Devoir surveillé

Exercice 1 - Accès ADSL et protocoles

Question 1.a - Raison de la fragmentation

L'ordinateur hôte génère une trame sur son interface Ethernet dont la MTU (Maximum Transfer Unit) standard est de 1500 octets. Un paquet IP de 1500 octets peut donc se présenter au modem routeur ADSL.

Cependant, la connexion vers le fournisseur d'accès utilise le protocole PPPoE (PPP sur Ethernet) qui ajoute ses propres en-têtes. La MTU disponible pour le paquet IP encapsulé est réduite par la taille de ces en-têtes : MTU sur PPP/PPPoE = 1500 - 6 (en-tête PPPoE) - 2 (en-tête PPP) = 1492 octets.

Le routeur ADSL se trouve donc dans l'obligation de fragmenter tout paquet IP sortant dont la taille dépasse 1492 octets afin qu'il puisse traverser la liaison PPP.

Question 1.b - Fragmentation du paquet de 1500 octets

Le paquet IP initial a une taille totale de 1500 octets. L'en-tête IP occupe 20 octets, il y a donc 1480 octets de données utiles (charge utile) à transmettre.

La MTU de la liaison étant de 1492 octets, le premier fragment peut contenir un maximum de 1472 octets de données (1472 + 20 octets d'en-tête = 1492 octets). Le reste des données (1480 - 1472 = 8 octets) sera placé dans un second fragment.

Note pédagogique sur l'offset : Le standard IP (RFC 791) définit le champ "offset" en multiples de 8 octets (1472 ÷ 8 = 184). Toutefois, le corrigé officiel de cet examen exprime l'offset en nombre total d'octets de décalage. Nous respectons ici la convention du document source.

Fragment	Taille totale (octets)	Offset (octets)	Bit MF (More Fragments)
Fragment 1	1492	0	1
Fragment 2	28	1472	0

Question 1.c - Passage par un réseau avec une MTU de 576 octets

Les deux fragments générés précédemment doivent maintenant traverser un réseau limitant la MTU à 576 octets. Chaque fragment de la question 1.b est traité indépendamment.

La taille maximale des données dans un paquet de 576 octets (avec 20 octets d'en-tête) est de 556 octets. Le standard IP exige que la taille des données d'un fragment (sauf le dernier) soit un multiple de 8. Le plus grand multiple de 8 inférieur à 556 est 552 octets. La taille totale maximale d'un sous-fragment sera donc de 552 + 20 = 572 octets.

Découpage du Fragment 1 (1472 octets de données, Offset = 0, MF = 1) :

• Sous-fragment 1.1 : 552 octets de données. Taille totale = 572. Offset = 0. MF = 1 (car il y a une suite).
• Sous-fragment 1.2 : 552 octets de données. Taille totale = 572. Offset = 552. MF = 1.
• Sous-fragment 1.3 : Le reste des données (1472 - 552 - 552 = 368 octets). Taille totale = 368 + 20 = 388 octets. Offset = 1104. MF = 1 (il hérite du bit MF = 1 du Fragment 1 original, indiquant que ce n'est pas la fin absolue du paquet IP initial).

Découpage du Fragment 2 (8 octets de données, Offset = 1472, MF = 0) :

• Ce fragment a une taille totale de 28 octets, ce qui est très inférieur à la MTU de 576. Il passe donc sans modification.

Sous-fragment	Taille totale	Offset	Bit MF
Fragment 1.1	572	0	1
Fragment 1.2	572	552	1
Fragment 1.3	388	1104	1
Fragment 2.1	28	1472	0

Question 1.d - Recommandation de configuration de la MTU

Il est recommandé de configurer la MTU du réseau Ethernet des hôtes directement à 1492 octets.

Justification : Cela permet d'éviter la fragmentation systématique et coûteuse réalisée par le routeur ADSL pour tous les gros paquets sortants vers Internet. Il est en revanche inutile et contre-productif de fixer statiquement la MTU à une valeur très basse comme 576 octets, car les paquets seraient inutilement petits sur la majorité des chemins modernes, diminuant le ratio charge utile/en-têtes. Il est préférable de laisser les mécanismes de découverte automatique (Path MTU Discovery) identifier le minimum réel sur le trajet de bout en bout.

Question 2.a - MTU sur une pile PPP/PPPoE gérée par l'hôte

La valeur de la MTU sur PPP/PPPoE directement gérée par le système d'exploitation de l'ordinateur hôte reste de 1492 octets (toujours 1500 - 6 - 2).

Question 2.b - Architecture de protocoles du pont ADSL

Si l'ordinateur gère lui-même la session PPPoE, le boîtier intermédiaire n'agit plus comme un routeur IP de niveau 3, mais comme un simple pont (bridge) de niveau 2. Sa fonction est de relier le réseau Ethernet local au réseau ATM/ADSL. Son architecture de protocoles se limite à :

       Ethernet
          |
         LLC
         AAL5
         ATM
         ADSL

Exercice 2 - Protocole RIP et convergence

Question 1.a - Informations de routage initiales

Le protocole RIP est basé sur le vecteur de distance. Initialement, chaque routeur ne connaît que les réseaux auxquels il est directement connecté, avec un coût de 1 (1 saut).

Routeur A		Routeur B		Routeur C
Destination	Coût	Destination	Coût	Destination	Coût
1.0.1.0	1	1.0.2.0	1	1.0.0.0	1
1.0.2.0	1	1.0.3.0	1	1.0.1.0	1
				1.0.3.0	1

Question 1.b - Nouvelles informations après le premier échange

Après avoir reçu les annonces de leurs voisins, les routeurs mettent à jour leurs tables en ajoutant 1 au coût annoncé et en ne retenant que les nouvelles destinations (ou les meilleurs chemins).

Routeur A		Routeur B		Routeur C
Destination	Coût	Destination	Coût	Destination	Coût
1.0.0.0	2	1.0.0.0	2	1.0.2.0	2
1.0.3.0	2	1.0.1.0	2

Note : Les tables ne montrent que les nouvelles entrées (les réseaux distants d'un saut supplémentaire) par rapport à l'étape initiale.

Question 1.c - Nouvel échange et convergence

Non, il n'y aura pas de nouvel échange induisant une modification (avant la prochaine période de rafraîchissement normal). Le réseau a convergé. Toutes les destinations sont connues par tous les routeurs avec les coûts minimaux possibles, les tables de routage ne changent plus.

Question 2.a - Panne sur 1.0.1.0 (Convergence rapide)

Oui, la table de routage converge rapidement vers les valeurs correctes car les techniques d'évitement de boucle (Split Horizon / Poison Reverse) sont activées.

Il n'y a pas de cycle fermé pour cette destination précise. Les routeurs qui utilisaient ce réseau (A et C) déclarent immédiatement un coût infini (métrique de 16 dans RIP). Grâce à l'empoisonnement de route, ils annoncent cette route comme inaccessible sur les interfaces d'où ils ont appris la route, empêchant ainsi un routeur voisin de les induire en erreur avec une route fantôme obsolète. Le coût infini prend effet sans délai de comptage.

Évolution des annonces (Destination 1.0.1.0) :

Routeur A		Routeur B		Routeur C
Suivant	Coût	Suivant	Coût	Suivant	Coût
-	infini	3.1 / 2.1	2	-	infini
-	infini	-	infini	-	infini

Question 2.b - Panne sur l'interface 1.0.0.1 (Problème de convergence)

Le réseau 1.0.0.0 n'est connecté qu'à C. Lorsque cette interface tombe en panne, C met son coût à "infini". Cependant, un problème de convergence apparaît à cause de l'existence d'un cycle (boucle de routage) entre les routeurs A et B. A et B accédaient à 1.0.0.0 via C (coût 2). Le clivage d'horizon empêche B de renvoyer à C une route vers 1.0.0.0, mais A et B partagent un réseau commun (1.0.2.0). Quand C annonce la panne, A et B vont se tromper mutuellement en croyant que l'autre offre toujours un chemin de secours valide vers 1.0.0.0 (phénomène de comptage à l'infini).

Évolution de l'entrée 1.0.0.0 dans les tables :

Routeur A		Routeur B		Routeur C
Suivant	Coût	Suivant	Coût	Suivant	Coût
1.1	2	2.2	2	-	infini
(B)	3	(A)	3	(C)	infini
1.2 ou 3.2	4	...	4	-	infini
...	infini	...	infini	-	infini

(Le comptage s'incrémentera ainsi de part et d'autre jusqu'à atteindre l'infini, c'est-à-dire 16 pour le protocole RIP).

Exercice 3 - Routage OSPF

Question 1 - Types de routeurs

En OSPF, les routeurs assument des rôles précis selon leur position vis-à-vis des zones (Areas). D'après la topologie et les règles OSPF :

• Id_OSPF = 1.0.5.9 : ABR (Area Border Router) - Il relie la Zone 1 à la Zone 0 (Backbone).
• Id_OSPF = 1.0.5.18 : ABR (Area Border Router) - Il relie la Zone 2 à la Zone 0.
• Id_OSPF = 1.0.5.13 : ASBR (Autonomous System Boundary Router) - Il connecte l'AS 1 à l'AS 2. Il agit également comme ABR puisqu'il est dans la Zone 1 et la Zone 0.
• Routeur I (Internal) : Le routeur interne de la Zone 2 a pour identité Id_OSPF = 1.0.2.2 (mentionné sur la figure et dans les données de configuration).

Question 2 - Base de données topologiques (LSDB)

La base de données contient les annonces d'état de liens (LSA). La convention de notation du document source exprime les métriques sous la forme Coût / Type_LSA. Rappel des types LSA : 1 (Router), 2 (Network), 3 (Summary/ABR), 4 (ASBR Summary), 5 (External). Les coûts des liens sont : Fast Ethernet = 1, Liaison Spécialisée (LS) = 10.

Base de données Zone 1 :

Destination	5.9 (ABR)	5.13 (ASBR/ABR)
5.13		10/4
0.0	1/1
1.0	12/3
2.0	11/3
3.0	11/3
4.0		10/5

Base de données Zone 2 :

Destination	2.2 (Internal)	5.13 (ASBR)	5.18 (ABR)
1.0	1/1		11/3
2.2	1/1		31/3
5.13			0/2
5.18			0/2
0.0			0/2
2.0			0/2
3.0			0/2
4.0		10/5

Question 3 - Algorithme de Dijkstra (Routeur 1.0.2.2)

Le routeur 1.0.2.2 construit son arbre du plus court chemin (Shortest Path Tree) en itérant sur les coûts de liens disponibles dans sa base de données.

Trace de l'arbre et coûts cumulés évalués par 1.0.2.2 :

• Le routeur 2.2 débute en évaluant ses liens directs.
  • Vers 1.0 : coût 1.
  • Vers 2.0 : coût 1.
• À partir de ces réseaux, il découvre ses voisins immédiats.
  • Via 1.0, il atteint 5.18 avec un coût additionnel.
  • Via 2.0, il atteint 5.13 avec un coût additionnel.
• Il intègre ensuite les réseaux distants annoncés par les ABR (Type 3) et l'ASBR (Type 5).
  • Destination 3.0 : annoncée par 5.18 et 5.13. Le calcul retient la route via 5.18 ou 5.13 selon la somme totale de la métrique depuis la racine.
  • Destination 0.0 : annoncée par 5.13 avec un coût cumulé de 12.
  • Destination 4.0 (externe) : annoncée par 5.13, le coût de l'ASBR (10) s'additionne au chemin vers 5.13 (1), total 11.

Table de routage finale de 1.0.2.2 : D'après l'arbre de Dijkstra convergé, la table de routage s'établit comme suit (reproduite selon les champs du corrigé) :

Destination	Masque	Suivant	Interface	Coût
0.0	/24	2.1	1.1 ! 2.1	12
1.0	/24	-	1.2 ! 2.2	1
2.0	/24	-	2.1	1
3.0	/24	2.2	2.2	2
4.0	/32	1.2	2.3	11

(Note : le masque /32 pour le réseau externe 4.0 dans la table finale reflète l'annonce spécifique injectée par l'ASBR telle que retranscrite par le corrigé).

Méthode

Pour réussir ce type d'épreuve :

1. Couches protocolaires (Exercice 1) : Maîtrisez le principe d'encapsulation. Lors d'un calcul de MTU, retirez systématiquement la taille des en-têtes encapsulants (PPPoE = 6, PPP = 2) de la taille de l'unité de transport physique sous-jacente. Pour la fragmentation, rappelez-vous que la charge utile de chaque fragment (sauf le dernier) doit toujours être un multiple de 8 octets.
2. Vecteur de distance (Exercice 2) : Visualisez les mises à jour étape par étape. Les mécanismes de Split Horizon et de Poison Reverse évitent les boucles à deux nœuds, mais ne protègent pas magiquement des cycles complexes à trois nœuds ou sur des topologies partagées, menant au fameux comptage à l'infini.
3. État de liens OSPF (Exercice 3) : Apprenez la classification stricte des LSAs (1 à 5) et sachez identifier le rôle d'un routeur (ABR vs ASBR) en fonction de son emplacement. Pour appliquer Dijkstra sur feuille, procédez par ronds concentriques en partant de la racine (coût 0), puis ajoutez les voisins immédiats, en gardant à chaque étape le chemin dont le coût cumulé est le plus faible.