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Les protocoles de routage⚓︎

Fiche de révision — Terminale NSI

Fiche complète, concise et lisible sur le routage : modèle TCP/IP, adressage IP, transport fiable, paquet IP, table de routage, RIP, OSPF et Dijkstra.

Conventions

Certaines valeurs dépendent de l'énoncé (métrique RIP d'un réseau directement connecté, formule de coût OSPF). Suis toujours la convention donnée.

1. Modèle TCP/IP⚓︎

Couche Rôle Protocoles Données Informations ajoutées
Application Dialogue entre logiciels HTTP, HTTPS, FTP, SMTP (GET, POST) Message / requête Données applicatives (ports 80 HTTP, 443 HTTPS)
Transport Acheminement de bout en bout TCP, UDP Segment Ports, numéros de séquence, ACK
Internet / Réseau Routage entre réseaux IP Paquet IP source, IP destination, TTL
Accès réseau Transmission sur le lien physique Ethernet, Wi-Fi Trame Adresses MAC

Définitions

  • Protocole : ensemble de règles régissant les échanges.
  • Couche : niveau du modèle, ayant un rôle précis.
  • Encapsulation : chaque couche enveloppe les données de la couche supérieure en ajoutant ses propres informations (en-tête).
  • Interface : point de contact entre deux couches (ou entre une machine et le réseau).

2. Adressage IP⚓︎

  • une IP = partie réseau + partie hôte ;
  • le masque (ou notation CIDR /n) sépare ces deux parties ;
  • adresse réseau = IP AND masque ;
  • nombre total d'adresses : 2^h (h = nombre de bits hôte) ;
  • nombre d'hôtes utilisables : 2^h − 2 ;
  • réseau = première adresse (bits hôte à 0) ; broadcast = dernière (bits hôte à 1) ; première / dernière utilisables = réseau + 1 / broadcast − 1 ;
  • communication locale (même sous-réseau) ou via la passerelle (sous-réseau différent) ;
  • IPv6 : utilise un préfixe (ex. /64).
Service Rôle
MAC Adresse physique de la carte réseau.
ARP Trouve l'adresse MAC correspondant à une IP.
DHCP Attribue automatiquement une IP à une machine.
DNS Traduit un nom de domaine en adresse IP.

Méthode : déterminer le réseau d'une IPv4

Exemple : 192.168.1.130 /25 1. Masque : /25 → 255.255.255.128, soit h = 32 − 25 = 7 bits hôte. 2. AND sur le dernier octet : 130 = 10000010 AND 10000000 → 10000000 = 128. 3. Réseau = 192.168.1.128 ; broadcast = 192.168.1.255. 4. Plage utilisable : 192.168.1.129 → 192.168.1.254 (2^7 − 2 = 126 hôtes).

Deux machines sont-elles dans le même sous-réseau ?

Calculer l'adresse réseau de chacune (IP AND masque) : si elles sont identiques, les machines communiquent localement ; sinon, elles passent par la passerelle.

3. Transport fiable⚓︎

TCP UDP
Connexion Oui (fiable) Non
Contrôle Séquence + ACK + réémission Aucun
Usage Données fiables (web, mail) Rapidité (streaming, jeux)
  • les données sont découpées en segments numérotés (numéros de séquence) ;
  • le récepteur confirme par un ACK ;
  • en cas de perte, le segment est réémis (après un timeout).

Protocole du bit alterné

L'émetteur marque chaque envoi d'un drapeau alterné 0 / 1. Il attend l'ACK correspondant avant d'envoyer le suivant. Si l'ACK n'arrive pas avant le timeout, il réémet. Le récepteur repère un doublon grâce au drapeau (même numéro reçu deux fois).

4. Paquet IP⚓︎

Champ Rôle
IP source Adresse de l'expéditeur.
IP destination Adresse du destinataire.
TTL / Hop Limit Durée de vie : nombre maximal de sauts.
  • le routeur aiguille les paquets vers la bonne destination ;
  • à chaque routeur traversé, le TTL diminue de 1 ; si le TTL atteint 0, le paquet est détruit → cela évite les boucles infinies.

5. Table de routage⚓︎

Destination Masque Passerelle Interface Métrique
192.168.1.0 /24 On-link eth0 0
10.0.0.0 /8 192.168.1.254 eth0 10
0.0.0.0 /0 192.168.1.254 eth0 1

Notions clés

  • Réseau directement connecté : joignable sans passerelle (On-link).
  • Prochain saut : adresse de la passerelle vers laquelle envoyer le paquet.
  • Route statique : saisie manuellement par l'administrateur.
  • Route dynamique : apprise automatiquement (RIP, OSPF).
  • Route par défaut 0.0.0.0/0 : utilisée quand aucune autre route ne correspond.
  • Choix de la route : on retient le préfixe le plus précis (le masque le plus long qui correspond).

Suivre la route d'un paquet

  1. Prendre l'IP de destination.
  2. Pour chaque ligne, calculer IP AND masque et comparer à la destination de la route.
  3. Garder les routes qui correspondent, choisir celle au préfixe le plus long.
  4. Envoyer vers la passerelle (ou directement si On-link) par l'interface indiquée.

6. RIP⚓︎

Fiche synthèse RIP

  • Type : protocole à vecteur de distance.
  • Échanges : avec les voisins, toutes les 30 secondes.
  • Métrique : nombre de sauts.
  • Calcul : distance reçue d'un voisin + 1.
  • Mise à jour : on ajoute une route inconnue, on remplace par une route plus courte, on conserve sinon.
  • Convergence : état stable atteint après propagation des informations.
  • Vision : locale uniquement (ne connaît que ses voisins).
  • Limite : maximum 15 sauts ; 16 = inaccessible.
  • Panne : l'absence prolongée d'un voisin invalide ses routes.
Avantages Limites
Simple à configurer Réseaux petits uniquement (max 15 sauts)
Léger Convergence lente ; ne tient pas compte du débit

Convention de l'énoncé

La métrique d'un réseau directement connecté vaut 0 ou 1 selon les énoncés : utilise la convention donnée dans le sujet.

7. OSPF⚓︎

Fiche synthèse OSPF

  • Type : protocole à état de liens (link state).
  • LSA : messages décrivant l'état des liens, échangés dans le réseau.
  • Vision : chaque routeur reconstitue une carte complète du réseau.
  • Calcul : algorithme de Dijkstra.
  • Métrique : somme des coûts des liens du chemin.
  • Coût : dépend de la bande passante.

Formule du coût

📋 Texte
coût = 10^8 / (débit en bit/s)
- le coût minimal vaut 1 dans les exemples du cours ; - suivre la formule fournie par l'énoncé ; - distinguer bande passante (capacité du lien) et débit (quantité par seconde) ; - additionner les coûts des liens pour comparer deux chemins.

Exemples : 100 Mbit/s = 10^8 bit/s → coût 1 ; 10 Mbit/s = 10^7 → coût 10.

8. Dijkstra⚓︎

Méthode pas à pas (poids strictement positifs)

  1. distance du sommet de départ = 0, tous les autres à l'infini ;
  2. choisir le sommet non fixé de distance provisoire minimale ;
  3. fixer ce sommet (sa distance est définitive) ;
  4. actualiser ses voisins (si un chemin plus court est trouvé) ;
  5. noter les prédécesseurs ;
  6. poursuivre jusqu'à fixer tous les sommets ;
  7. reconstituer le chemin en remontant les prédécesseurs.

Tableau-type (départ A)

Graphe : A-B=1, A-C=4, B-C=2, B-D=6, C-D=3.

Sommet fixé A B C D
— (init) 0 ∞ ∞ ∞
A (0) 0 1 (A) 4 (A) ∞
B (1) 0 1 (A) 3 (B) 7 (B)
C (3) 0 1 (A) 3 (B) 6 (C)
D (6) 0 1 (A) 3 (B) 6 (C)

Chemin de A à D : on remonte D ← C ← B ← A, soit A → B → C → D, coût 6.

9. Comparaison des routages⚓︎

Routage Construction Métrique Vision du réseau Chemin choisi
Statique manuelle définie par l'administrateur routes saisies route configurée
RIP échanges entre voisins nombre de sauts locale moins de sauts
OSPF états de liens somme des coûts complète coût minimal

10. Méthodes bac⚓︎

Procédures à appliquer

  • convertir masque ↔ CIDR (/24 ↔ 255.255.255.0) ;
  • calculer réseau (IP AND masque), broadcast et plage utilisable (2^h − 2) ;
  • décider local ou distant (comparer les adresses réseau) ;
  • attribuer les adresses aux interfaces (réseau et broadcast exclus) ;
  • compléter une table de routage ;
  • choisir une route (préfixe le plus précis) ;
  • calculer une métrique RIP (distance reçue + 1) ;
  • calculer les coûts OSPF (10^8 / débit) ;
  • appliquer Dijkstra (distances + prédécesseurs) ;
  • reconstituer un chemin (remonter les prédécesseurs).

11. Pièges⚓︎

Erreurs fréquentes à éviter

  • confondre réseau, hôte et broadcast ;
  • oublier de retirer le réseau et le broadcast (2^h − 2) ;
  • confondre passerelle et interface ;
  • mettre une passerelle sur un réseau directement connecté (c'est On-link) ;
  • oublier la route par défaut 0.0.0.0/0 ;
  • mal choisir entre plusieurs préfixes (prendre le plus long) ;
  • confondre RIP (sauts, vision locale) et OSPF (coûts, vision complète) ;
  • mal convertir le débit en bit/s avant le calcul de coût ;
  • ne pas additionner les coûts d'un chemin OSPF ;
  • oublier les prédécesseurs dans Dijkstra (chemin impossible à reconstituer).

12. Entraînement⚓︎

Conseil d'utilisation

Cherche la réponse, puis déplie la correction.

1. Sur quelle couche TCP/IP agit le protocole IP, et quelle donnée manipule-t-il ?

Couche Internet / Réseau ; il manipule des paquets.

2. Quels ports utilisent HTTP et HTTPS ?

HTTP → port 80 ; HTTPS → port 443.

3. Convertir le masque /26 en notation décimale et donner le nombre d'hôtes utilisables.

/26 → 255.255.255.192 ; h = 6 → 2^6 − 2 = 62 hôtes.

4. Donner l'adresse réseau et le broadcast de 172.16.5.10 /24.

Réseau : 172.16.5.0 ; broadcast : 172.16.5.255.

5. Deux machines 192.168.1.130/25 et 192.168.1.10/25 sont-elles dans le même sous-réseau ?

Non : .130 → réseau 192.168.1.128 ; .10 → réseau 192.168.1.0. Elles passent par la passerelle.

6. À quoi sert la route par défaut et quelle est sa notation ?

Elle est utilisée quand aucune autre route ne correspond ; notation 0.0.0.0/0.

7. Entre deux routes correspondantes, laquelle est choisie ?

Celle au préfixe le plus précis (masque le plus long).

8. Dans RIP, comment met-on à jour la distance reçue d'un voisin ?

On ajoute 1 à la distance reçue (un saut de plus).

9. Que signifie une métrique RIP de 16 ?

Le réseau est inaccessible (15 est le maximum atteignable).

10. Calculer le coût OSPF d'un lien à 10 Mbit/s.

10^8 / 10^7 = 10.

11. Comparer deux chemins OSPF : A→B (coût 1) → D (coût 10) et A→C (coût 5) → D (coût 5).

Premier chemin : 1 + 10 = 11 ; second : 5 + 5 = 10. On choisit le second (coût minimal).

12. Dans Dijkstra, pourquoi note-t-on les prédécesseurs ?

Pour pouvoir reconstituer le chemin en remontant de l'arrivée vers le départ.

À retenir absolument⚓︎

Formules essentielles

  • adresse réseau = IP AND masque ;
  • total d'adresses = 2^h ; hôtes utilisables = 2^h − 2 ;
  • coût OSPF = 10^8 / débit (bit/s) (minimum 1) ;
  • métrique RIP = distance reçue + 1 (max 15, 16 = inaccessible).

Champs d'une table de routage

destination · masque · passerelle · interface · métrique — route choisie = préfixe le plus précis ; route par défaut = 0.0.0.0/0.

RIP vs OSPF

RIP OSPF
Type vecteur de distance état de liens
Métrique nombre de sauts somme des coûts
Vision locale complète
Chemin moins de sauts coût minimal

Étapes de Dijkstra

départ à 0, autres à ∞ → choisir la distance provisoire minimale → fixer le sommet → actualiser les voisins → noter les prédécesseurs → poursuivre → reconstituer le chemin (poids positifs).