La mise en œuvre de la commutation en conditions réelles
Le principe de commutation
La commutation est une technique qui permet de transmettre des données sous forme de paquets d’un périphérique informatique à un autre. Cette technique permet aussi de déterminer à quel périphérique exact le paquet doit être distribué, ainsi nous évitons que toutes les machines du réseau réceptionnent ce paquet.
Si nous prenons un exemple de la vie courante, c’est un peu le principe de la Poste. Un individu A a décidé d’envoyer un colis à un individu B. Pour que le colis arrive à l’individu B, l’individu A doit préciser l’adresse de l’individu B, sans quoi la Poste sera dans l’incapacité de distribuer le colis. Lorsque l’adresse est bien renseignée, la poste sait exactement où envoyer le colis et perd le moins de temps possible pour distribuer les courriers des habitants de la région.
La commutation fonctionne en utilisant des adresses MAC, qui sont des identificateurs uniques pour chaque périphérique connecté au réseau (PC, imprimantes, serveurs, etc.).
Pour la commutation, nous traduirons cela de cette manière : une machine A décide d’envoyer un paquet de données à une machine B. Pour que le paquet de données arrive à destination, la machine A doit inclure l’adresse MAC de la machine B, sans quoi le commutateur (ou switch) sera dans l’incapacité de distribuer le paquet. Lorsque l’adresse MAC est bien renseignée, le commutateur sait exactement où envoyer le paquet et perd le moins de temps possible pour assurer les autres échanges de paquets du réseau local (LAN).
Cette méthode est surtout utile pour optimiser la bande passante du réseau. Elle réduit en effet le nombre de paquets inutiles envoyés à des périphériques non concernés par les données envoyées et permet donc un allègement de la bande passante, mais aussi un transfert de données plus efficace et plus rapide au sein du réseau.
Les méthodes principales de commutations
Il existe 3 méthodes de commutations principales :
La commutation par datagramme : avec cette méthode, les paquets transférés contiennent une adresse de destination précise et complète, ce qui permet aux routeurs et commutateurs de les acheminer facilement vers le périphérique du réseau qui constitue la destination finale. Exemple : les courriers électroniques.
La commutation par circuit virtuel : cette méthode permet de créer un circuit logique entre un émetteur et un récepteur dans le réseau. Ce circuit fera coopérer les commutateurs et routeurs (aussi appelés les nœuds) du réseau pour que les données soient transférées à travers le réseau en utilisant le circuit virtuel créé, tout cela dans l’ordre prévu. Cette méthode est avantageuse surtout quand le transfert de données entre un émetteur et un récepteur est régulier, il évite de créer à chaque paquet transféré une nouvelle connexion entre les périphériques. Exemple : un appel téléphonique.
La commutation par routage à la source : bien plus rare que les précédentes, cette méthode permet le transfert des données grâce à l’adresse source du paquet, et non de destination. C’est donc l’hôte source qui fournit aux nœuds du réseau toutes les informations nécessaires à la commutation. Exemple : système de communication aérospatiale.
Comme énoncé en introduction, il est important de comprendre le rôle des routeurs afin de mettre en place une commutation réseau efficace.
AttentionBien faire la différence entre routeur et commutateur
Avant tout, nous allons différencier une fois pour toutes le commutateur, ou switch, du routeur. Le commutateur permet un transfert de données de périphériques dans un réseau local (LAN) grâce à des adresses MAC, alors que le routeur permet des transferts de paquet entre périphériques de réseau différent. C’est lui qui assure la communication entre les réseaux et qui effectue ce transfert grâce aux adresses IP.
Le fonctionnement et le rôle d’un routeur
Si nous reprenons notre exemple de la Poste, c’est un peu comme si un individu A habitant à Marseille veut transférer un colis à un individu B qui vit à Paris. Pour que le colis soit transféré, il faut que la Poste de Marseille et la Poste de Paris communiquent entre elles. C’est exactement le rôle du routeur. Il va permettre à un commutateur d’un réseau M de communiquer avec un commutateur d’un réseau P, afin qu’il y ait un échange de paquets entre les périphériques des 2 réseaux.
Ainsi, si nous imaginons qu’un PC A11 appartenant au réseau M souhaite envoyer un paquet X à un PC B21 appartenant au réseau P. Le paquet sera d’abord envoyé vers le commutateur du réseau M, puis des routeurs viendront faire la connexion pour transférer le paquet X vers le réseau P. Le commutateur du réseau P pourra alors transférer le paquet X au PC B21.
Sur Packet Tracer, nous pouvons illustrer cela de cette façon :
Pour résumer, le rôle du routeur est de permettre à plusieurs réseaux de communiquer entre eux, ce qui a pour effet de permettre le transfert de paquet entre les périphériques de ces réseaux distincts.
Comment créer un réseau fiable dans un service informatique ?
Créer un réseau physique demande énormément de ressources et de temps. Chaque service informatique souhaite minimiser ses coûts et optimiser son temps pour créer le réseau de l’entreprise.
Heureusement pour cela, il existe des outils comme Packet Tracer qui permettent aux ingénieurs réseau et aux entreprises de créer des réseaux virtuels avant de les établir sur site en physique. Ils n’ont donc pas à dépenser quoi que ce soit pour vérifier que l’infrastructure envisagée est la bonne.
Ce logiciel permet de construire, de configurer et de dépanner des réseaux virtuels y compris des réseaux très complexes, sans avoir besoin de matériel physique. Nous pouvons y utiliser tous les périphériques nécessaires à l’établissement de réseaux Ethernet et sans fil, que ce soit pour des réseaux PAN ou des réseaux WAN. Ce logiciel va donc nous être utile dans ce cours, car il nous permettra d’apprendre à mettre en pratique tout ce que l’on vient d’évoquer. Dans la partie suivante, vous apprendrez à mettre en place et configurer un routeur afin que 2 réseaux puissent permettre à leurs périphériques de communiquer entre eux.
La configuration d’un routage statique
Un réseau local simple peut être composé d’un commutateur et de deux périphériques, par exemple deux PC. Imaginons que deux réseaux de ce type souhaitent communiquer entre eux, en permettant à leurs PC de s’envoyer des paquets. Pour permettre cet échange, il va falloir configurer les périphériques et donc chaque routeur, pour permettre à chaque réseau de communiquer avec l’autre. C’est précisément ce que nous allons faire dans cette partie.
Pour configurer un routage statique, nous devons respecter quelques étapes essentielles. D’abord, nous allons définir un nouveau nom d’hôte du routeur, ensuite nous pourrons configurer le routeur et ses interfaces avant de configurer la table de routage. Nous terminerons par des tests de connectivités pour vérifier que les paquets circulent bien entre les deux réseaux.
MéthodeDéfinir le hostname du routeur
Pour définir le hostname d’un routeur, il suffit de cliquer sur le routeur que l’on souhaite configurer. Dans l’onglet Config, on nous donne la possibilité de changer le Display Name et le Hostname du routeur.
Nous pouvons alors définir un nouveau Hostname, par exemple Router01. Pour se repérer facilement, certains trouveront utile d’attribuer un hostname identique au Display Name.
Que sont les interfaces ?
Les interfaces sont des connexions physiques (par exemple : un port Ethernet) ou logiques présentes sur les périphériques informatiques, dont les routeurs, les commutateurs et les PC. Pour les identifier, elles ont chacune une adresse IP unique (par exemple 192.168.1.50 ou 10.0.0.1).
Pour faire simple, les interfaces sont comme des portes d’entrée. Si l’interface est bien configurée et connectée, le paquet peut voyager entre les périphériques. Mais si elle n’est pas bien connectée et configurée, le paquet s’arrête au niveau de l’interface sans pouvoir passer par elle. La porte est alors pour ainsi dire fermée (pas étonnant d’ailleurs que les interfaces physiques soient aussi appelées « Ports »).
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Configurer le routeur et ses interfaces en mode statique
Pour cette configuration, nous choisirons le mode statique. Il va donc falloir configurer manuellement chaque adresse IP du réseau.
Pour cela, il suffit de cliquer sur les PC et les routeurs, d’aller dans l’onglet Config sous Interfaces, puis de configurer chaque interface FastEthernet, en remplissant la case IPv4 Address. Pour un PC, on choisira par exemple 192.168.1.1, le masque réseau s'affiche automatiquement. Pour un routeur, nous choisirons par exemple 192.168.0.1, pour une communication entre routeurs, ou encore 192.168.1.50 pour une communication routeur/commutateur (évidemment, chaque adresse IP sera différente).
Une fois toutes les adresses IP configurées, nous pouvons nous attaquer à la configuration des routeurs. Le but premier est d’ouvrir les portes actuellement fermées entre les réseaux, c’est-à-dire configurer les interfaces du routeur pour qu’elles connaissent les chemins qui mènent vers chacun des réseaux locaux.
Pour activer les interfaces, il faut suivre les lignes de commandes suivantes dans l’onglet CLI :
Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#interface [nom de l’interface par exemple fa0/0]
Router(config-if)#ip address [ip interface par exemple 192.168.1.50] [masque par exemple 255.255.255.0]
Router(config-if)#no shutdown \\ cette commande permet d’allumer les interfaces
À la fin de la saisie de ces commandes, les LEDs auparavant rouges doivent devenir vertes. Elles seront toutes vertes uniquement à la fin de la saisie de ces commandes pour toutes les interfaces des routeurs.
En revanche, il n’y a toujours aucune connectivité entre les réseaux. Il faut à présent configurer la table de routage.
La configuration d'un routeur avec Packet Tracer
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Qu’est-ce qu’une table de routage ?
Une table de routage permet au routeur de déterminer le meilleur chemin pour la transmission de données.
Elle contient la liste des réseaux auxquels le routeur est connecté. Ainsi, lorsque le routeur reçoit un paquet de données, il va utiliser la table de routage pour déterminer la meilleure route à prendre pour permettre aux paquets d’arriver à destination. Quand il va consulter la table de routage, le routeur pourra voir les adresses IP des interfaces qui sont accessibles, que ce soit par mode de connexion directe ou statique (par exemple).
Sur Packet Tracer, nous pouvons afficher la table de routage en entrant la commande show ip route.
Configurer la table de routage
Nous allons désormais configurer les routes statiques qui permettent aux paquets de circuler entre les réseaux.
Commençons par afficher la table de routage afin de voir quels sont les chemins existants. Il nous faut pour cela entrer la commande show ip route dans l’onglet CLI.
La table de routage affiche les chemins connus par le routeur, c’est-à-dire les réseaux auxquels il est connecté. Nous voulons alors rajouter des chemins qui nous permettront de faire circuler les paquets entre les réseaux.
Il faut alors configurer ces nouvelles routes en rentrant les lignes de commande suivante :
Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#ip route [network IP] [mask IP] [Next Hop IP]
Router(config)#end
Router#write // cette commande permet d’enregistrer notre configuration, nous pouvons aussi utiliser la commande ‘copy running-config startutp config’ pour cela.
À noter que le network IP ou réseau de destination correspond au réseau vers lequel nous souhaitons envoyer un paquet (par exemple 192.168.1.0) et que le Next Hop IP est l’adresse IP du prochain saut, soit l’adresse IP de la prochaine interface que rencontrera le paquet (par exemple 192.168.0.1).
Lorsque nous demanderons d’afficher la table de routage, le chemin que nous venons d’ajouter apparaîtra.
La configuration d'une table de routage avec Packet Tracer
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Tests de connectivités
Enfin, pour vérifier que les paquets circulent bien entre les deux réseaux, nous faisons un test de connectivité entre les périphériques de chaque réseau.
Pour cela, il faut cliquer sur un PC, que nous appellerons ici PCA, aller dans l’onglet Desktop sous Command Prompt.
Une fois l’invite de commande ouvert, nous effectuerons un ping sur un PC externe au LAN, que nous appellerons PCB, c’est-à-dire un PC appartenant à un réseau connecté à un autre réseau auquel appartient notre PCA.
La commande à rentrer est la suivante :
C:\>ping [adresse IP PCB]
À la suite de ce ping, tous les paquets doivent être reçus. Ce qui signifie que notre routage fonctionne et que nos deux réseaux communiquent bien entre eux :
