Brevet FR2811179A1 — publié le 20020104

La présente invention concerne un routeur virtuel distribué sur un réseau support et un procédé de routage de paquets entre plusieurs réseaux locaux virtuels en s'appuyant sur un réseau de commutation dont le graphe est éventuellement variable du fait de la mobilité de ses noeuds. L'expression routeur virtuel distribué est utilisée pour désigner le procédé de routage. Le réseau de commutation sous-jacent est aussi appelé réseau support . Les n#uds du réseau communiquent entre eux par exemple à l'aide d'artères dont la configuration ou l'existence peuvent évoluer dans le temps, ceci conduisant à une mobilité des noeuds. L'invention s'applique notamment pour des paquets au format IP du protocole INTERNET . La présente invention trouve par exemple son application dans les réseaux de type ATM. Elle trouve son application pour l'émulation de routage dans tous les réseaux utilisant des techniques de commutation. Selon l'art antérieur, le routage est effectué à l'aide d'un équipement dénommé routeur qui effectue le relayage des paquets entrant sur un joncteur de cet équipement vers un joncteur de sortie en fonction de l'adresse IP de destination du paquet et en fonction d'une table de routage. Lorsque le routage s'effectue entre réseaux locaux très nombreux et très éloignés les uns des autres, un réseau maillé de routeurs composés de routeurs d'accès et de routeurs de transits est généralement utilisé. Une telle configuration présente certains inconvénients, notamment les suivants : 1) le temps de transit d'un paquet dans le réseau est altéré par la multiplicité des routeurs à traverser, 2) la notion de qualité de service (QoS) n'est pas prise en compte, Un moyen de pallier les inconvénients précités a consisté par exemple à intégrer le routage IP (niveau 3) avec une technologie de commutation (niveau 2), telle que la commutation ATM ( abréviation anglosaxonne de Asynchronous Transfer Mode ). Trois axes ont été plus particulièrement développés. Par exemple, la technologie dite du gigarouteur réalise une fonction de routage au c#ur d'un commutateur en tenant compte de l'adresse IP destinataire dans le processus de commutation. Dans le cadre de l'ATM, l'adresse IP destinataire est prise en compte lors de la traduction des voies logiques. La technologie de commutation d'étiquettes identifie des flots au sein du trafic IP et par un processus de signalisation associe à ces flots des étiquettes utilisées par la commutation de niveau 2. Appliquée à l'ATM, un indicateur de voie logique VPINCI est associée à un flot. Cette technologie est en cours de normalisation à l'IETF sous le nom de Multiprotocol Label Switching (MPLS). La technologie connue sous le nom d'émulation de réseaux locaux et de routage permet de créer des circuits virtuels reliant directement les applications communicantes (courts-circuits) en utilisant un protocole spécifique qui définit des entités clientes, des entités serveurs, les connexions entre ces entités et les règles d'établissement de courts-circuits entre clients. Dans le cadre de l'ATM, cette technologie fait l'objet d'une norme sous les vocables de Local Area Network Emulation ou encore sous l'abréviation anglo-saxonne (LANE) et Multiprotocol Over ATM ou MPOA. Cette dernière technologie repose sur la mise en #uvre de fonctions essentielles centralisées serveur, routeurs de flots à durée de vie brève, pouvant être doublées, voire triplées pour assurer une redondance minimale. Toutefois lorsque le réseau se scinde en plusieurs composantes non interconnectées, rien ne garantit que chaque composante disposera de la totalité des fonctions essentielles au service, ni que lorsque deux réseaux sont réunis, les fonctions redondantes (offertes par chacune des composantes prises individuellement) fusionnent harmonieusement, c'est-àdire de façon transparente pour l'usager. L'objet de l'invention concerne notamment un procédé de routage entre réseaux locaux virtuels quand le réseau de commutation sous-jacent possède un graphe éventuellement variable du fait de la mobilité de ses noeuds, le réseau pouvant être constitué de plusieurs composantes. Une composante est définie comme un sous-réseau comportant au moins deux noeuds qui communiquent entre eux par des artères. Le nombre de composantes peut être égal aux nombres de commutateurs du réseau. L'invention concerne un routeur virtuel distribué sur un réseau support, ledit réseau support comportant une ou plusieurs composantes, chacune des composantes comportant au moins deux n#uds communiquant entre eux à l'aide d'une artère, un n#ud comporte une fonction d'accès FAx et des fonctions serveurs (LES/BUS, LECS, MPS). Il est caractérisé en ce qu'au moins une composante dudit réseau comporte les éléments suivants : # plusieurs ELANi-pont, chaque ELANi-pont étant relié à un réseau virtuel VLANi, # au moins un ELAN transit, Tx # au niveau d'une fonction d'accès FAx, # des moyens LEC routeurs Rix adaptés pour relier la fonction d'accès FAx à au moins un ELANi associé à un VLANi, # des moyens (Lx) d'identification des VLANi desservis par la fonction d'accès FAx, # des moyens (LEC transit) pour relier l'ELAN transit à la fonction d'accès. L'invention concerne aussi un procédé de routage dans un réseau de commutation comportant une ou plusieurs composantes, la ou les composantes comportant au moins deux n#uds reliés par une artère de communication, chacun des n#uds comprenant une fonction d'accès Fax. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape où la fonction d'accès relaye le paquet de données reçus sur un des LEC de la manière suivante : (a) Si le destinataire du paquet est une fonction interne de routage implantée au niveau d'un n#ud X, remettre directement le paquet à ladite fonction, (b) Si le destinataire du paquet est un VLAN desservi par la fonction d'accès FAx, relayer le paquet de données vers le routeur ayant le même identifiant (c) Si le destinataire du paquet est un VLAN non desservi relayer le paquet vers l'ELAN de transit. L'étape (b) peut être réalisée de la manière suivante : # si le VLAN destinataire d'identificateur j appartient à la liste Lx, activer la fonction de relayage de FAx et relayer le paquet de données vers le LEC routeur Rjx, ayant pour identificateur l'identificateur du VLAN destinataire, et l'étape ( c) peut être effectuée de la manière suivante : # si le VLAN destinataire n'appartient pas à la liste Lx, relayer le paquet de données vers le LEC transit mentionné dans la table de routage. Utilisation du routeur virtuel distribué à des réseaux supports de type ATM et des paquets de données IP, ou trame IP entre les usagers d'un réseau à graphe variable par exemple. La présente invention comporte notamment les avantages suivants : # elle assure aux usagers des composantes non interconnectées, un service de routage équivalent à celui offert par le réseau complet, # en cas de fusion de plusieurs composantes, elle permet la fusion sans redondance des fonctions offertes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui va suivre faite à titre illustratif et nullement limitatif en regard des figures annexées où : # la figure 1 représente une vue générale d'un réseau, # la figure 2 est une vue générale du réseau de la figure 1 après scission en deux composantes, # la figure 3 représente une architecture d'un commutateur selon l'invention, # la figure 4 montre une fonction d'accès IP selon l'invention, # la figure 5 représente un exemple d'architecture de routeur virtuel distribué selon l'invention, et # la figure 6 une architecture de routeur après scission de l'architecture décrite à la figure 5. Le procédé selon l'invention ou routeur virtuel distribué a notamment pour but d'offrir un service de routage entre plusieurs réseaux locaux virtuels ou VLANs abréviation anglo-saxonne de (virtual local area network) en s'appuyant sur un réseau de commutation dont le graphe est variable du fait de la mobilité de ses noeuds. En effet, au cours du temps le réseau de commutation est susceptible de se scinder en multiples composantes non interconnectées, une composante étant formée par exemple de plusieurs noeuds communiquant au moyen d'artères, et/ou de s'étendre par l'interconnexion de telles composantes. Au plus, la scission d'un réseau peut conduire à un nombre de composantes égal au nombre de commutateurs ou noeuds du réseau. La description donnée ci-après à titre illustratif et nullement limitatif concerne un réseau support ATM, et s'applique à l'émulation de routage de paquets IP. Elle peut aussi être utilisée dans tous les réseaux mettant en oeuvre d'autres technologies de commutation et de routage. La figure 1 représente une vue d'un réseau ATM 1 (niveau 2) comportant plusieurs commutateurs 2 (correspondant par exemple aux n#uds X, Y et Z du réseau) et plusieurs artères 3, chacune des artères reliant deux commutateurs. Ce réseau a notamment pour fonction d'interconnecter, en émulation de réseau local, différents équipements 4 jouant le rôle de passerelles entre plusieurs réseaux ethernet 5, dénotés Ui, Vi, Uj, et Vk auxquels ils sont raccordés et le réseau ATM 1. Différentes stations peuvent être connectées à chaque réseau ethernet. Un réseau ethernet désigné par un identificateur i,j, ....est relié à un VLAN désigné par le même identificateur. Ainsi, dans l'exemple de la figure 1, les réseaux Ui et Vi correspondent au même VLANi, le réseau Uj au VLANj et les réseaux Uk, Vk au VLANk. Le réseau ATM 1 offre un service de pontage selon l'art antérieur par exemple entre les différents réseaux appartenant à un même VLAN et un service de routage selon l'invention par exemple entre les trois VLANs VLANi, VLANj et le VLANk. La figure 2 représente un réseau comportant des éléments identiques à ceux décrits à la figure 1 et ayant les mêmes références, dans lequel le n#ud X est isolé du reste du réseau. Les n#uds Y et Z sont reliés par une artère de communication 3. Le réseau comporte deux composantes, une première composante comprenant le n#ud X isolé et une deuxième composante comprenant les deux n#uds X et Y et l'artère de communication 3. L'objet de l'invention est notamment de proposer une architecture de commutateur adaptée pour assurer les services d'intercommunication entre les réseaux au sein de chaque composante, c'est-à-dire, au sein de la première composante le routage entre Ui et Vk et au sein de la deuxième composante le routage entre Vi, Uj et Uk. Le commutateur 2 détaillé à la figure 3 comporte par exemple : # une fonction d'accès IP 20 selon l'invention qui est détaillée à la figure 4, # une fonction LES/BUS 21, abréviation anglo-saxonne de LAN Emulation Server/ Broadcast or Unknown Server, # une fonction LECS 22, abréviation anglo-saxonne de LAN Emulation Configuration Server, et # une fonction MPS 23, abréviation anglaise de MPOA server, les trois dernières fonctions sont désignées dans la description pour des raisons de simplification par l'expression fonction serveur et présentent des caractéristiques connues de l'art antérieur. La figure 4 détaille un exemple de réalisation d'une fonction d'accès IP 20 implantée dans un n#ud et présentant des caractéristiques selon l'invention. Cette fonction d'accès IP 20 dénotée par le sigle FAx où l'indice x correspond au n#ud concerné, ici le n#ud X comporte par exemple : # un LEC transit 201 dénoté Tx, ayant l'indice du n#ud concerné, LEC étant l'abréviation anglo-saxonne de LAN Emulation Client, # n LECs routeur 202 dénotés Rix où n est le nombre de VLANs, i correspond à l'indentificateur du VLAN et x l'indice du n#ud concerné, # une fonction de relayage 203, qui reçoit le paquet IP et le traite en fonction de son en-tête, par exemple elle modifie l'en-tête et réémet le paquet, # une table de routage 204, contenant des données de routage, # une fonction de routage 205, # une fonction d'élection 206 qui permet d'attribuer la desserte de chaque VLAN à une fonction d'accès unique, et # une liste Lx 207 de VLANs desservis. Ces différents éléments et leurs interactions avec le réseau sont explicités ci-après. LEC transit 201 Le réseau support ATM comporte par exemple un LAN émulé (ELAN) dénommé ELAN de transit dont toutes les fonctions d'accès IP sont clientes par l'intermédiaire d'une fonction LEC dénommée LEC transit . Par exemple, la fonction LEC transit de la fonction d'accès du n#ud X est notée LEC Tx. Celles des n#uds Y et Z sont respectivement notées LEC Ty et LEC Tz. Le LEC transit est relié à l'ELAN de transit. LEC routeur 202 A chaque VLAN est associé dans le réseau support un unique LAN émulé dénommé ELAN-pont, dont toutes les fonctions d'accès sont clientes par l'intermédiaire d'une fonction LEC (LAN Emulation Client), dénommé LEC routeur. Un ELAN-pont est désigné comme les VLAN par un identificateuri, j..... Par exemple, la fonction d'accès IP FAx du n#ud X est cliente de chaque ELAN-pont ELANi associé au VLANi, par l'intermédiaire du LEC routeur Rix. Liste Lx 207 Elle a notamment pour fonction d'identifier les VLANs desservis par la fonction d'accès FAx. La constitution d'une liste Lx est par exemple effectuée de la manière suivante : pour une composante donnée d'un réseau comportant m n#uds ayant un identificateur x, y, .... et donc m listes Lm, l'intersection de deux quelconques des listes Lm correspond à l'ensemble vide. Dans l'exemple donné aux figures 1 et 5 où la composante du réseau considérée comporte trois n#uds dénotés X, Y et Z, les listes correspondantes Lx, Ly et Lz sont déterminées de façon telle que lorsque l'on prend deux quelconques de ces trois listes leur intersection est égale à 0. Dans cet exemple, pour le n#ud X, Lx={i, j}, pour le n#ud Y, Ly={k} et pour le n#ud Z, Lz={}. Il est possible d'utiliser un protocole d'élection connu de l'Homme du métier, par exemple le protocole VRRP normalisé à l'IETF sous la référence RFC 2338. La mise en #uvre du protocole d'élection est par exemple assurée par la fonction d'élection 206 implantée dans chaque fonction d'accès FAx, FAy, FAz et dialoguant avec les fonctions homologues des autres noeuds faisant partie de la même composante du réseau, par échange de paquets sur les ELANs-pont via les LECs routeurs Rix mentionnés. Fonctions de routage et de relavaqe et la table de routage Les fonctions d'accès IP, FAx, FAy,....mettent en #uvre une fonction de routage et une fonction de relayage, ainsi qu'une table de routage connues de l'art antérieur. La fonction de routage 205 entretient une table de routage 204 grâce à un dialogue avec les fonctions de routage homologues par l'intermédiaire d'un protocole de routage. La fonction de relayage 203 permet de relayer tout paquet provenant d'un ELAN vers un autre ELAN en fonction de son adresse IP de destination et des informations contenues dans la table de routage. Du point de vue du routage, toutes les fonctions d'accès IP d'une même composante sont adjacentes via l'ELAN de transit. Le protocole de routage utilise l'ELAN de transit pour diffuser les informations de routage vers les homologues en direction des ELANs-pont ELANi, ELANj,....où i, j, appartiennent aux listes Lx définies en utilisant un principe mentionné cidessus, via les LECs routeurs associés. Un principe de mise en oeuvre d'une fonction d'accès implantée dans un n#ud, par exemple FAx implantée dans le n#ud X peut être le suivant : # La fonction d'accès IP FAx relaye par exemple tous les paquets IP reçus sur les LECs routeur LEC Rix où i appartient à Lx en se basant sur l'adresse IP destinataire et les informations contenues dans la table de routage. # Si le destinataire du paquet IP est une fonction interne à la fonction d'accès FAx, telle que la fonction d'élection ou la fonction de routage, le paquet IP est remis directement à cette fonction interne ; # Sinon # si le VLAN destinataire j par exemple, appartient à la liste Lx des VLANs destinataire, la fonction d'accès FAx active sa fonction de relayage 203 afin de relayer le paquet IP vers le LEC routeur Rjx du n#ud x en liaison avec l'ELAN j relié au VLANj, # si le VLAN destinataire j n'appartient pas à la liste Lx, il ne fait pas partie des VLANs desservis par le n#ud X le paquet IP est relayé vers le LEC transit Tx qui l'émet sur l'ELAN de transit en direction d'un LEC de transit indiqué dans la table de routage (connu sous l'expression next hop), par exemple Ty, le LEC de transit du n#ud Y. # Les LECs routeurs Rmx du n#ud x où l'identifiant m n'appartient pas à la liste Lx restent inactifs, par exemple Rkx sur la figure 5. Dans ce cas, seuls les paquets IP à destination de la fonction interne d'élection sont acceptés. # La fonction d'accès FAx relaye aussi tous les paquets IP reçus sur le LEC transit Tx en utilisant l'adresse IP destinataire et les informations contenues dans la table de routage. # Si le destinataire du paquet IP est la fonction interne de routage 205 implantée au niveau du n#ud X, le paquet IP est remis directement à cette fonction, # Si le paquet est à destination d'un VLANi desservi par la fonction d'accès FAx c'est-à-dire appartenant à la liste Lx, le paquet est relayé vers le LEC routeur de la fonction d'accès ayant pour indice l'identifiant i du VLAN et l'indice x du n#ud, Rix ; # Si le paquet est à destination d'un VLAN non desservi par la fonction d'accès (l'identifiant i du VLAN n'appartient pas à la liste Lx, la fonction d'accès FAx relaye le paquet en tenant compte des informations contenues dans la table de routage 204 vers l'ELAN de transit. Chaque VLANm d'identifiant m dispose d'un ou plusieurs accès au service de routage par l'intermédiaire de fonctions LEC de l'ELAN pont correspondant ELANm associé au VLANm. Ces fonctions LEC sont dénommées LEC usager . Par exemple le VLANi dispose de plusieurs LECs désignés par LEC Ui, LEC Vi qui sont connectés physiquement à des n#uds quelconques du réseau support, ces LECs faisant partie de l'ELAN-pont d'identifiant i. Certains LECs usagers peuvent être internes à un n#ud du réseau, lorsque ce dernier offre des accès ethemet. Des courts-circuits permettant l'échange de flots de données à durée suffisamment longue sont établis automatiquement par MPOA (abréviation en langue anglo-saxonne de Multiprotocol Over ATM) La figure 5 représente un exemple d'architecture du routeur virtuel distribué selon l'invention dans une composante du réseau. La fonction de routage virtuel distribué est réalisée par exemple par une communauté de plusieurs fonctions d'accès IP 20 référencée FAx, FAy, FAz....reliées entre elles, en émulation de réseau local, par un ELAN de transit 8 et par n ELANs-ponts 9 désignés ELANi, ELANj, ELANk où n est le nombre de VLANs et i est l'identificateur d'un VLAN. Dans chaque commutateur par exemple le commutateur X, le LEC transit Tx est relié à l'ELAN de transit 8 et les LECs routeur Rix, Rjx, Rkx sont reliés chacun à l'ELAN-pont correspondant ELANi, ELANj, ELANk. Pour le commutateur Y le LEC transit est relié à l'ELAN transit 8 et chaque LEC routeur est relié à l'ELAN correspondant Riy à ELANi, Rjy à l'ELANj, Rky à l'ELANk. Pour le commutateur Z, le LEC transit est relié à l'ELAN transit 8 et chaque LEC routeur est relié à l'ELAN correspondant Riz à ELANi, Rjz à l'ELANj, Rkz à l'ELANk Seuls sont activés les LECs routeur Rix tels que i appartient à Lx, liste des VLANs desservis contenus dans la table 207 (figure 4). Dans l'exemple donné Lx={i, j}, Ly={k} et Lz correspond à l'ensemble vide. Cette architecture est compatible avec le réseau décrit à la figure 1. Les LEC routeurs non activés sont désignés par une croix, Rkx, Riy, Rjy, Riz, Rjz, et Rkz. La figure 6 représente un exemple d'architecture du routeur virtuel distribué dans le cas où le réseau est scindé en deux composantes comme il a été représenté sur la figure 2. Le tableau donné ci-dessous décrit la table d'actions à effectuer sur réception d'un paquet au n#ud X. LEC récepteur Destinataire Action paquet sauf LEC Tx> Fonction d'élection Remettre à la fonction d'élection Rix, Rjx ou Tx Fonction de routage Remettre à la fonction de routage Rix ou Tx Usager de ELAN j Relayer vers Rjx Rix, Rjx ou Tx Usager de ELAN k Relayer vers Tx (next hop Ty) Rjx ou Tx Usager de ELAN i Relayer vers Rix Dans tous les autres cas ; Détruire le paquet Dans tous les exemples de réalisation décrits ci-dessus, le réseau support peut être un réseau de niveau (2) selon la terminologie connue de l'Homme du métier. REVENDICATIONS 1- Routeur virtuel distribué sur un réseau support (1), ledit réseau support comportant une ou plusieurs composantes, chacune des composantes comportant au moins deux noeuds (2), communiquant entre eux à l'aide d'une artère (3), un n#ud comporte une fonction d'accès FAx et des fonctions serveurs (LES/BUS, LECS, MPS) caractérisé en ce que au moins une composante dudit réseau comporte les éléments suivants : # plusieurs ELANi-pont, chaque ELANi-pont étant relié à un réseau virtuel VLANi, # au moins un ELAN transit, Tx # au niveau d'une fonction d'accès FAx, # des moyens LEC routeurs Rix adaptés pour relier la fonction d'accès FAx à au moins un ELANi associé à un VLANi, # des moyens (Lx) d'identification des VLANi desservis par la fonction d'accès FAx, # des moyens (LEC transit) pour relier l'ELAN transit à la fonction d'accès. 2 - Routeur distribué selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de détermination des listes des VLANi desservis est obtenue en considérant une quelconque des listes Lm et en déterminant le contenu de son intersection avec une autre quelconque des listes pour obtenir l'ensemble vide. 3 - Routeur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'une liste Lm est établie en utilisant un protocole d'élection tel que le protocole VRRP normalisé à l'IETF. 4 - Routeur selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comporte une fonction d'élection (206) implantée au niveau de la fonction d'accès FAx dialoguant avec les fonctions homologues par échange sur les ELAN ponts i en utilisant les LECs routeurs Rix. 5 - Routeur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un VLAN comporte au moins une fonction LEC usager connecté à un n#ud du réseau support. 6 - Routeur selon la revendication précédente caractérisé en ce que la fonction LEC usager est implantée au niveau d'un n#ud du réseau support pour des accès de type ethernet. 7 - Routeur selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est distribué dans des réseaux supports de type ATM avec des paquets de données de type IP. 8 - Procédé de routage dans un réseau de commutation comportant une ou plusieurs composantes, la ou les composantes comportant au moins deux n#uds reliés par une artère de communication, chacun des n#uds comprenant une fonction d'accès FAx, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape où la fonction d'accès relaye le paquet de données reçus sur un des LEC de la manière suivante : (a) Si le destinataire du paquet est une fonction interne de routage implantée au niveau d'un n#ud X, remettre directement le paquet à ladite fonction, (b) Si le destinataire du paquet est un VLAN desservi par la fonction d'accès FAx, relayer le paquet de données vers le routeur ayant le même identifiant (c) Si le destinataire du paquet est un VLAN non desservi relayer le paquet vers l'ELAN de transit. 9 - Procédé de routage selon la revendication précédente 8 caractérisé en ce que l'étape (b) est réalisée de la manière suivante : # si le VLAN destinataire d'identificateur j appartient à la liste Lx, activer la fonction de relayage de FAx et relayer le paquet de données vers le LEC routeur Rjx, ayant pour identificateur l'identificateur du VLAN destinataire, et en ce que l'étape ( c) est effectuée de la manière suivante : # si le VLAN destinataire n'appartient pas à la liste Lx, relayer le paquet de données vers le LEC transit mentionné dans la table de routage. 10 - Procédé de routage selon l'une des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'étape de relayage est effectuée pour un paquet de données reçu sur le LEC routeur implanté dans une fonction d'accès. 11 - Procédé selon l'une des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'étape de relayage est réalisée pour un paquet de données reçu sur le LEC transit de la composante du réseau. 12 - Procédé de routage selon l'une des revendications 8 à 11 utilisant un réseau support de type ATM et des paquets de données IP.