Les principes du routage IP

Internet et les réseaux IP sont composés d'un ensemble de réseaux reliés via des machines particulières que l'on appelle routeurs.

Le protocole IP est capable de choisir un chemin (on dit aussi une route) suivant lequel les paquets de données seront relayés de proche en proche jusqu'au destinataire. C'est ainsi que le routage IP fonctionne de façon totalement décentralisée au niveau des machines qui constituent le réseau. Aucune n'a une vision globale de la route que prendront les paquets de données.

Le présent document s'inspire largement du dossier «Initiation au routage – 1ère partie» de Linux Magazine n° 42.

Le routage IP repose sur quatre principes que nous passons en revue très brièvement :

Premier principe : des adresses IP bien structurée

Chaque interface réseau d'une machine possède une adresse unique dans tout son réseau. Cette adresse est structurée en deux parties :

- la première partie que l'on appelle aussi préfixe donne le numéro du réseau.

- la deuxième partie donne le numéro de l'interface dans ce réseau.

Les adresses IP sont regroupées par classe de réseau.
On définit des masques de réseau (en général un masque par classe de réseau).
A partir de l'adresse IP d'une interface dans un réseau et du masque de réseau (ou de la classe de réseau), on détermine l'adresse du dit réseau (le préfixe) en procédant à un ET logique entre l'adresse de l'interface et le masque.

Ainsi par exemple pour une interface eth0 d'adresse 192.168.2.254 (une adresse de classe C) et un masque réseau 255.255.255.0, on obtient le préfixe réseau 192.168.2.0

Deuxième principe : Les paquets comportent les adresses IP des machines émettrice et destinataire

Lors de l'émission, le protocole découpe les données en plus petits paquets (aussi appelés datagrammes IP). Ces paquets comportent une en-tête et une zone de données comme on peut le voir ci-dessous

L'en-tête contient, entre autres, les adresses de l'émetteur et du destinataire et permet l'aiguillage du paquet de proche en proche jusqu'à sa destination.

Troisième principe : Chaque machine du réseau possède une table de routage gérée par le logiciel IP

C'est une liste contenant les adresses de réseau destination et les interfaces ou adresses des machines proches par lesquelles on peut atteindre ces destinations. Nous donnons ci-dessous un exemple d'une telle table.

Explications :

La machine qui a cette table de routage possède trois interfaces réseau (eth0, eth1 et eth2) ainsi que les adresses IP des réseaux qui sont directement reliés à ces interfaces.

On connaît les adresses IP de deux routeurs. On sait aussi qu'il existe deux réseaux atteignables depuis notre machine (192.168.1.0 et 192.168.3.0) et qu'ils sont derrière les routeurs 100.0.0.1 et 101.0.0.2 respectivement.

Quatrième principe : Toutes les machines sous IP exécutent le même algorithme

Lors de l'émission d'un paquet de données, l'algorithme exécuté est le suivant :

1. Calculer le préfixe réseau de l'adresse destination avec notre masque ;

2. Rechercher ce préfixe dans notre table de routage ;

Quatre possibilités existent :

- Le préfixe calculé correspond à celui d'un réseau directement connecté : il y a remise directe du paquet sur le réseau et le routage est terminé ;

- Ce préfixe correspond à celui d'un réseau accessible via un routeur : on récupère l'adresse IP de ce routeur et on lui transmet le paquet.

- Ce préfixe n'a pas de correspondance dans la table, mais il existe un routeur par défaut dans la table : on transmet le paquet au routeur par défaut ;

- Si aucun des cas précédents n'est rencontré, on déclare une erreur de routage.

L'étude portera sur la maquette d'un réseau composé de trois routeurs (R1, R2 et R3) et de trois stations (S1, S2 et S3) avec des interfaces opérationnelles et actives.

Les interfaces des machines sont listées dans le tableau ci-dessous

Plaçons nous dans le shell de la station S1 et affichons la configuration de ses interfaces :

Explications sommaires : Cette machine dispose d'une interface Ethernet active nommée eth0 et de l'interface de bouclage logiciel lo. Toute machine fonctionnant sous IP possède cette dernière interface car de nombreux logiciels en ont besoin pour bien fonctionner même si la machine est isolée, hors de tout réseau.

Afin d'afficher le contenu de la table de routage sur S1, utilisons la commande route :

Table de routage IP du noyau

Cette table élémentaire est déduite par le logiciel IP à partir des adresses IP des interfaces de l'ordinateur.

Toutes les machines dont l'adresse commence par «192.168.1.» sont forcément sur le réseau connecté à l'interface eth0. Ainsi on peut «pinguer» le routeur S1 par son interface eth0.

Malheureusement on peut vérifier qu'à ce stade de la configuration, on ne peut pas contacter l'interface eth1 du même routeur R1.