Le routage

Algorithmes de routage
GTR – 2ème année
Sonia Haddad
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PLAN
I. Introduction
II. Routage non adaptatif
III. Principe d ’optimalité
IV. Routage du plus court chemin
V. Routage local
VI. Routage aléatoire
VII. Acheminement par inondation
VIII.Routage réparti
IX. Routage hiérarchique
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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
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 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.
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Justice
A
B
C
X’
X
A’
B’
C’
Trouver un compromis entre efficacité globale et justice
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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
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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).
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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
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Méthode de routage non
adaptatif
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.
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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.
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Principe d’optimalité :
•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
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Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B
B

A
D
C
E
G
F
J
H
I
N
K
L
O
M
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Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B
B

A
D
C
E
G
F
J
H
I
N
K
L
O
M
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Exemple : Arbre des chemins minimaux à destination de B
B

A
D
C
E
G
F
J
H
I
N
K
L
O
M
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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
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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 …
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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
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Algorithme de Djikstra (1959)
Le principe de cet algorithme est de calculer de
proche en proche les plus courtes distances issues
du nœud source.
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Exemple
2
F
7
AA
4
1
1
2
8
5
B
G
H
E
3
1
1
I
C
2
France Télécom R&D
D
9
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Exemple
F
7
AA
(A,7)
4
(F,11)
G
(E,9)
2
B
1
1
2
8
5
(A,8)
(A,2)
H
(F,8)
E
(G,11)
(E,13)
(D,8)
3
1
1
I
C
(B,5)
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2
D (B,7)
9
(H,12)
(B,16)
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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.
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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
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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
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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
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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.

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Inconvénients
 Génération d’un très grand nombre de paquets dupliqués
 mauvaise utilisation du réseau
 Délai d’acheminement plus long
 Tendance à la congestion
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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
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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.

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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.
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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

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Exemple

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