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Identification des machines et routage des données

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Objectifs

Connaitre le principe d’identification des machines sur un réseau.
Connaitre le principe du routage et ses limites.
Savoir définir une table de routage.

Points clés

Avec le nombre important d’ordinateurs sur un réseau, il est nécessaire de pouvoir les identifier facilement afin de pouvoir faire circuler l’information.
Le principe d’identification des machines est basé sur l’attribution d’une adresse IP à chaque machine appartenant au réseau. Cette adresse IP permet de pouvoir communiquer avec l’ensemble des ordinateurs du réseau.
Le routage s’appuie sur des tables de routage, afin de déterminer le meilleur chemin que doit prendre un paquet de données pour aller d’une machine émettrice vers une machine réceptrice.

Pour bien comprendre

Notion de paquet
Rôle des protocoles TCP/IP

Avec le nombre important d’ordinateurs sur un réseau, il est nécessaire de pouvoir les identifier facilement afin de pouvoir faire circuler l’information.

Une fois toutes les machines du réseau identifiées, un mécanisme appelé « routage » se met en place. Le routage sélectionne le meilleur chemin possible afin d’acheminer les données d’un expéditeur jusqu’à un ou plusieurs destinataires.

1. Identification des machines

a. Principe général d'identification des machines

Le protocole IP est fondé sur l’attribution d’un numéro IP (ou « adresse IP ») à chaque machine électronique connectée au réseau internet.

On associe cette adresse IP (aussi appelée « adresse logique ») à l’adresse physique (ou « adresse MAC » ou « Media Access Control ») de la carte réseau de la machine électronique. La carte réseau est une carte électronique qui se connecte sur la carte mère de l’ordinateur afin d’effectuer la liaison entre l’ordinateur et le réseau.

b. L'adresse IP

À chaque connexion sur le réseau, un numéro d’identification est attribué à la machine qui se connecte. Un site web étant hébergé sur un serveur, il compte au nombre des machines et possède donc, lui aussi, une adresse IP. Ces machines pourront alors communiquer entre elles, grâce à cette adresse IP et au protocole internet.

Une adresse IP est unique et permet le dialogue entre les machines. Cette adresse IP ne sera pas nécessairement la même d’une connexion à l’autre, pour une même machine. Elle est fixe pour les abonnés à un FAI, mais est attribuée de façon aléatoire à chaque nouvelle connexion dans les réseaux locaux par exemple, tels que les entreprises ou les écoles.

Exemples d’adresses IP de différents sites web

Leboncoin.fr : adresse IP → 193.164.197.82 ;
Fnac.com : adresse IP → 192.5.6.30 ;
Cdiscount.fr : adresse IP → 165.160.13.20.

c. L'adresse MAC

L’adresse MAC n’est pas une adresse IP mais une adresse physique. Il s’agit d’un numéro d’identification de la machine. C’est une adresse matérielle puisqu’elle est inscrite sur le matériel électronique par le concepteur afin de connaitre sa provenance. Le constructeur peut ainsi retrouver la machine si nécessaire, en cas de panne par exemple.

2. Principe du routage et ses limites

a. Le routeur pour relier les réseaux

Sur internet, les matériels du réseau (ordinateurs, serveurs, imprimantes, etc.) sont interconnectés les uns aux autres par l’intermédiaire de routeurs.

Un routeur est un équipement d’interconnexion qui permet de déterminer le meilleur chemin que les paquets de données doivent emprunter pour arriver à destination.

Le routeur permet l’échange d’informations entre des matériels appartenant à des réseaux logiques différents, c’est-à-dire lorsque les matériels émetteur et récepteur appartiennent à des réseaux distincts. Un réseau est dit logique parce qu’il transmet des informations converties en chiffres binaires, or cette conversion est une opération logique.

Principe

Une carte réseau est une interface électronique qui permet à l’ordinateur d’être connecté à un réseau.
Chaque matériel du réseau comporte une carte électronique appelée « carte réseau », laquelle est associée à une adresse IP. C’est cette adresse IP qui permet au matériel d’être identifié sur le réseau.
Le routeur possède plusieurs cartes réseau qui sont reliées chacune à un réseau différent.
Le routeur va ainsi pouvoir faire le lien entre ces différents réseaux : lorsque le routeur reçoit les données de l’expéditeur, il les analyse puis envoie les paquets de données au destinataire en passant d’un réseau à un autre.

Exemple
Le schéma ci-dessous montre comment les données sont transmises entre la machine émettrice E1 du réseau 1 vers la machine réceptrice R1 du réseau 4.

Les données transitent pour cela d’un réseau à un autre grâce aux routeurs, lesquels analysent le trafic sur l’ensemble du réseau pour déterminer le meilleur chemin possible.

Le choix est effectué par le routeur, qui possède l’adresse IP dans sa table de routage et permet ainsi un acheminement des paquets de données plus rapide.

Schéma général de la transmission des données grâce aux routeurs

b. La table de routage

Sur internet, les routeurs effectuent le choix de routage vers d’autres routeurs grâce à des tables de routage (tableaux contenant des paires d’adresses IP), afin d’acheminer les paquets de données vers leur destination finale.

Ces tables de routage jouent le rôle de correspondance entre l’adresse de la machine cible du destinataire puis le nœud suivant (on appelle « nœud » un ordinateur connecté au réseau par l’intermédiaire d'une carte de réseau) sur le réseau auquel le routeur doit délivrer le message.

Exemple de table de routage
Le schéma ci-dessous montre le lien entre un routeur et trois réseaux différents.

Fonctionnement d’un routeur dans un réseau

La table de routage associée à ce schéma est la suivante.

Destination	Masque de sous-réseau	Passerelle	Interface	Du routeur vers...
192.168.10.0	255.255.255.0	192.168.10.99	192.168.10.99	sortie de la passerelle vers le sous-réseau 10
192.168.20.0	255.255.255.0	192.168.20.99	192.168.20.99	sortie de la passerelle vers le sous-réseau 20
192.168.30.0	255.255.255.0	192.168.30.99	192.168.30.99	sortie de la passerelle vers le sous-réseau 30

Dans cette table, le routeur communique avec les sous-réseaux 10, 20 et 30 grâce à des passerelles (dispositif qui permet de relier deux réseaux informatiques) ; l’adresse IP des passerelles est différente pour que le routeur puisse communiquer séparément avec les sous-réseaux.

Remarque
L’adresse IP identifie à la fois une machine (colonne « interface », qui correspond au dispositif contenant la carte réseau) et le réseau sur lequel elle est connectée (colonne « Destination »). On utilise un masque de sous-réseau (ici 255.255.255.0) pour distinguer la partie de l’adresse qui correspond au réseau de celle qui correspond à la machine.

c. Le protocole de routage

Afin de pouvoir acheminer un paquet de l’expéditeur jusqu’au destinataire, il faut que la table de routage puisse contenir une série d’informations (adresses IP de la machine destinataire et des prochains réseaux). Ces échanges entre réseaux obéissent à un protocole.

Le protocole de routage des paquets de données est l’ensemble des règles qui définissent les chemins d’échange d’informations sur les réseaux.

Le protocole de routage permet grâce à ses algorithmes de sélectionner le nœud suivant ainsi que le meilleur chemin d’acheminement du paquet.

En fonction de l’adresse IP de destination, le routeur détermine la carte réseau qu’il est nécessaire d’utiliser pour acheminer le paquet de données au destinataire.

d. Limites du routage

Le trafic internet mondial est parfois perturbé par l’utilisation des routeurs : ces équipements ont en effet une capacité de routage limitée, c’est-à-dire qu’ils sont limités par la capacité de stockage des adresses des routeurs voisins (tables d’adressage).

Lorsque leurs limites sont atteintes, cela provoque une interruption de service et l’accès au réseau est coupé.

De simples mises à jour sur les bases de données des routeurs internet peuvent entrainer des pannes intermittentes sur le trafic internet, ce qui pose des problèmes de connexion dans les entreprises et chez les particuliers.