Utilisateur:Julie Bourgeais/Brouillon
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Le réseau est un ensemble de routeurs interconnectés. Les paquets, contenant des données ou des messages, sont envoyés de routeur en routeur de l'expéditeur au destinataire. Ce transfert de paquets entre routeurs est appelé la commutation[1] (switching), et est un élément crucial du réseau. Il existe deux types de commutation principales : la commutation par paquets, et la commutation par circuits.
La commutation a donc une importance majeure sur le réseau en général, autant dans les méthodes globales de transmissions de données qu'à l'intérieur des routeurs.
Commutation par paquets (Packet Switching)
[modifier | modifier le code]La méthode de commutation de paquet (“Packet Switching”) passe par le fait que l’hôte segmente le message de la couche “Application” en paquets.
Le réseau envoie ces paquets d’un routeur à l’autre à travers des liens sur le chemin de la source jusqu’à la destination.
Cette méthode est séparée en deux fonctions clés[2]:
- Routing: détermine le chemin entre la source et la destination qui sera empruntée par les paquets. C'est une action globale.
- Forwarding : A chaque routeur, déplace le paquet du lien d’entrée de donnée (input) jusqu’à la sortie appropriée du routeur (output) en suivant le chemin défini par la fonction routing. C'est une action locale.
Stocker et Transférer (Store and Forward)
[modifier | modifier le code]D’un routeur à un autre, ou de la source à un routeur, le délai de transmission d’un paquet de L bit, dans un lien de connexion à R bit/s est de L/R secondes.
La commutation par paquet utilise une technique de store and forward[3] (littéralement “Stocker et Transférer”, aussi appelé mode différé). Cela signifie que l’entièreté du paquet doit arriver au routeur avant que celui-ci soit transmis au prochain routeur, ou au destinataire.
File d'attente (Queueing)
[modifier | modifier le code]Si le taux d’arrivée des paquets (en bit/sec) excède le taux de transmission (en bit/sec), deux phénomènes peuvent se passer. D’abord, les paquets vont être placés dans une file d’attente[4], en attendant d’être transmis à la sortie appropriée du routeur (output). Ensuite, si la file d’attente se remplit bien plus vite qu’elle ne se désemplit, les paquets peuvent “tomber”, c’est-à-dire être perdu dans la mémoire.
Cette file d’attente peut être présente à l’arrivée du routeur ou à sa sortie.
Utilisation
[modifier | modifier le code]La méthode de commutation par paquets est notamment utilisée par Internet.
Commutation par circuits (Circuit Switching)
[modifier | modifier le code]Une autre méthode utilisée est celle de la commutation de circuits[3].
Pour cette méthode, chaque ressource est réservée en attente d’être utilisée pour la transmission. Les ressources sont entièrement dédiées à la transmission, il n’y a pas de partage, et la performance est donc garantie pour cette transmission.
Il y a deux types de commutation par circuits[3]:
- Multiplexage par répartition en fréquence (Frequency Division Multiplexing - FDM)[5] : Les fréquences utilisées sont divisées en bandes de fréquence. Chaque différente utilisation du réseau aura libre utilisation de sa propre bande, et pourra transmettre ses données avec un taux de transmission choisi.
- Multiplexage par répartition du temps (Time Division Multiplexing - TDM)[6] : Le temps est divisé en créneaux réguliers. Chaque différente utilisation du réseau peut transmettre ses données à la fréquence et au temps de transmission voulu, uniquement pendant le temps de ses créneaux.
Utilisation
[modifier | modifier le code]Cette méthode est souvent utilisée dans les réseaux de téléphone traditionnels.
Comparaison
[modifier | modifier le code]Plus d’utilisateurs peuvent utiliser le réseau en même temps avec la méthode de la commutation par paquets. Néanmoins, un encombrement (congestion) excessif est possible avec cette méthode : les paquets peuvent être perdus, ou la transmission peut être plus lente, au détriment de l’utilisateur.
Dans le routeur
[modifier | modifier le code]Au sein même du routeur, on retrouve des fonctions semblables (routing et forwarding).
Un routeur est typiquement composé de quatre éléments principaux : un processeur de routage, des ports d'entrée, des ports de sortie, et un réseau de commutation[7].
La fonction principale des entrées est de déterminer le port de sortie le plus approprié pour envoyer un paquet à l'aide d'une table d'adresse (forwarding table). Le routeur peut donc réaliser un transfert basé sur la destination, donc uniquement sur l’adresse IP de destination (transfert traditionnel) ou en se basant sur la méthode du longest prefix match[8] (correspondance du préfixe le plus long). Il peut aussi réaliser un transfert généralisé en se basant sur les valeurs des champs d’en-tête (Header field values).
La tâche principale du processeur de routage est de maintenir à jour la table d'adresse, et de diriger vers les paquets vers le bon routeur, en utilisant plusieurs méthodes de routage. On peut notamment citer les algorithmes link state et distance vector. ces algorithmes, et tout ce processus de routage peut être implémenté directement dans les routeurs, suivant une implémentation traditionnelle, où être commandé à distance, pour l'approche de Software Defined Network (SDN).
Il existe plusieurs méthodes pour transférer les paquets de l’entrée (input) à la sortie (output)[3], ce qui correspond à différents réseaux de commutation :
- Avec la mémoire
- Avec des bus
- Avec un réseau d’interconnexion
Commutation via la mémoire
[modifier | modifier le code]Cette technique représente les routeurs de première génération. Ce sont les ordinateurs traditionnels qui ont la commutation sous le contrôle direct du CPU.
Le paquet est copié dans la mémoire du système, et la vitesse de commutation est limitée par la bande passante de la mémoire.
Commutation via un bus
[modifier | modifier le code]La vitesse de commutation est limitée par la bande passante du bus.
Commutation via un réseau d’interconnexion
[modifier | modifier le code]Cette technique permet de mettre en place du parallélisme : On fragmente le message en entrée et on le rassemble à la sortie. Cela permet de transmettre plus rapidement.
Cette commutation utilise des commutateurs (Switch) à plusieurs étages : nxn.
Ordre de traitement des paquets
[modifier | modifier le code]Il existe plusieurs types de planification de traitement des paquets[9]:
- Premier Arrivé, Premier Servi
- Priorité définie
- Round Robin (RR)
- Weighted Fair Queueing (WFQ)
Notes et Références
[modifier | modifier le code]- (en-US) « What is Switching? », sur GeeksforGeeks, (consulté le )
- (en) « Educative Answers - Trusted Answers to Developer Questions », sur Educative (consulté le )
- James F. Kurose et Keith W. Ross, Computer networking: a top-down approach, Pearson, (ISBN 978-1-292-40546-9)
- Shikhar Bahl, Rishabh Rai, « Packet Switching – Queuing Architecture: A Study », International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering, vol. 03, no 05, , p. 3875–3881 (ISSN 2320-9798 et 2320-9801, DOI 10.15680/ijircce.2015.0305020, lire en ligne, consulté le )
- (en) « Frequency Division Multiplexing », sur www.tutorialspoint.com (consulté le )
- (en) « Explain the Time Division Multiplexing (TDM) », sur www.tutorialspoint.com (consulté le )
- (en-US) « Introduction of a Router », sur GeeksforGeeks, (consulté le )
- « IP Routing Fundamentals – Prefix Matching », sur www.howtonetwork.org (consulté le )
- James F. Kurose et Keith W. Ross, Computer networking: a top-down approach, Pearson, (ISBN 978-1-292-40546-9)