# Couche internet (routage)
La couche internet qui soutient la couche de transport sert à faire
acheminer les informations d'une machine source vers une machine
destination. Cela se fait cependant sans garantie de fiabilité, c'est
pour cela que le protocole TCP est nécessaire.
Certains systèmes, principalement ceux qui transitaient sur le réseau
téléphonique, nécessitait une phase d'ouverture de connexion. Ce n'est
cependant plus obligatoire aujourd'hui.
### Identification des machines
Les machines sont identifiées par des adresses sur 32 bits (IPv4) ou 128
bits (IPv6).
Ces adresses sont écrites généralement sous forme décimale pointée. On
regroupe donc les adresses par octets (8 bits) que l'on représente sous
forme décimale (pour l'IPv4).
Par exemple :
11000001 10111110 01000000 01111100
193 .190 .64 .124
En IPv6, les adresses sont codées sur 128 bits, sont représentées en
hexadécimal par blocs de 16 bits séparés par `:`. On peut également
abréger les `0` consécutifs en utilisant `::`
Ainsi `2001:0bc8:38eb:fe10:0000:0000:0000:0011` devient simplement
`2001:0bc8:38eb:fe10::11`
### Sous-réseaux
Pour pouvoir se connecter directement à une autre machine, il faut que
cette dernière se situe dans le même **sous-réseau**. Chaque sous-réseau
est lui-même identifié par une adresse IPv4 particulière.
Pour savoir si machines sont directement connectées sur un sous-réseau
donné. Il faut appliquer un **masque de sous-réseau** sur l'**IP du
réseau**.
IP RES : 11000000.10101000.00000001.00000010 - 192.168.1.2
MASQUE : 11111111.11111111.11111111.00000000 - 255.255.255.0
-----------------------------------
PREFIX : 11000000.10101000.00000001.00000000 - 192.168.1.0
Cela signifie qu'il y a 256 adresses possibles (2(32 - nombre de 1
dans le masque)), qui auront toutes un certain préfixe défini plus
tôt. Par exemple, 192.168.1.1, 192.168.1.5, 192.168.1.255 sont toutes
des adresses faisant partie d'un seul et même sous-réseau 192.168.1.2.
Note : le sous-réseau peut plus simplement être indiqué via la notation
\/\. Par exemple, plus tôt, on avait
un sous-réseau 192.168.1.2/24. Il est aussi bon de noter qu'il y a
également une adresse de **broadcast** qui permet de communiquer des
paquets à tout le monde dans le réseau.
### Routage
La plupart du temps, on communique avec des machines qui sont en dehors
de notre réseau direct. Il faut donc connecter les routeurs entre eux et
utiliser des algorithmes pour pouvoir acheminer les informations là où
il faut.
#### Routeur
Pour transférer des paquets (unité d'information dans la couche
internet), ces derniers transitent par des **routeurs**. Ces derniers
sont des relais au niveau de la couche réseau et ont pour but de trouver
le meilleur chemin pour faire transiter l'information.
Ainsi, il peut interconnecter des réseaux de natures différentes, le
routeur (box) chez vous peut connecter votre réseau sur le réseau
téléphonique (xDSL) ou de télédistribution (coaxial).
Le routeur a aussi plusieurs interfaces réseau avec lesquelles il
communique, tel que le Wifi, une connexion au réseau de l'ISP (Internet
Service Provider tel que Proximus), etc.
#### Modèles de routage
Il existe deux modèles de routage de l'information :
Le mode **circuit virtuel** qui va sur base d'une information donnée par
l'émetteur déterminer le chemin entre la source et la destination (donc
avec phase d'ouverture), ensuite va transférer les paquets sur cette
route, une fois terminé une des entités annonce une déconnexion et
interrompt le circuit.
Ce mode, bien que simple à comprendre (c'est simplement un circuit), est
très peu pratique pour de grands réseaux tels qu'internet, car chaque
routeur devrait connaitre tous les autres routeurs et si un routeur ne
fonctionne plus, cela pourrait mettre en péril une grande partie du
réseau.
C'est pourquoi la méthode utilisée par internet est le mode
**datagramme** où chaque paquet mentionne l'adresse de destination, sur
base de cette information les routeurs orientent les paquets vers la
destination avec une **table de routage**. Les paquets sont donc
transférés individuellement, il n'y a pas besoin de phase de
connexion/configuration et le réseau peut grandir beaucoup plus
facilement. Il faut toute fois noter qu'il est possible que plusieurs
paquets ayant la même source et la même destination peuvent ne pas
prendre le même chemin.
#### Routage statique
Les routes vers les différentes destinations sont définies manuellement
par l'administrateur·ice.
Cette méthode est très utilisée, car conceptuellement simple, mais
ingérable pour les réseaux de taille importante et variable.
#### Routage dynamique global
Le routage dynamique global consiste à faire en sorte que chaque routeur
dispose d'une carte complète du réseau et déterminer manuellement les
chemins les plus courts vers les destinations.
##### Algorithme état liaisons
Au début, les routeurs échanges des informations entre eux pour pouvoir
aider à construire une carte du réseau.
Chaque routeur connait au départ les routes auquel il est relié et les
couts (les couts sont calculés sur base de la vitesse de la connexion)
associés.
Les routeurs publient ces informations aux autres routeurs afin de
construire la carte du réseau. Chaque route est échangée dans un LSP
(Link State Packet) qui comprend l'identification du routeur qui annonce
ainsi que la destination et son cout associé.
Chaque LSP est à un numéro de séquence associé qui est incrémenté par la
source à chaque nouvel envoi. Ainsi, les routeurs peuvent se souvenir
des derniers numéros de séquence pour chaque LSP afin de ne pas renvoyer
les mêmes LSP en boucle dans le réseau.
Une fois que la carte du réseau est établie sur base de ces envois, pour
chaque requête, on établit le chemin le plus court entre le routeur
actuel et la destination. Pour ce faire, on utilise l'**algorithme de
Dijkstra**.
###### L'algorithme de Dijkstra
> Les images et les explications de cet algorithme viennent de [cette
> vidéo](https://www.youtube.com/watch?v=_lHSawdgXpI&t=156).
Au départ, on indique que le cout pour atteindre le routeur actuel est 0
et ceux pour atteindre les autres routeurs est infinie, car on n'a pas
encore calculé le cout.
On garde également une liste des routeurs à "visister".
Ensuite, on peut compléter le tableau des couts en indiquant les couts
pour atteindre les routeurs voisins du routeur actuel.
On peut ensuite faire la même chose depuis le routeur ayant le cout le
plus bas, dans ce cas-ci, le routeur C.
Depuis C, on va ainsi regarder pour chaque routeur voisin de C, quel est
le cout pour y accéder. Si le cout total (donc le cout pour atteindre
C + le cout pour atteindre le routeur en question) est plus petit que le
cout noté précédemment, on met ainsi le cout à jour.
On continue alors le processus jusqu'à avoir fait cette vérification
depuis tous les routeurs à visiter.
Une fois cela fait pour tous les routeurs, on peut alors établir quel
est le chemin le plus court pour atteindre chaque routeur depuis le
routeur courant (A) :
Sur base de cela, nous pouvons donc créer la table de routage. Dans le
cas de A, c'est assez simple, car tous les paquets seront envoyés à C.
#### Routage dynamique décentralisé
À la place d'avoir une carte complète du réseau, on garde simplement une
matrice des distances entre les différents routeurs voisins. Il est
ainsi possible de savoir, pour chaque routeur cible, quel routeur doit
être utilisé (car plus rapide). Ceci a un grand avantage pour de grands
réseaux parce qu'il n'est pas nécessaire de connaitre la carte complète
du réseau pour pouvoir envoyer des paquets.
##### Algorithme vecteur de distance
Imaginons le réseau de routeurs suivant :
Au départ, chaque routeur établit une matrice indiquant le cout pour
aller à chacun de leur voisin :
Ensuite, tous les routeurs envoient ces informations sur le réseau à
leur voisin. Ainsi A envois sa matrice à B et C, B l'envois à A et C, C
l'envoi à A, B et D et D l'envoi à C.
Sur base de cette information, chaque routeur peut recalculer les couts.
Ainsi A va recalculer le cout d'aller à C sur base de la matrice de B et
va remarquer qu'aller à C en passant par B est beaucoup plus rapide (3 +
2 = 5 contre 23).
Ils vont ainsi mettre à jour leurs matrices :
Ensuite, le processus va se répéter jusqu'à ce que la carte de tout le
monde soit complète. Ainsi A va par exemple apprendre le cout pour aller
à D est seulement de 10 en passant par B (3+7 = 10).
Une fois la table de tout le monde complétée, on peut ainsi définir la
table de routage assez simplement en regardant par où il faut passer
pour atteindre chaque routeur afin d'avoir la distance la plus courte.
Ainsi, la table de A indique par exemple que tous les paquets seront
envoyés à B.
Lorsqu'un ou plusieurs liens avec un routeur est down, les routeurs qui
le remarquent indique que le lien vers ces routeurs a un cout infini. Il
propage alors cette information dans le réseau pour établir à nouveau la
matrice et la table de routage de tous les autres routeurs. Cela se fait
de manière assez lente ce qui fait que pendant un certain temps
certaines destinations pourrait être inaccessibles.