Partie 2 : Routage et DNS

Programme officiel (B.O.)

B.O. spécial n° 1 du 22 janvier 2019 - SNT Seconde

Contenus	Capacités attendues
Protocole TCP/IP : paquets, routage des paquets	Caractériser les principes du routage et ses limites.
Adresses symboliques et serveurs DNS	Sur des exemples réels, retrouver une adresse IP à partir d'une adresse symbolique et inversement.

---

1. Le routage

1.1 Principe

Le réseau Internet est constitué de routeurs reliés entre eux par des liens de communication. Un routeur est un équipement dont la fonction est d'aiguiller les paquets vers leur destination.

Chaque routeur possède une table de routage : un programme qui détermine, pour chaque paquet reçu, vers quel routeur voisin il faut le transférer. Le routeur ne connaît pas la totalité du réseau ; il se contente de prendre une décision locale à chaque étape.

Analogie postale : une lettre de Boston à Montauban

Imaginons qu'une lettre soit envoyée de Boston (États-Unis) à Montauban (France). La lettre ne va pas directement de la boîte aux lettres de l'expéditeur à celle du destinataire. Elle transite par une série de centres de tri postal :

1. Le facteur de Boston dépose la lettre au centre de tri local de Boston.
2. Ce centre voit que la destination est en France : il envoie la lettre au centre de tri international des États-Unis.
3. Le centre international américain la transmet au centre de tri de Roissy (principal hub postal français pour le courrier international).
4. Roissy l'envoie au centre de tri régional de Toulouse.
5. Toulouse la transmet au bureau de poste de Montauban, qui la distribue au destinataire.

Chaque centre de tri fonctionne exactement comme un routeur : il ne connaît pas tout le chemin, mais il sait vers quel prochain centre envoyer la lettre en fonction de l'adresse de destination. C'est le principe du routage pas-à-pas.

Table de routage = règles du centre de tri

La table de routage d'un routeur est comparable au tableau d'instructions d'un centre de tri :

• « Si la destination est en France → transférer au hub de Roissy »
• « Si la destination est en Allemagne → transférer au hub de Francfort »
• « Si la destination est locale → distribuer directement »

Un routeur dispose d'un tableau similaire qui associe des plages d'adresses IP à des interfaces de sortie (le prochain routeur à contacter).

1.2 Choix du chemin

Le chemin emprunté par un paquet dépend de plusieurs critères :

• la vitesse de transmission des liens ;
• la charge (congestion) des routeurs ;
• la disponibilité des liaisons.

Conséquence importante

Il existe plusieurs chemins possibles entre deux machines. Si un routeur tombe en panne ou si un lien est saturé, les paquets sont automatiquement redirigés par un autre chemin. C'est ce qui rend Internet résilient.

1.3 Exemple

Imaginons un réseau simplifié de villes françaises reliées par des routeurs. Pour envoyer un paquet de Lille à Perpignan, plusieurs chemins sont possibles :

• Lille → Paris → Toulouse → Perpignan
• Lille → Paris → Lyon → Marseille → Perpignan
• Lille → Reims → Lyon → Toulouse → Perpignan

Le routeur de chaque ville choisit le meilleur prochain saut selon les conditions du moment.

1.4 Routage sur graphes

Représenter un réseau comme un graphe

Un réseau informatique peut être représenté sous forme d'un graphe : chaque routeur est un sommet et chaque liaison physique est une arête. Lorsqu'on associe un poids (un coût) à chaque arête, on obtient un graphe pondéré.

Le poids peut représenter :

• le temps de transmission en millisecondes ;
• le nombre de sauts (nombre de routeurs à traverser) ;
• un coût calculé à partir de la bande passante du lien.

         A ---3--- B ---1--- C
         |         |         |
         2         4         2
         |         |         |
         D ---5--- E ---1--- F

Dans cet exemple, le chemin de A à F peut passer par plusieurs routes. Trouver le plus court chemin (celui dont la somme des poids est minimale) est un problème classique en informatique.

Trouver le plus court chemin

On peut chercher le chemin optimal par tâtonnement : on liste tous les chemins possibles, on additionne les poids, et on garde celui qui a le coût le plus faible.

Exemple : plus court chemin de A à F

En reprenant le graphe ci-dessus :

• A → B → C → F : 3 + 1 + 2 = 6
• A → B → E → F : 3 + 4 + 1 = 8
• A → D → E → F : 2 + 5 + 1 = 8
• A → D → E → B → C → F : 2 + 5 + 4 + 1 + 2 = 14
• A → B → C → F : coût 6 ← chemin optimal

Le chemin le plus court est A → B → C → F avec un coût total de 6.

Pour les réseaux de grande taille, le tâtonnement est trop lent. On utilise alors des algorithmes spécialisés, comme l'algorithme de Dijkstra (du nom du mathématicien néerlandais Edsger Dijkstra). Sans entrer dans les détails de cet algorithme (qui est au programme de Terminale NSI), son principe est le suivant :

1. On part du sommet de départ et on lui attribue un coût de 0.
2. On explore ses voisins et on note le coût pour les atteindre.
3. On choisit le voisin ayant le coût le plus faible et on répète l'opération depuis ce voisin.
4. On continue jusqu'à atteindre la destination, en mettant à jour les coûts dès qu'on trouve un chemin moins cher.

Protocoles de routage : RIP et OSPF

Sur Internet, les routeurs utilisent des protocoles de routage pour construire automatiquement leurs tables de routage. Deux protocoles importants sont :

RIP (Routing Information Protocol)

• Critère de choix : le nombre de sauts (nombre de routeurs à traverser).
• Principe : le meilleur chemin est celui qui passe par le moins de routeurs possible.
• Avantage : simple à mettre en œuvre.
• Inconvénient : ne tient pas compte de la vitesse des liens. Un chemin en 2 sauts par des liens lents peut être choisi plutôt qu'un chemin en 3 sauts par des liens très rapides.
• Limite : maximum 15 sauts ; au-delà, la destination est considérée comme inaccessible.

OSPF (Open Shortest Path First)

• Critère de choix : le coût de chaque lien, calculé à partir de sa bande passante.
• Principe : un lien rapide (fibre optique) a un coût faible ; un lien lent (ADSL) a un coût élevé. Le meilleur chemin est celui dont le coût total est le plus faible.
• Avantage : choisit des chemins réellement plus rapides, même s'ils traversent davantage de routeurs.
• Inconvénient : plus complexe à configurer.

RIP vs OSPF en résumé

	RIP	OSPF
Métrique	Nombre de sauts	Coût (basé sur la bande passante)
Meilleur chemin	Le moins de routeurs	Le plus rapide
Complexité	Simple	Plus complexe
Usage	Petits réseaux	Grands réseaux

---

2. Les adresses symboliques et le DNS

2.1 Le problème

Les adresses IP (comme 195.81.225.119) sont difficiles à mémoriser pour les humains. On utilise donc des noms de domaine (ou adresses symboliques), bien plus faciles à retenir.

Exemples de noms de domaine

• wikipedia.org
• education.gouv.fr
• google.com

Un nom de domaine se compose de deux parties :

Partie	Rôle	Exemples
Nom	Identifie le site	wikipedia, google
Extension	Indique le type d'organisation ou le pays	.org (association), .com (commercial), .fr (France), .gouv.fr (gouvernement français)

2.2 Le serveur DNS

Le DNS (Domain Name System) est le système qui fait le lien entre un nom de domaine et l'adresse IP correspondante. Il fonctionne comme un annuaire :

1. Vous tapez www.wikipedia.org dans votre navigateur ;
2. Votre ordinateur interroge un serveur DNS ;
3. Le serveur DNS répond avec l'adresse IP correspondante (par exemple 78.109.84.114) ;
4. Votre navigateur contacte le serveur à cette adresse IP.

Le système DNS est distribué : aucun serveur ne contient l'intégralité de l'annuaire. Les serveurs se répartissent la charge et se consultent mutuellement si nécessaire.

2.3 Trouver une adresse IP

On peut retrouver l'adresse IP associée à un nom de domaine grâce à des commandes ou des outils en ligne :

# En Python, on peut résoudre un nom de domaine
import socket

adresse_ip = socket.gethostbyname("www.wikipedia.org")
print(f"L'adresse IP de wikipedia.org est : {adresse_ip}")