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MASTER INFORMATIQUE – Systèmes Informatiques & Réseaux Projet Bibliographique F

MASTER INFORMATIQUE – Systèmes Informatiques & Réseaux Projet Bibliographique Fabien RISSON Nicolas GAONA Décembre 2004 SOMMAIRE SOMMAIRE...............................................................................................................................2 INTRODUCTION......................................................................................................................1 1 – PRESENTATION DES RESEAUX AD-HOC....................................................................2 1-1) Le concept.......................................................................................................................2 1-2) Les avantages et inconvénients des réseaux Ad Hoc .....................................................3 2 – LE ROUTAGE DANS LES RESEAUX AD HOC..............................................................5 2-1) Introduction au routage...................................................................................................5 2-2) Le routage proactif..........................................................................................................5 a) Protocole de routage DSDV............................................................................................6 b) Protocole de routage WRP..............................................................................................8 c) Protocole de routage GSR.............................................................................................10 d) Protocole de routage FSR.............................................................................................11 e) Protocole de routage OLSR..........................................................................................12 2-3) Le routage réactif...........................................................................................................13 a) Protocole de routage DSR.............................................................................................14 b) Protocole de routage AODV.........................................................................................16 c) Protocole de routage TORA..........................................................................................17 2-4) le routage hybride..........................................................................................................19 a) Protocole de routage ZRP.............................................................................................19 b) Le protocole de routage CBRP.....................................................................................20 3 – L’AVENIR DES RESEAUX AD HOC..............................................................................22 3-1) Une technologie militaire..............................................................................................22 3-2) Une technologie apportant des applications inattendues...............................................22 3-3) Un réseau destiné aux utilisateurs.................................................................................22 CONCLUSION.........................................................................................................................24 INTRODUCTION Le monde du sans fil ne cesse de s’agrandir, le Wi-Fi et le Blue Tooth sont les agents principaux de cet essor. Les environnements mobiles permettent la mise en réseau d’équipements où le câblage serait une alternative trop onéreuse, trop compliqué à mettre en place voir impossible. Cependant cette mobilité engendre de nouveaux problèmes, fréquente déconnexion, débit de connexion modeste. La principale cause de ces problèmes provient du fait que l’on a reproduit l’architecture filaire au sans fil.. Les réseaux Ad Hoc proposent une alternative, en effet dans la logique Ad Hoc, tous les équipements coopèrent au bon fonctionnement du réseau. Les réseaux Ad Hoc sont caractérisés par leur absence d’administration et par le fait que tout élément du réseau, étant très mobile, est susceptible de disparaître. Il n’y a pas d’élément fixe au sein d’un réseau Ad Hoc. Dans un réseau Ad Hoc, tous les éléments doivent coopérer de manière à créer une architecture temporaire pour pouvoir faire transiter les communications. Pour créer cette architecture afin d’acheminer les données, les réseaux Ad Hoc doivent donc utiliser des protocoles de routages performants. C’est la thématique principale de ce document. Ce document est composé de trois parties, la première propose une brève présentation des réseaux Ad Hoc, la seconde détaille les concepts de routages ainsi que les différents protocoles de routage des réseaux Ad Hoc. Enfin la dernière partie présente les domaines d’applications où les réseaux Ad Hoc ont su apporter une solution adaptée. 1 1 – PRESENTATION DES RESEAUX AD-HOC 1-1) Le concept L’architecture sans fil la plus répandue aujourd’hui est sans conteste l’architecture cellulaire. Cette architecture est constituée de plusieurs points d’accès. Ces points d’accès sont reliés entre eux la plupart du temps par une architecture filaire. Chaque point d’accès couvre une certaine zone géographique, appelé cellule. Pour communiquer entre elles les machines doivent d’abord passer par ces points d’accès, qu’elles soient ou non dans la même cellule. Cela induit que si l’un des points d’accès devient indisponible, tous les équipements se trouvant dans la zone géographique couverte par ce point d’accès, ne peuvent plus communiquer. Fig. 1 : Architecture cellulaire L’ambition des réseaux Ad Hoc est de supprimer cette notion de point d’accès, ou plus exactement de transformer tous les équipements en points d’accès. En effet, au sein d’un réseau Ad Hoc, toutes machines le composant devient émetteur, récepteur et routeur pour ses voisins. Dans un réseau Ad Hoc, les différents éléments doivent donc coopérer de manière à construire un réseau temporaire. Les unités mobiles ayant un rayon de propagation des données restreint, il se peut que le destinataire d’une transmission soit hors de portée de 2 l’émetteur. A ce moment là l’émetteur doit passer par des machines intermédiaires afin d’acheminer la transmission. Etant donné que chaque nœud du réseau est mobile, il se peut qu’un des nœuds disparaisse, il est donc important que le protocole qui gère l’acheminement des paquets soit très robuste et très adaptable. Fig. 2 : Architecture Ad Hoc 1-2) Les avantages et inconvénients des réseaux Ad Hoc Les réseaux Ad Hoc ont donc en théorie une très grande robustesse puisque pour qu’un réseau local cesse de fonctionner, il faudrait qu’un nombre important de machines qui le compose soient hors service. En effet si un des éléments du réseau devient indisponible, cela ne change rien ou presque pour les autres, de nouvelles routes vont être crées puis empruntées pour acheminer les données comme si l’élément ne fonctionnant plus n’avait jamais existé. Contrairement au réseau sans fil à architecture cellulaire où tout dépend de l’état du point d’accès étant donné que toute communication passe par lui. Le second avantage provient de nos faiblesses technologiques en matière de réseau sans fil. Il est certain que pour le moment certains obstacles physiques gênent la propagation des données, parfois un simple mur peut stopper une connexion WiFi. Dans un réseau sans fil cellulaire, si le point d’accès se trouve de l’autre coté du mur on perd alors la connexion. Dans un réseau Ad Hoc, si le récepteur se trouve de l’autre coté du mur, l’émetteur va chercher à établir une connexion en passant par un ou plusieurs nœud intermédiaire afin de contourner le 3 mur. Dans un réseau Ad Hoc, les obstacles physiques ne sont plus un frein à l’établissement du réseau, mais l’isolement. Ce type de réseau paraît donc bien adapté au milieu urbain. Cependant, les réseaux Ad Hoc ne présentent pas que des avantages. Les données pour rejoindre le destinataire à partir de l’émetteur vont peut être devoir traverser de nombreuses machines et chaque relais traversé apportent un délai supplémentaire. Les réseaux Ad Hoc ont donc dans la plupart des cas une latence plus importante que les réseaux sans fil cellulaire. Le second inconvénient est lié à la nature même des réseaux Ad Hoc, en effet dans un réseau Ad Hoc tout les éléments coopèrent de manière à acheminer les données y compris les machines non-concernées par ces données. Il y a donc un problème évident de confidentialité, et il est donc obligatoire d’utiliser des outils de cryptage. Ceci entraîne aussi un autre problème, les machines servant de relais utilisent leurs ressources (batterie, carte réseau sans fil, etc.) pour acheminer des données qui ne les concernent pas, en retour d’autres machines font de même pour leurs transmissions. Enfin il est difficile voir impossible d’établir une qualité de service sur un réseau Ad Hoc puisque les éléments composant une route sont susceptibles de disparaître à tout moment. ?? Fig. 3 : Dans une architecture cellulaire, un simple mur devient un obstacle limitant la portée du réseau sans fil, dans le cas d’un réseau Ad Hoc, l’obstacle est contourné. 4 2 – LE ROUTAGE DANS LES RESEAUX AD HOC 2-1) Introduction au routage Le routage est une méthode d’acheminent des informations à la bonne destination à travers un réseau de connexions défini. Son intérêt consiste à trouver le chemin optimal au sens d’un certain critère de performance (bande passante, délai, etc.). Il doit aussi être de capable de s’adapter aux événements venant perturber le réseau (panne, congestion, etc.). Dans le cas des réseaux Ad Hoc, l’architecture est caractérisée par une absence d’infrastructure fixe. Il doit donc s’organiser automatiquement et réagir rapidement aux différents mouvements de ses unités. Chaque unité devient donc un nœud susceptible d’être mis à contribution pour participer au routage. Pour pallier ce type de problème, il existe deux types de routage bien distinct, le routage réactif et le routage proactif. Dans le routage réactif, les routes sont crées à la demande, tandis que dans le routage proactif, les routes sont maintenues en permanence. Il existe enfin des méthodes pour combiner les deux, on parle alors de protocole de routage mixte. Ces deux types de routages ont chacun leurs avantages et inconvénients. 2-2) Le routage proactif Les protocoles proactifs sont basés sur la même philosophie que les protocoles de routages utilisés dans les réseaux filaires conventionnels. C'est-à-dire qu’elle est fondée sur la méthode état de lien et vecteur de distance. La méthode état de lien repose sur le fait que chaque nœud diffuse dans le réseau son voisinage. La méthode « vecteur de distance » est basée sur la propagation d’information concernant sa distance à tous les nœuds du réseau. Elles exigent des mises à jour périodique. Ces deux méthodes, en se basant sur des algorithmes de routage, recherchent toujours le plus court chemin entre l’émetteur et le récepteur. Ce calcul repose sur le nombre de saut, ces sauts pouvant être pondérés selon différents critères (taux d’utilisation du lien, délais, etc.). 5 Le maintient des tables de routages est réalisé par inondation, lors des mises à jour périodique ou lors d’un changement d’état d’un lien. L’inondation consiste à propager à l’ensemble du réseau une information. L’émetteur initial envoie à tous ses voisins une information, ces derniers se chargeant de la rediffuser à leurs tours. A Fig. 4 : L’hôte A envoie des informations par inondation. Actuellement ils existent plusieurs protocoles proactifs (DSDV, OLSR, FSR, WRP, GSR, HSR, ZHLS, CGSR, DREAM). a) Protocole de routage DSDV DSDV signifie « Vecteur de Distance à Dynamique Séquencée » (« Dynamic Destination-Sequenced Distance Vector »). Cet algorithme de routage de Perkins uploads/Ingenierie_Lourd/ adhoc.pdf