Interconnexion de réseaux locaux

Introduction

 Interconnexion de sous-réseaux locaux entre eux au moyen d’une unité d’inter-

fonctionnement IWU (« Inter-Working Unit ») : passerelle « gateway »

 Les sous-réseaux peuvent être sur un même site ou sur des sites distants (LS,

MAN, WAN).

 IWU doit réaliser certaines opérations d’adaptations :

conversions routage

Répéteur

 Un répéteur agit au niveau physique  aucune interprétation des données n’est

effectuée.

 sans configuration  Fonction électronique sur le signal : remise en forme, ré amplification  Intérêt :

 interconnecter deux supports de types différents  Étendre le réseau (support de longueur limitée)

 Dans le cas de CSMA/CD, le répéteur doit être capable de détecter et de propager une collision. De plus le répéteur introduit un retard dont il faut tenir compte au niveau de la tranche canal.

 Un répéteur s’utilise entre des segments ayant un même débit  Un répéteur distant est constitué de deux demi-répéteurs reliés par un câble  Des équipements tels que les concentrateurs (HUB) ou commutateurs peuvent

réaliser la fonction de répétition.

 Un répéteur n’a pas besoin d’être configuré.

Pont

 agit au niveau liaison

 Un pont peut interconnecter deux RL identiques ou de types différents.

 Homogène :

 les deux réseaux étant de type identique :  les formats des trames sont compatibles.  les adresses sont compatibles

 simple : une seule entité de la sous-couche MAC est nécessaire dans le pont.

 Hétérogène :

 le pont fonctionne comme un translateur (traducteur) :  de formats de trames (longueur max. des trames ?)  de services (niveau de priorité ?)

 L'interconnexion peut être directe ou indirecte.

 Indirecte :

 le réseau intermédiaire fonctionne en “tunnelling”.  les trames originelles sont encapsulées dans les trames du réseau intermédiaire.

Pont : Exemple

N. Ben Azzouna

Réseaux Locaux - ENSI 13/14

Pont

 Il réalise des opérations de pontage (filtrage) de façon à éviter la retransmission

d’une trame vers un sous-réseau où le destinataire ne figure pas.

 Dans un réseau Ethernet, le pont permet de réduire le taux de collision.

 Il est possible d’effectuer plusieurs transmissions en même temps (une

transmission par sous-réseau).

  meilleur contrôle du trafic

 limite les effets d’une panne à un sous-réseau  protège les sous-réseaux entre eux contre les écoutes malveillantes.

 Remédier aux limites, de point de vue taille du réseau, imposées par certains

réseaux (Ethernet : 2500 m).

Pont : Propriétés

 La transmission à travers l’un des ports (interface LAN) d’un pont s’effectue

suivant la méthode d’accès au support de transmission (auquel est connecté le port).

 La retransmission d’une trame n’est pas immédiate

 Le pont doit analyser l’entête de la trame  et, selon la méthode d’accès, attendre un certain délai pour pouvoir accéder au

support de transmission

 dispose d’une mémoire tampon.

 Un pont n’a pas besoin d’une adresse MAC,

 on peut lui associer une adresse MAC (par interface LAN) utile pour la fonction de

filtrage.

 peut disposer d’une adresse réseau utile pour des fonctions d’administration du pont.

 Un pont peut interconnecter deux ou plusieurs sous-réseaux.  Un pont distant est constitué de deux demi-ponts reliés par une liaison (exp.

HDLC)

 Lorsqu’un pont est capable de fonctionner sans aucune configuration préalable, le

pont est dit transparent.

Ponts filtrants

 Il existe deux types de fonctionnement : les ponts simples et les

ponts filtrants.

 Pont simple :

 Réémet toutes les trames reçues d'un réseau sur l'ensemble des autres

réseaux.

 Très peu utilisé.

 Pont filtrant : Agit alors comme un routeur

En fonction de l' adresse de destination . Connaît le sous-réseau sur lequel est connectée chaque station. Seules sont réémises les trames dont on sait qu'elles sont à destination d'une station connectée à un autre sous-réseau que le sous-réseau de la station émettrice.

Les transmissions locales restent locales : le trafic est optimisé. A chaque interface du pont est associée une table qui maintient

l’ensemble des adresses MAC sources des trames observées sur cette interface.

Ponts filtrants : Exemple

N. Ben Azzouna

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Séparation des domaines de collision

N. Ben Azzouna

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Pont : Transparent bridging (1)

 Utilisé généralement pour Ethernet

 Principe :

 auto-apprentissage  diffusion par défaut  optimisation par “caching”

 Fonctionne en mode “promiscuous” :

 le pont traite toutes les trames circulant sur les sous-réseaux auxquels il est

connecté.

 le pont doit être puissant.  le pont est un point critique de sécurité.

 Adressage : sur 8 octets

 2 octets : priorité (0= +prioritaire), gestion de la redondance par

l'administrateur  6 octets : @IEEE 802

Transparent bridging : L’algorithme

Lorsque le pont reçoit une trame :  Si une entrée valide dans sa table de pontage correspond à adresse de destination

de la trame

 alors /* la table de pontage contient l'adresse de destination */

 si le sous-réseau associé à cette entrée est différent du sous-réseau dont est issue la

trame,

 alors /* la trame doit être pontée */

 la trame (inchangée) est réémise sur ce sous-réseau.

 sinon /* la table de pontage ne contient pas l'adresse */

 la trame est diffusée vers tous les sous-réseaux sauf le sous-réseau d’où elle provient.

 Si aucune entrée valide dans sa table de pontage correspond à adresse d’émission

de la trame

 alors /* la table de pontage ne contient pas l'adresse d’émission */

 une entrée est créée dans la table de pontage associant l'adresse et le sous-réseau d’où

est issue la trame.

 sinon /* la table de pontage contient déjà l'adresse */

 si le sous-réseau dont est issue la trame et celui de l’entrée sont différents  alors

 l’entrée est modifiée en conséquence

Transparent bridging : conséquences

 Le nombre d'adresses peut être grand :

 grand espace de stockage !  le temps de recherche est important :  récupération des entrées les moins utilisées (LRU : Least recently used)

 Utilisation d'un temporisateur :

 détection des entrées inactives ( environ 20 secondes)  suppression des entrées périmées ( déplacement ou disparition des stations)

 Par défaut l'algorithme fonctionne :

 par inondation totale  robuste mais peu efficace

 Un ensemble des sous-réseaux peuvent être interconnectées par

plusieurs ponts :  Assure une certaine redondance (volontaire ou par mégarde).  Le réseau peut présenter alors des cycles :  Une même trame peut être recopiée et reçue indéfiniment !

Pont : Spanning tree

 Solution au problème posé par les boucles

 Principe :

Déterminer un arbre recouvrant le réseau. Les noeuds de l’arbre

représentent les ponts et les arêtes représentent les sous- réseaux.

Les ponts ne peuvent ainsi router qu’à travers les arêtes de

l’arbre.

 Algorithme décrit dans la spécification IEEE 802.1,

a été retenu pour l’interconnexion des réseaux IEEE 802.3 et des

réseaux IEEE 802.4.

Spanning tree : Construction de l’arbre (1)

 L’algorithme s’exécute sur les différents ponts du réseau.

 A chaque pont est attribué un identificateur ( niveau de priorité (2 oct.) +

adresse MAC) unique dans le réseau.

 Le pont, ayant la plus petite identification, est élu racine de l’arbre.

 Initialement chaque pont se considère comme étant la racine de l’arbre.

 Chaque port (interface) d’un pont sera identifié par un numéro.

 Le coût d’une route est comptabilisé en nombre de ponts traversés par

cette route.

Spanning tree : Construction de l’arbre (2)

 Au niveau de chaque pont et lors de la détermination d’une route

vers la racine,

 le choix de la route se fait en retenant le plus court chemin.

 Si plusieurs routes de même coût  route choisie est celle qui

passe par le pont de plus faible identité.

 Si en plus plusieurs meilleures routes passent par un même pont  route choisie est celle qui passe par le port de plus faible numéro.

Spanning tree : Construction de l’arbre (3)

 Les ponts échangent entre eux des messages de configuration

traduisant des propositions de routes vers une racine supposée (pouvant différer d’un pont à un autre).

 Ces messages comportent les informations suivantes:

l’identité supposée de la racine, le coût de la route vers la racine, l’identité du pont ayant émis le message, le numéro du port à travers lequel le message est émis.

Spanning tree : Construction de l’arbre (4)  Chaque pont maintient la meilleure configuration trouvée (CONFIG). Celle-ci est

décrite comme suit :

CONFIG = [ identité supposée de la racine,

coût de la route vers cette racine, identité du pont local, numéro du port vers la racine ]

 A chaque port est associée un meilleur message de configuration observé sur ce

port. Soient C=(c1,c2,c3,c4) et D=(d1,d2,d3,d4) deux messages de configuration, le message C est meilleur que D si : [c1<d1] ou [(c1=d1) et (c2<d2)] ou [(c1=d1) et (c2=d2) et (c3<d3)] ou [(c1=d1) et (c2=d2) et (c3=d3) et (c4<d4))].

 Un port, mis à part celui menant vers la racine, ayant une meilleure configuration (et si celle-ci correspond à un message envoyé par un pont voisin et non le pont local) que CONFIG est désactivé (une fois que le meilleur message associé au port a été déjà pris en compte dans le calcul de CONFIG).

 Périodiquement et à chaque modification de CONFIG, un message de

configuration est envoyé à travers les différents ports.

Spanning Tree : Rôles des ports

 Il existe quatre rôles distincts pour lesquels les ports des ponts sont

automatiquement configurés durant le processus d’arbre recouvrant :  Port racine

Existe sur les ponts non racine Port offrant le meilleur chemin vers le pont racine Acheminer le trafic vers le pont racine Un seul port racine par pont

 Port désigné

Sur les ponts racine : tous les ports sont des ports désignés Sur les ponts non racine : un port désigné est le port qui reçoit et transmet les trames vers le pont racine (Un seul port désigné par segment)

 Port non désigné

Port bloqué

N. Ben Azzouna

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Spanning Tree : critiques

 Facilité d’installation grâce au fonctionnement transparent des

ponts. Les stations n’interviennent pas dans l’exécution de l’algorithme

de routage.

 Sous utilisation du réseau : les routes alternatives ne sont pas

utilisées

 Les ponts les plus proches de la racine risque d’être des goulots

d’étranglement.

 L’algorithme est mal adapté pour les réseaux de grandes tailles,

le temps de calcul de l’arbre devient important. Un partitionnement du réseau est alors nécessaire.

Pont : Source routing (1)

 Cet algorithme a été retenu par le comité 802.5.

 le choix de la route vers une destination est laissé à la charge de la source

 La source envoie une trame d’exploration en diffusion afin d’explorer toutes les

routes « All Path Explorer ».

 A chaque passage par un pont, celui-ci rajoute son identification ainsi que

l’identification du sous-réseau source (en conservant l’ordre de passage par les différents ponts déjà traversés).

 Par la suite, le pont retransmet la trame sur tous ses ports sauf d’où est

parvenue la trame.

Pont : Source routing (2)

 Si une trame d’exploration revient à un pont, elle est éliminée. Le

destinataire répond à chacune de ces trames d’exploration par une autre trame qui suit la même route que la trame d’exploration mais en sens inverse.

 La source choisit une route.

 Elle insère dans une trame de donnée la route retenue.

 Le choix d’une route peut s’effectuer suivant différents critères, par

exemple :  la route indiquée par la première trame en réponse,  la route la plus courte,  alternance des routes.

Pont : Source Routing (3)

 Les routes sont recalculées périodiquement.

 L’algorithme optimise les routes dynamiquement et a la possibilité

d’exploiter plusieurs chemins alternatifs.

 L’algorithme est non transparent, les stations doivent participer à

l’exécution de l’algorithme de routage.

 Le traitement des pannes est aussi pris en charge par les stations.

 Un en-tête supplémentaire se rajoute au niveau de chaque trame.

Source Routing : Format de trame (4)

Source Routing : Exemple

N. Ben Azzouna

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Relayage des trames à travers les points d’accès

 Lors de l’association, un AP maintient la table des associations ainsi la table des correspondances adresses MAC/ port (1=Ethernet, 2=PC card/Slot-A, 3=PC card/Slot-B, 4-15=WDS ports)

N. Ben Azzouna

Réseaux Locaux - ENSI 13/14

Relayage des trames à travers les points d’accès Cas d’un BSS

N. Ben Azzouna

Réseaux Locaux - ENSI 13/14

Relayage des trames à travers les points d’accès Cas d’un ESS

N. Ben Azzouna

Réseaux Locaux - ENSI 13/14

Relayage des trames à travers les points d’accès Cas d’un WDS

N. Ben Azzouna

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INTERCONNEXION : Routeur (1)

 agit au niveau réseau, il permet d’acheminer des paquets en fonction de l’adresse

réseau du destinataire.

 Deux types de routeurs, ceux orientés connexion et ceux non orientés connexion.

 Les adaptations de protocoles peuvent se faire par concaténation ou par

encapsulation.

 Il est possible d’interconnecter différents sous-réseaux locaux entre eux à travers un routeur  s’abstraire des opérations d’adaptation à effectuer au niveau MAC entre des réseaux de types différents.

 dispose de plusieurs ports LAN et / ou WAN. Chaque port LAN lui est associé une

adresse MAC.

INTERCONNEXION : Routeur (2)

 Un pont-routeur (« Bridge_router » ou « B_router ») agit au niveau de la couche réseau tant qu’il reconnaît les protocoles de ce niveau, il se comporte comme un pont dans le cas contraire.

 Avantages:

 Très bon filtre:

 Ne laisse pas passer les trames inutiles, les collisions, les broadcasts  Possibilité de gérer des tables de filtrage au niveau 3  Sépare proprement 2 administrations (deux entités)  Performances

 Inconvénients :

 Coût  Configuration pas toujours aisée

INTERCONNEXION : Routeur (3)

 Un routeur peut supporter différents protocoles de routage (RIP,

EGP, OSPF…),  le protocole étant fixé au moment de la configuration.  Un pont-routeur peut supporter différents protocoles de filtrage (« Source

Routing », « Spanning Tree »).

 Il existe des routeurs multi-protocoles prenant en charge différents protocoles : IP,

X25 (ISO), …

 Un routeur a besoin d’une mémoire tampon pour le stockage temporaire des

messages en transit.

 Certains routeurs permettent de gérer des priorités entre les différents protocoles

de niveau réseau.

INTERCONNEXION : Passerelle

Connu sous le nom de Gateway Traduction d'un protocole dans un autre Tout ce qui n'est pas un répéteur, un pont ou un

routeur et qui permet l'interconnexion de réseaux

Travaille sur les couches >= 3 Permet à 2 mondes de communiquer

Souvent avec des légères pertes de fonctionnalités On ne peut pas s’en passer