaire) Classe A 0xxx xxxx 0000 0000 0111 1110 1 à 126 1/3 1.0.0.0 à 126.255.255.255 Classe B 10xx xxxx 1000 0000 1011 1110 128 à 191 2/2 128.0.0.0 à 191.255.255.255 Classe C 110x xxxx 1100 0000 1101 1110 192 à 223 3/1 192.0.0.0 à 223.255.255.255 Classe D 1110 xxxx 1110 0000 1110 1110 224 à 239 -- 224.0.0.0 à 239.255.255.255 Classe E 1111 xxxx 1111 0000 1111 1110 240 à 255 -- 240.0.0.0 à 255.255.255.255 UQAM - Session Autome 2011 valeurs Octets du 1er Net_id/ octet Host_id (décimal) R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Intervalle d’adresse IP 4-23 Classes d’adresse IP (3) Source: The McGraw-Hill Compagnies UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-24 12 Adresses IP réservées Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4 désigne la machine courante Tout à zéro Tout à zéro Host-id diffusion limitée sur le réseau courant Tout à un Net-id 127 Tout à un N’importe quoi (souvent 0.0.1) UQAM - Session Autome 2011 machine Host-id sur le réseau courant R Zidane - INF3270 - Téléinformatique diffusion dirigée sur le réseau Net-id boucle locale 4-25 Adresses IP privées Problème Nombre d’adresses IPv4 limité Adresses classe A et B non disponibles Solution Adressage privé (RFC 1918) Utilisation interne à un réseau privé Blocs d’adresses réservées Classe A: 10.x.x.x Classe B: 172.16.x.x–172.31.x.x Classe C: 192.168.1.x–192.168.254.x UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-26 13 D’où proviennet les adresses IP Standards Allocation ARIN Allocation Assignation UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique usa ger 4-27 Exemple 1- Quelle est la classe de l’adresse suivante? 11000001 10000011 00011011 11111111 2- Quelle est la classe de l’adresse suivante? 142.136.92.15 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-28 14 Sous-réseaux (1) Adresse IP: 223.1.1.1 223.1.2.1 Partie sous-réseau: Bits d’ordre supérieur Partie machine (hôte): 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 Bits d’ordre inférieur 223.1.1.3 223.1.3.27 Qu’est ce qu’un sousréseau? Ensemble d’interfaces avec même partie sousréseau de l’adresse IP Physiquement, peuvent échanger entre elles sans passer par le routeur UQAM - Session Autome 2011 Sous-réseau 223.1.3.2 223.1.3.1 Exemple de réseau avec 3 sous-réseaux R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-29 Sous-réseaux (2) Un niveau hiérarchique additionnel ID Réseau ID Réseau ID Hôte ID Sousréseau ID Hôte 111111111111111111111111 00000000 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Masque de sous-réseau 4-30 15 Sous-réseaux (3) 223.1.1.2 223.1.1.1 Comment déterminer les réseaux ? 223.1.1.4 223.1.1.3 Détacher chaque interface de routeur ou poste 223.1.9.2 Créer des «îlots» de 223.1.9.1 réseaux isolés 223.1.8.1 Chaque réseau isolé 223.1.2.6 est appelé sousréseau 223.1.2.1 223.1.2.2 UQAM - Session Autome 2011 223.1.7.0 Masque de sous-réseau: /24 223.1.7.1 223.1.8.0 223.1.3.27 223.1.3.1 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 223.1.3.2 4-31 Masque de réseau/sous-réseau (1) Le masque est utilisé pour déterminer à quel réseau une adresse IP appartient Compagnie XYZ 128.143.0.0/16 Dép. 128.143.71.0/24 128.143.136.0/24 Comptabilité Dép. Ventes 128.143.56.0/24 Dép. Ingénierie 128.143.121.0/24 Le masque est composé de Une série de 1 représentant les bits de la partie réseau de l’adresse, et Une série de 0 représentant les bits de la partie machine de l’adresse Exemple Un réseau 128.143.0.0 aura un masque de 255.255.0.0 ou 11111111.11111111.00000000.00000000 ou /16 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-32 16 Masque de réseau/sous-réseau (2) UQAM - Session Autome 2011 4-33 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Masque de réseau/sous-réseau (3) L’adresse IP réseau est déterminée à l’aide de l’opération ET au niveau du bit sur le masque et l’adresse IP de la machine Exemple 1 L’adresse IP 172.16.96.161 avec un masque 255.255.0.0 172.16.96.161 10101100.00010000.01100000.10100001 ET 255.255.0.0 L’adresse réseau est UQAM - Session Autome 2011 11111111.11111111.00000000.00000000 = 10101100.00010000.00000000.00000000 172 . 16 . 0 . 0 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-34 17 Exemple 2 Adresse IP Masque Adresse de sous-réseau UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-35 Comparaison d’un masque par défaut et un masque de sous-réseau Masque par défaut Masque de sous-réseau UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-36 18 Sous-réseaux Segmentation de réseau en plusieurs sous-réseaux Meilleure gestion de trafic Ajout d’un niveau hiérarchique dans l’adressage Adresse de sous-réseau L’adresse IP est donc composée de trois parties Préfixe réseau: Identificateur de réseau ID sous-réseau: Identificateur de sous-réseau ID hôte: Identificateur de la machine hôte Préfixe réseau Préfixe réseau ID hôte ID sous-rés. ID hôte Préfixe de réseau étendu UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-37 Exemple de segmentation en sous0réseaux (1) 8 16 24 32 Adresse Réseau Classe B 142.68.0.0 142 68 ID hôte (16 bits) 142 68 ID s-réseau ID hôte (8 bits) (8 bits) 0 8 16 24 142 68 68 ID s-rés (5 bits) 32 ID hôte (16 bits) 142 UQAM - Session Autome 2011 Partie Hôte divisée en: - ID sous-réseau (8 bits) - ID hôte (8bits) ID hôte (11 bits) R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Adresse Réseau Classe B 142.68.0.0 Partie Host divisée en: - ID sous-réseau (5 bits) - ID hôte (11bits) 4-38 19 Exemple de segmentation en sousréseaux (2) 0 8 16 142 68 142 68 24 32 Adresse Réseau Classe B 142.68.0.0 ID hôte (16 bits) ID s-réseau ID hôte (8 bits) (8 bits) 256 Adresses de sous-réseaux 142.168.00000000.00000000 142.168.00000001.00000000 142.168.00000010.00000000 142.168.00000011.00000000 142.168.00000100.00000000 ……… 142.168.11111110.00000000 142.168.11111111.00000000 UQAM - Session Autome 2011 Partie Hôte divisée en: - ID sous-réseau (8 bits) - ID hôte (8bits) 142.168.0.00000000 142.168.1.00000000 142.168.2.00000000 142.168.3.00000000 142.168.4.00000000 …… 142.168.254.00000000 142.168.255.00000000 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-39 Exemple de segmentation en sousréseaux (3) 0 8 16 24 32 142 68 ID hôte (16 bits) Adresse Réseau Classe B 142.68.0.0 142 68 ID s-rés (3 bits) Partie Host divisée en: - ID sous-réseau (3 bits) - ID hôte (13bits) ID hôte (13 bits) 8 Adresses de sous-réseaux 142.168.00000000.00000000 142.168.00100000.00000000 142.168.01000000.00000000 142.168.01100000.00000000 142.168.10000000.00000000 142.168.10100000.00000000 142.168.11000000.00000000 142.168.11100000.00000000 UQAM - Session Autome 2011 142.168.0.00000000 142.168.32.00000000 142.168.64.00000000 142.168.96.00000000 142.168.128.00000000 142.168.160.00000000 142.168.192.00000000 142.168.224.00000000 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-40 20 Exemple de sous-réseaux Masque de sous-réseau: 255.255.255.128 Sous-réseau: 128.96.34.0 Commutateur 128.96.34.1 128.96.34.15 Routeur 128.96.34.130 Masque de sous-réseau: 255.255.255.128 Sous-réseau: 128.96.34.128 128.96.34.129 128.96.34.139 128.96.33.1 Masque de sous-réseau: 255.255.255.128 Sous-réseau: 128.96.33.0 128.96.33.14 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-41 Conversion binaire-décimalhexadécimal Exemple 27 =128 26 =64 25 =32 24 =16 128 + 1 64 + 1 UQAM - Session Autome 2011 32 0 16 0 23 =8 22 =4 21 =2 20 =1 8+ 1 4= 1 2 0 1 0 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique = 204 4-42 21 Tables de conversion Table de conversion Décimal Hexadécimal Binaire 0 0 0000 1 1 0001 2 2 Valeurs possibles du masque Nombre Binaire Décimal de Bits 0010 0 00000000 0 1 10000000 128 192 3 3 0011 4 4 0100 2 11000000 5 5 0101 3 11100000 224 6 6 0110 4 11110000 240 7 7 0111 5 11111000 248 8 8 1000 6 11111100 252 7 11111110 254 8 11111111 255 9 9 1001 10 A 1010 11 B 1011 12 C 1100 13 D 1101 14 E 1110 15 F 1111 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-43 Exemple Quel est le masque de sous-réseau dans l’exemple ci-dessous Réseau UQAM - Session Autome 2011 Sousréseau R Zidane - INF3270 - Téléinformatique Hôte 4-44 22 CIDR CIDR: Classless InterDomain Routing Longueur arbitraire de la partie réseau de l'adresse Format d'adresse : w.x.y.z/n, où n est le nombre de bits dans la partie réseau de l'adresse Partie sous-réseau Partie hôte 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 ou 200.23.16.0 masque de réseau: 255.255.254.0 UQAM - Session Autome 2011 R Zidane - INF3270 - Téléinformatique 4-45 23 ...
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