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Paquetage des données

Généralités

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Chaque couche du modèle TCP/IP joue un rôle dans le processus de communication, en offrant les services requis à sont niveau lorsqu’il y’a transmission de l’information entre une machine A et une machine B en descendant l’empilement des couches du modèle, chacune des couches rajoute aux données un ensemble d’information spécial appelé en-tête. L’opération inverse est effectuée lors de l’arrivée du message sur la machine réceptrice.

L’en-tête qui se compose des données et d’un en-tête devient un ensemble de données qui est « repaqueté » par la couche immédiatement inférieure.

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Décodage de l’adresse physique qui permet d’identifier la carte réseau de manière unique.
Si une carte réseau reconnaît son adresse sur la trame en circulation, son driver (pilote logiciel) traite le message qui lui est ainsi adressé.
La couche d’accès au réseau joue le rôle d’interface entre le matériel (carte réseau) et l’adressage logique (adressage IP), elle permet la détermination de la nature de la carte réseau ainsi que la précision sur le type de câblage utilisé.

Champ de l’en-tête IP datagramme au niveau de la couche Internet

Chaque datagramme IP commence par un en-tête IP. C’est le logiciel TCP/IP de la machine émettrice qui constitue l’entête IP. Le logiciel TCP/IP de la machine de destination utilise l’information codée dans l’en-tête IP enfin de traiter chaque datagramme.
L’entête IP contient les informations suivantes:

  • Les adresses IP des machines sources et de destination.
  • La longueur du datagramme.
  • Le numéro de version de IP et des instructions de routage (IPV4 ; IPV6)

La taille minimale d’un datagramme au niveau IP est de 20 octets.

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Version : champ de 4 bits indique la version IP, la version 6 augmente de manière significative le nombre d’adresse IP en usage.
IHL : Longueur de l’en-tête IP est un champ de 4 bits.
Type de service (TOS) : permet le passage des datagramme au travers des différents routeurs.
Longueur totale : Un champ de 16 bits représente la longueur en octet du datagramme IP. Cette longueur inclus l’en-tête IP et les données.
Identification : Champ de 16 bits, il permet l’identification d’un datagramme très large, celui-ci doit être fragmenté en plusieurs autres datagrammes, il rend possible le réassemblage, il rend possible le réassemblage ultérieur.
Chaque datagramme issue de la fragmentation porte un même numéro.
Drapeau : précise si la fragmentation du datagramme a lieu ou pas.
Décalage de fragment (Offset de fragment) : champ de 13 bits, c’est une valeur numérique assignée à chaque fragment successif d’un datagramme très large. IP utilise cet ordre pour rassembler dans me bon ordre.
Duré de vie (Time to Live) : champ de 8 bits indique la durée en seconde pendant laquelle un datagramme peut survivre avant d’être rejeté par des routeurs.
Protocole : champ de 8 bits indique quel est le protocole qui traitera les données utilise.

Exemple:

TCP 6 :0000 0110
ICMP : 0000 0001
UDP : 17 : 0001 0001

Somme de contrôle de l’en-tête : 16 bits vérifie si l’en-tête du datagramme vérifie si l’en-tête du datagramme a été maintenu intact après le passage au travers d’un routeur.
Adresse IP source : 32 bits
Adresse IP destinataire : 32 bits
Option IP : donne des indications sur le parcours du datagramme au travers du réseau (l’heure et nature du routeur traversé).
Bit de bourrage : Permet de compléter le champ option IP pour que la longueur totale de l’en-tête soit un multiple de 32 bits (longueur de l’adresse IP est de 32 bits)
Charge utile : Contient les données destinées à être transmise aux autres couches telles TCP, UDP, ICMP.

Les algorithmes de routage

Les machines (ordinateurs) et les routeurs peuvent disposer des tables de routages. La table de routage d’un ordinateur est plus simple qu’un véritable ordinateur.

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Problématique

Le logiciel TCP/IP utilise ARP pour transformer une adresse IP en adresse physique du réseau du segment local.
Que se passe-t-il si l’adresse IP n’est pas située sur le segment local?
Dans ce cas la machine envoie le datagramme vers un routeur, met en-tête de l’adresse en circulation sur le réseau si le réseau ne contient que l’adresse source et l’adresse destination et non l’adresse spécifique d’un routeur intermédiaire de destination finale.

Esquisse de solution

Si l’adresse IP n’est celle d’un segment du réseau local, la machine qui reçoit ce datagramme opère de la manière suivante:

  1. Datagramme et ou IP du routeur.
  2. Couche d’accès au réseau.
  3. Encapsulation du datagramme dans une trame (niveau 2 du modèle OSI ou couche accès réseau modèle Internet)
  4. Délivrance de manière locale au routeur (par utilisation de l’adresse physique de cette trame qui identifie l’interface locale du routeur)

Un routeur simule une machine possédant au moins deux cartes réseaux: une destinée au réseau local et l’autre au réseau extérieur.
Le routeur remplace une machine qui dispose de plusieurs cartes réseaux.
Après réception de la trame par le routeur celui-ci va ajouter son en-tête sur le datagramme. Il transforme ainsi une information qui lui arrive au niveau 2 à une information qu’il retransmet au niveau 3.

De manière détaillée

Une machine veut envoyer un datagramme IP:

  1. Elle consulte sa table de routage.
  2. Si le datagramme n’est pas destinée au réseau local la machine extrait de sa table de routage l’adresse IP du routeur associée à l’adresse de destination.
  3. Si c’est une machine du réseau, c’est l’adresse d u routeur qui joue le rôle de passerelle par défaut.
  4. L’adresse IP est transformée en adresse physique à l’aide du protocole ARP.
  5. Le datagramme adressé à la machine distante est passé à la couche d’accès au réseau en même temps que l’adresse physique du routeur qui recevra le datagramme.
  6. L’interface réseau du routeur reçoit la trame parce que l’adresse physique de destination de la trame correspond à l’adresse physique du routeur.
  7. Le routeur teste l’adresse IP du datagramme si l’adresse IP correspond à celle de sa propre adresse, les données son destinées au routeur lui-même. Si l’adresse IP ne correspond pas à celle du routeur en question celui-ci tente de retransmettre le datagramme en consultant sa propre table de routage afin de trouver une route associée à l’adresse de destination du datagramme.
  8. Si le datagramme ne peut être délivré à aucun des segments connectés au routeur, celui-ci envoie le datagramme à un autre routeur et le processus se répète jusqu’à ce que le dernier routeur soit capable de délivrer le datagramme directement à la machine.

Un routeur simule la présence de plus de deux ports (carte réseau), il permet d’interconnecter plus de deux réseaux. Pour réaliser cette tâche, il a besoin d’une table de routage et d’un protocole qui élabore cette table.

Type de routage

Le routage statique : Il requière l’intervention manuelle de l’administrateur pour entrer les informations de routage.
Le routage dynamique : La able de routage se constitue à partir d’informations extraites par des protocoles de routage.
Dans les deux cas une table de routage n’a pas besoin de stocker l’adresse IP complète du destinataire; elle se contente d’utiliser une adresse ID des réseaux à atteindre.

Exemple de table de routage

Interface port routeurDestination ou prochain sautDestination finale
1Connexion directe192.14.0.0
3131.100.15.6185.27.0.0
2connexion directe155.122.0.0
1192.14.0.0165.48.0.0

Connexion directe : réseau destinataire.
Prochain saut : étape intermédiaire, le routeur choisit dans quelle direction se fera le prochain bond.
Interface port routeur : Port du routeur sur lequel le message est expédié.

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Le tableau montre qu’il y’a deux types de connexions.

  • Une connexion directe (suppose le routeur final)
  • Une connexion passant par une étape intermédiaire (deux adresses IP de deux routeurs différents disponibles donc possibilité de choisir deux chemins)

NAT : permet la conversion des adresses internes en adresse externes et vis vers ça.

Routage direct et routage indirect

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Un routeur reliant deux segments peut atteindre chaque segment directement.
Un routeur doit utiliser le routage indirect s’il retransmet les datagrammes à un réseau auquel il n’est pas directement rattaché.
Pour apprendre, les routeurs indirects disposent de deux méthodes:

  • A partir de l’administrateur du système: ce qui correspond à un routage statique, entraîne peut de segment de réseau.
  • A partir d’autres routeurs: en général ceci correspond à un routage dynamique. Ceci entraîne beaucoup de segment de réseau plus un nombre important de chemin à choisir.

Il existe deux principaux protocoles de routage dynamique. Le premier est le routage à vecteur de distance ou routage Bellman Ford: Il a été conçu dans le but de minimiser les communications entre routeur et le volume de données contenu dans une table de données contenue dans une table de routage.
Dans ce protocole, un routeur n’a pas besoin de connaître le chemin complet de tous les segments de réseau, celui-ci doit simplement savoir dans quel direction envoyer un datagramme destiné au segment d’où le nom de vecteur.
Le RIP (Routing Information Protocol) est une application de cette méthode, on le retrouve surtout dans les systèmes UNIX et LINUX.
Le routage à routage de lien: Ici chaque routeur ente de construire sa propre table de correspondance interne de la topologie du réseau. Pour le faire, chaque routeur du réseau envoie périodiquement des messages de statut au réseau. Ces messages disposent de toutes les informations utiles en rapport avec les autres routeurs auquel celui-ci est directement connecté.
De ce fait lorsqu’un routeur doit retransmettre un datagramme, il choisit le meilleur chemin vers la destination, en fonction des conditions existantes. Ces protocoles nécessitent plus de temps de traitement sur chaque routeur, mais la consommation des bandes passantes est réduite, car chaque routeur n’a pas besoin de propager une table de routage complète. Une application de cette méthode est donnée par l’OSPF (Open Shirtest Patch First).
Le RIP et l’OSPF sont utilisés beaucoup sur les routeurs internes appelés également passerelle interne.
Interne veut dire interne à un système autonome.

RouteurType de routageAvantageContrainte d’utilisation
RIPInterneVecteur à distanceRapidité de transmission des datagrammesEnvoie de datagramme vers une direction.
OSPFInterneA état de liensRéduction de la taille des tables de routage. Datagramme adressable à des routeurs précis.Lenteur dans la transmission des datagrammes
1 décembre 2021
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