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Adapter la taille des paquets

Jean-Pierre Rioual, ingénieur conseil réseaux, EUREKOM.

-Dans cette quatrième activité : Nous allons passer en revue les mécanismes d’adaptation à la taille des paquets IPv6.

Mais comment faire pour adapter la taille des paquets au réseau de transmissions intermédiaires ? comme pour le courrier postal, nous devons respecter un format pour que les enveloppes puissent glisser dans la fente des boites aux lettres, ou bien que les paquets soient entreposables en respectant le format de la porte de la boite aux lettres !!!

24.1 Path Maximum Transmission Unit:

La taille des paquets IPv6 est conditionnée par le type de liaison mis à disposition au niveau 2 Les paquets sont placés dans des trames avant d’être émis sur le support physique Selon la nature de la liaison, une taille maximale de trame est définie  : Ethernet (1500 octets), PPPoA (1468 octets), MPLS (de 1500 à 65535 octets),6LoWPAN = 81 octets etc. La couche réseau prends en compte cette contrainte en limitant la taille maximale de données pouvant être placées dans un paquet, Cette taille est appelée MTU : Maximum Transmission Unit

24.2 Path Maximum Transmission Unit:

Un paquet IP peut cependant être amené à voyager sur plusieurs supports de natures différentes, chacun imposant ses tailles maximales.

Pour pouvoir parcourir sans encombres son chemin jusqu'à sa destination, le paquet doit donc avoir une taille inférieure ou égale à la plus petite taille maximum autorisée par l'ensemble des liens traversés. Cette taille est de ce fait appelée PMTU (Path Maximum Transmission Unit) ou unité de transfert de taille maximale sur le chemin.

Pour des considérations d'efficacité, il est préférable que les informations échangées entre équipements soient contenues dans des datagrammes de taille maximale. Une trop petite taille de paquet a pour effet d'augmenter la charge supplémentaire des entêtes par rapport aux données transportées, ainsi que d'augmenter le nombre de paquet à traiter dans les routeurs. Au moment de créer des paquets, la couche réseau essaie donc de respecter au maximum la PMTU. Cependant la valeur de la PMTU n'est pas forcément connue à l'envoi d'un premier paquet vers une destination quelconque.

24.3 Path Maximum Transmission Unit:

Nous observons ici : L'émetteur du paquet fait alors la supposition que la MTU vers cette destination est égale à celle du réseau d’accès. L'acheminement du paquet s'effectue normalement jusqu'au premier routeur rencontrant une incompatibilité entre la taille du paquet reçu et la taille maximale qu’il est autorisé à retransmettre. Si le routeur est dans l'incapacité de transmettre le paquet, il utilise alors un message de signalisation ICMPv6 pour informer l'émetteur du paquet du problème d'acheminement, ainsi que de la taille recommandée pour que les paquets puissent être retransmis. L’émetteur reprends la transmission en utilisant le nouveau MTU recommandé Cette valeur est alors enregistrée comme la PMTU pour tous les prochains paquets vers cette même destination.

Ce processus peut être répété si d'autres liens imposent des tailles maximale de transmission encore inférieures. L'émetteur enregistrera les valeurs recommandées successives jusqu'à arriver à la taille maximale autorisée sur le chemin. Les paquets suivants qui respecteront cette taille seront alors acheminés sans problème. Ce mécanisme de découverte de la taille maximale de transmission sur le chemin est spécifié dans le RFC 1981.

24.4 Fragmentation

La fragmentation est utile dans les cas où la couche réseau ne peut pas adapter la MTU des données à transmettre C'est le cas par exemple des segments transportés sur UDP pour le système de fichier NFS, Ces messages peuvent avoir une taille supérieure à celle autorisée sur le support.

La couche réseau n'a alors d'autres choix que de fragmenter ces données. Le principe est de séparer un paquet devant être émis avec une taille trop importante en plusieurs paquets respectant la taille maximale autorisée. Ces fragments sont émis et acheminés vers la destination comme n'importe quel autre paquet La couche réseau du destinataire se charge alors de réassembler le paquet IP original pour que les données puissent être traitées.

24.5 Extension de Fragmentation:

L'identification d'un fragment est transmise dans une extension de fragmentation de l'entête IPv6. (Next Header == Fragment) On retrouve dans le format de l'extension de fragmentation Le champ place du fragment qui indique lors du réassemblage où les données doivent être insérées. Ceci permet de parer les problèmes dus au dé-séquencement dans les réseaux orientés datagrammes. Comme ce champ est sur 13 bits, la taille de tous les segments, sauf du dernier, doit être multiple de 8 octets.

Le bit M s'il vaut 1 indique qu'il y aura d'autres fragments émis.

Le champ identification permet de repérer les fragments appartenant à un même paquet initial. Il est différent pour chaque paquet et recopié dans ses fragments

24.6 Mécanisme de Fragmentation:

Notons que le datagramme original est découpé en autant de fragments que nécessaire Chaque fragment intermédiaire avec le bit M=1 dispose de son encapsulation propre On retrouve dans le premier fragment l’entête transport et les premières données du segment Dans les fragments suivant la suite des données fragmentées Et enfin dans le dernier fragment avec le bit M=0 , les dernières données utiles

24.7 Extension Jumbogramme

L'identification d'un super-paquet est transmise dans une extension jumbogramme de l'entête IPv6. (Next Header == Jumbogramme) La taille admissible va jusqu'à 4 Gigaoctets, c'est vraiment énorme ! reste qu'une telle taille de paquet n'est pas possible sans une MTU de niveau 2 adaptée mais sachant que les volumes de données croissent constament, à l'avenir nous en aurons bien besoin,

24.8 Conclusion

Nous venons de passer en revue les mécanismes d’adaptation à la taille des paquets IPv6. L'intérêt majeur est de permettre la traversée sans encombres de réseaux indépendants, de s'y adapter si la fragmentation est nécessaire, cependant cela augmente l'encapsulation et donc diminue d'autant l'efficacité, car toute la chaine de communication subie cette fragmentation.

La notion de jumbogramme IPv6 réponds aux besoins de transport efficace de forts volumes de données, on en rencontre déjà dans les environnements Datacenter, réseau de stockage, réplication d'infrastructures de virtualisation, Big Data...

Yes but ! si IPv6 est prêt, les couches de protocoles de type liaison doivent évoluer !