Les routeurs opèrent au niveau 3 du modèle de référence OSI. Ils ont beaucoup plus de fonctions logicielles qu'un commutateur. En fonctionnant à un niveau plus élevé qu'un commutateur, un routeur distingue les différents protocoles de la couche réseau : IPv4 et IPv6. Cette connaissance permet au routeur de prendre des décisions plus sophistiquées pour l'acheminement des flux réseau.
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Comme un commutateur, un routeur fournit aux utilisateurs une communication transparente entre des segments différents.
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À la différence d'un commutateur, un routeur détermine les limites logiques entre les différents segments de réseaux.
Un routeur fournit un service de contrôle d'accès parce qu'il ne transmet que le trafic destiné à le traverser. Pour traiter les flux réseau, un routeur doit assurer deux fonctions de base :
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Créer et maintenir une table de routage pour chaque protocole de couche réseau (IPv4 et IPv6). Ces tables peuvent être mises à jour grâce à des protocoles de routage dynamiques.
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Identifier le protocole contenu dans chaque paquet, extraire l'adresse de destination réseau et prendre la décision de propagation en fonction des données de la table de routage.
Les fonctionnalités étendues d'un routeur lui permettent de choisir le meilleur chemin à partir de plus d'éléments qu'une simple adresse MAC : comptage des « sauts », vitesse de transmission, coût, délais et conditions de trafic.
Ces améliorations conduisent à une meilleure sécurité, une meilleure utilisation de la bande passante et plus de contrôle sur les opérations réseau. Cependant, les temps de traitement supplémentaires peuvent réduire les performances comparativement à un commutateur.
Où utiliser des routeurs ?
Les routeurs sont conçus pour gérer les architectures réseau en assurant les besoins suivants :
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Segmenter les réseaux en domaines de diffusion isolés. La hiérarchie qui en résulte permet de déléguer l'autorité et la gestion des réseaux.
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Filtrer intelligemment les paquets et supporter les chemins multiples redondants en assurant une «balance de charge».
Dans l'exemple du schéma ci-dessus, les triangles désignent trois domaines de diffusion (A, B et C). Ces domaines de diffusions sont distribués sur les différents commutateurs à partir des deux routeurs de la couche Cœur. Ainsi, le trafic issu d'un hôte du domaine C (triangle bleu) doit transiter par le domaine A (triangle vert) avant d'atteindre un hôte du domaine B (triangle orange). Ces domaines correspondent à des périmètres à l'intérieur desquels les trames et les paquets de diffusion restent cloisonnés. Les tables CAM ( Content-addressable memory) des commutateurs de chacun des domaines (triangle de couleur) ne contiennent que les adresses MAC des hôtes du domaine en question. On limite de cette façon le nombre circuits full-duplex à fabriquer par chaque commutateur.
À une époque où le nombre d'hôtes Wifi présents dans une même zone de couverture radio géographique explose, le fait de définir correctement les limites de la diffusion devient une question très sensible.