Algorithmes de routage GTR – 2 ème année Sonia Haddad

1. Algorithmes de routageGTR – 2ème annéeSonia Haddad

2. Introduction • Routage non adaptatif • Principe d ’optimalité • Routage du plus court chemin • Routage local • Routage aléatoire • Acheminement par inondation • Routage réparti • Routage hiérarchique PLAN

3. Le routage • La fonction principale de la couche réseau est de router les paquets de la machine source à la machine destinataire. • L’algorithme de routage est la partie du logiciel de la couche réseau qui décide sur quelle ligne de sortie un paquet entrant doit être retransmis. • Le sous réseau utilise le mode datagrammes en interne • Le sous réseau utilise en interne les circuits virtuels

4. Caractéristiques d’un algorithme de routage • Exacte et simple au niveau de l’implémentation, • Robuste pour tenir compte des modifications dans le réseau ( pannes ou ajout d’équipements), • Rapide, • Juste, • Optimal.

5. Justice A B C X X’ A’ B’ C’ Trouver un compromis entre efficacité globale et justice

6. Le but d’un algorithme de routage est de calculer la table de routage de façon à : • Minimiser le délai moyen de traversée des paquets, • Acheminer le plus de paquets possible. • Compromis : Minimiser le nombre de sauts

7. Les algorithmes de routage peuvent être regroupés en deux classes : • Les algorithmes non adaptatifs : ne fondent pas leurs décisions de routage sur des estimations du trafic et de la topologie. Les routes sont calculées à l’avance ( Paramètres fixés). • Les algorithmes adaptatifs : modifient leurs décisions de routage pour tenir compte des variations du trafic et de la topologie (paramètres calculés).

8. Un algorithme de routage peut être : • Centralisé : l’algorithme est calculé par un seul nœud central pour tous les autres nœuds. • Réparti : Chaque nœud calcule une partie de l’algorithme 

9. La route à emprunter pour aller du nœud I à J (pour tout I et J) est calculée hors ligne puis téléchargée dans le routeur ( routage statique). • Au niveau de chaque nœud on a une table de routage qui détermine la voie de sortie du paquet. Méthode de routage non adaptatif

10. Avantages : • L’algorithme est mis en œuvre à la conception du réseau. • Simplicité au niveau des nœuds : gestion des files d’attente et consultation de la table de routage. • Inconvenients : • La topologie du réseau change (panne ou ajout de routeurs, panne de liaisons) : il faut une technique de mise à jour des tables au niveau de chaque nœud. • Contrairement au routage adaptatif où la table de routage est mise à jour régulièrement.

11. Un chemin optimum est constitué de segments optimum • Conséquence : l’ensemble des routes optimales de toutes les sources vers une destination donnée est un arbre dont la racine est la destination. • Un arbre collecteur n’est pas unique • Pas de boucle nombre fini de sauts Principe d’optimalité :

12. Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B B C A D E G F J H I N L K O M

13. Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B B C A D E G F J H I N L K O M

14. Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B B C A D E G F J H I N L K O M

15. Routage du plus court chemin • Le réseau est représenté par un graphe  • chaque nœud du graphe représente un routeur les arcs du graphe représentent les lignes de communication. • Dans la réalité les liaisons ont : • des coûts (temps de traversée, prix etc …) • des débits maximum (capacité). • Les arcs du graphe sont pondérés

16. Routage du plus court chemin • La valeur d’un arc peut être considérée comme le résultat d’une fonction pondérée de : • la distance • la capacité de transport • le trafic moyen • le coût des communications • la longueur moyenne des files d’attente • les délais mesurés …

17. Pour choisir une route entre deux routeurs l’algorithme se contente de trouver le chemin de coût minimum entre les nœuds correspondants sur le graphe • Algorithme de plus court chemin

18. Algorithme de Djikstra (1959) • Le principe de cet algorithme est de calculer de proche en proche les plus courtes distances issues du nœud source.

19. Exemple F 4 7 G A A 1 1 2 2 8 5 B H E 3 1 1 I C 2 D 9

20. (A,7) (F,11) (E,9) (A,8) (G,11) (A,2) (F,8) (E,13) (D,8) (H,12) (B,7) (B,16) (B,5) Exemple F 4 7 G A A 1 1 2 2 8 5 B H E 3 1 1 I C 2 D 9

21. Algorithme de Djikstra Inconvénients • Saturation du chemin optimal Solution • Faire varier les coûts des liaisons et recalculer le chemin optimum • Un nœud particulier calcule le chemin optimum et doit le diffuser aux autres nœuds (pour mettre à jour les tables de routage  routage centralisé qui génère un trafic auxiliaire autour de ce nœud  perte de paquets, augmentation du temps de mise à jour des tables.

22. Routage Local Chaque nœud a sa propre table établie à partir d’informations locales ( pas centralisé). Algorithme de la patate chaude ( Hot Potato Algorithm ) • Principe : se débarrasser le plus vite possible des paquets entrants  diriger le paquet vers la file d’attente de sortie la plus courte

23. Routage Local On peut combiner: • Routage fixe jusqu ’à une certaine taille de file d ’attente • Puis faire du routage local (hot potato) On peut fairede l ’apprentissage par retour (Backward learning) On apprend rapidement les bonnes nouvelles mais on réagit lentement aux mauvaises Avantage Simplicité Inconvénients Temps de transfert pas optimal

24. Routage aléatoire (Random routing) Principe Les nœuds émettent les paquets sur les lignes de sortie choisies au hasard. Avantages • Simplicité • Evite la saturation causée par la duplication de paquets • Un nœud ne doit pas connaître la structure du réseau

25. Routage par inondation Principe : Chaque paquet entrant est émis sur chaque ligne de sortie. Avantages • Arrivée au destinataire par le meilleur chemin ( tous les chemins sont testés). • Robustesse (domaine militaire) • Supporte les changements de topologie • Simple à implémenter • Adapté au réseaux locaux maillés à grand débit.

26. Inconvénients • Génération d’un très grand nombre de paquets dupliqués  mauvaise utilisation du réseau • Délai d’acheminement plus long • Tendance à la congestion

27. Améliorations • Placer un compteur de sauts dans l’entête du paquet. • Le destinataire retourne par inondation un message demandant aux nœuds de détruire les messages superflus  trafic supplémentaire • Utilisation du numéro de séquence des paquets jamais reçus •  traitement complexe dans les nœuds •  élimination rapide des paquets en excèdent

28. Routage réparti • Un nœud échange des informations avec ses voisins et met à jour sa table de routage. • A intervalle régulier, un nœud transmet un extrait de sa table de routage. Inconvénients • Risque de bouclage dans l’échange d’informations • Délais pour que toutes les informations soient diffusées.

29. Routage hiérarchique • A partir d’une certaine dimension, il n’est plus possible que chaque routeur ait une entrée pour chacun des autres routeurs  le routage doit être hierarchique. • Principe : le réseau est réparti en sous réseaux qui communiquent par des nœuds de transition.

30. Avantages • Réduction du nombre d’entrées de la table de routage. • Trafic auxiliaire (publication de la table ) réduit. Inconvénients • Obligation de passer par des nœuds de transition augmentation de la longueur du chemin

31. Exemple