Activité 20  : Notion de paquet et d'acheminement

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Le protocole de réseau IP

Le protocole IP (Internet Protocol) a pour fonction d'organiser le transfert de données d’un point d'extrémité à un autre d'un réseau. Les points d'extrémités sont les équipements terminaux tels que les stations des clients et les serveurs. Ils génèrent et reçoivent les paquets IP. Ils sont les sources et les destinations du trafic de données.

Tout nœud connecté peut communiquer avec un autre nœud de l'Internet en utilisant le protocole IP sans qu'il ait besoin de changer le format de l'unité de transfert, à savoir le paquet IP. IP est en quelque sorte le langage commun de tous les nœuds de l’Internet. Les points importants du fonctionnement d'IP sont les suivants :

• principe du bout-en-bout : aucun nœud intermédiaire ne traite de l’information transmise ; seuls l’émetteur et le destinataire de l’information sont concernés ;
• mode d'acheminement datagramme : cela signifie que chaque paquet dispose des éléments nécessaires et suffisants pour son acheminement à travers le réseau. Chaque paquet est traité indépendamment des autres paquets. Il comporte l'adresse IP source et l'adresse IP destination.

La notion de paquet est essentielle dans le fonctionnement de l'Internet. Nous allons par la suite définir la notion de paquet.

Notion de paquet

Les données échangées dans l'internet sont découpées en bloc de taille limitée appelées des paquets. Ce bloc de données est une séquence d'octets qui est transféré sans modification de son contenu d'une source à la destination finale selon le principe du bout-en-bout.

Ainsi lorsqu'un fichier doit être transféré, celui-ci va être découpé en paquets et à destination, les paquets seront ré-assemblés pour reconstituer le fichier. La raison d'un transfert en mode paquet trouve sa motivation dans le partage efficace des ressources du réseau. Dans les systèmes de communications, la ressource principale est la capacité d'écoulement des liens qui est appelée abusivement la bande passante. La bande passante normalement s'exprime en Hertz. Par abus de langage, en numérique elle s'exprime par un débit et l'unité est le bit/s.

Quand il existe des communications entre différentes paires de noeuds (sources et destinations) reliés entre eux par une suite de liens. La problématique porte sur le partage des ressources entre ces noeuds qui communiquent en même temps. Au niveau le plus fin, la question revient à définir comment partager un lien quand entre des communications simultanées. Il s'agit de la fonction de multiplexage. La figure 1 illustre la notion de multiplexage. Sur cette figure, 3 communications sont multiplexées sur un même lien. En numérique le partage s'effectue en fonction du temps. La bande passante est découpée dans le temps. A un instant donné, un utilisateur utilise toute la ressource disponible mais pour une période de temps limitée. L'unité de partage élémentaire est donc l'intervalle de temps. Sachant que le support a un débit exprimé bit/s, l'intervalle de temps est en seconde, le produit de l'intervalle de temps et du débit donne l'equivalent en terme de quantité de données. D'un point de vue pratique l'intervalle de temps est équivalent à un bloc d'octets.

Figure 1: multiplexage de communications.

Si le principe du découpage de la ressource est posé, il reste la politique d'attribution des intervalles de temps à définir. Le transfert de données en informatique présente un caractère très sporadique. Des périodes d'activités sont suivies de périodes de silence. En pendant les périodes d'activités, il est souhaitable d'obtenir un débit important afin de limiter le temps de transfert du fichier. Dans ces conditions, l'attribution dynamique des intervalles de temps aux communications qui sont en activités représente une solution efficace. Les intervalles de temps qui pourraient être attribuées au communications inactives sont récupérés par celles qui sont actives. En fait une communication en période de silence n'utilise aucune ressource. Comme nous l'avons préalablement indiqué, l'intervalle de temps se présente sous la forme d'un bloc d'octets de taille limitée. Ce bloc est constitué par les données produites par la source. Ce bloc de données est identifié comme appartenant à une communication à l'aide d'une en-tête. La combinaison de l'en-tête et du bloc de données forment le paquet. Le paquet est donc l'unité de partage des ressources dans un réseau.

Le paquet c'est aussi plus qu'une unité de partage des ressources dans un réseau. C'est aussi l'unité de transfert. Un noeud de commutation reçoit des paquets. Il doit les aiguiller vers un lien en sortie pour atteindre sa destination. La commutation dans un noeud fonctionne sur le principe dit du "store and forward". Le paquet doit être reçu dans son intégralité pour être commuté. C'est à dire transmis sur le lien suivant. Un réseau à commutation de paquets comme l'Internet signifie que l'unité élémentaire d'acheminement est le paquet.

Le paquet a une taille limitée comme vue précédemment. Il a aussi une taille variable toujours par soucis d'efficacité. Le transfert de données en informatique est fondamentalement asymétrique. Dans un sens, circulent les données dans le sens inverse circulent les acquittements pour signaler la bonne ou mauvaise réception des données. Dans cet échange, i y a une grosse quantité de données dans un sens et une quantité plus faible dans l'autre sens avec les acquittements. La taille variable des paquets permet de prendre en compte cette asymétrie dans les quantités échangés.

Transmission de paquet

Transmission de paquet -  encapsulation et résolution d'adresse interconnexion et superposition

Introduction de la séquence 2

Dans la première séquence, les différents types d'adresses IPv6 ont été présentés. Cette deuxième séquence va détailler les mécanismes protocolaires. Le fil rouge est la performance du traitement des datagrammes dans tous les équipements et en particulier les équipements intermédiaires tels que les routeurs ou les pare-feux.

Dans cette deuxième séquence du MOOC Objectif IPv6, vous aborderez les différents aspects de ce protocole au travers de cinq activités thématiques :

• A21 : tout d’abord, vous allez découvrir le format et les fonctions de l’en-tête des paquets IPv6 ;
• A22 : puis, vous aborderez les principes de l'acheminement et du routage ;
• A23 : ensuite, les points essentiels sur la détermination des tailles de paquets vous seront exposés ;
• A24 : ensuite, vous seront exposés les mécanismes d’encapsulation ;
• A25 : Dans cette activité, vous décomposerez les extensions de l’en-tête IP par le biais d'exemples ;
• A26 : enfin, vous pourrez observer l'acheminement de paquets IPv6 au moyen de cette activité pratique. Au sein de la même machine virtuelle utilisée lors de la première activité pratique, vous pourrez pratiquer la communication IPv6 sans déstabiliser la configuration de votre ordinateur.