Routeur : ce que c’est, ce que ça fait, comment ça marche

Un routeur est un équipement qui relie des réseaux IP différents et décide, paquet par paquet, vers quelle interface le transmettre. Il travaille à la couche 3 du modèle OSI, contrairement au commutateur qui reste en couche 2 et ne connaît que les adresses MAC.

Ce que fait un routeur, concrètement

Prenez un paquet qui part de votre poste 192.168.1.42 vers 142.250.75.238. Votre machine compare l'adresse de destination à son propre réseau via le masque : 192.168.1.0/24. Le résultat ne correspond pas, donc elle ne peut pas livrer directement. Elle envoie le paquet à sa passerelle par défaut, typiquement 192.168.1.1, et c'est là que le routeur entre en jeu.

Le routeur ouvre l'en-tête IP, lit l'adresse de destination, consulte sa table de routage et choisit l'interface de sortie. Il décrémente le champ TTL d'une unité, recalcule la somme de contrôle de l'en-tête, réécrit les adresses MAC source et destination de la trame Ethernet, puis transmet. L'adresse IP source et destination, elles, ne changent pas (sauf en cas de NAT, voir plus bas).

Cette décrémentation du TTL n'est pas un détail : c'est elle qui empêche un paquet de tourner en boucle indéfiniment entre deux routeurs mal configurés. Quand le TTL atteint 0, le routeur jette le paquet et renvoie un message ICMP Time Exceeded (type 11). C'est exactement le mécanisme qu'exploite traceroute pour cartographier un chemin.

• Lecture de l'adresse IP de destination dans l'en-tête
• Recherche dans la table de routage, avec la règle du préfixe le plus long
• Décrémentation du TTL et recalcul du checksum d'en-tête
• Réécriture des adresses MAC pour le prochain saut
• Émission sur l'interface retenue

La table de routage, le cœur de la décision

Chaque routeur maintient une table qui associe des préfixes réseau à un prochain saut. Sur une machine Linux, `ip route` vous la montre en clair. Une sortie typique de box domestique côté client donne deux lignes : `default via 192.168.1.1 dev eth0` et `192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.42`.

La règle qui tranche s'appelle le longest prefix match : entre une route 10.0.0.0/8 et une route 10.1.2.0/24, un paquet destiné à 10.1.2.7 emprunte la seconde, parce que son préfixe est plus spécifique. La route par défaut 0.0.0.0/0 est le préfixe le plus court possible, donc celle qui n'est retenue qu'en dernier recours.

Sur un routeur de bordure connecté à Internet, cette table peut être minuscule (une route par défaut vers l'opérateur) ou énorme. Un routeur qui participe à la table de routage globale d'Internet en BGP porte aujourd'hui plus de 950 000 préfixes IPv4, un chiffre qui monte d'année en année et qui a déjà provoqué des pannes chez les équipements dont la mémoire TCAM était dimensionnée pour 512 000 ou 768 000 entrées.

Destination	Passerelle	Interface	Métrique	Sens
0.0.0.0/0	192.168.1.1	eth0	100	Route par défaut, tout le reste
192.168.1.0/24	0.0.0.0	eth0	0	Réseau local, livraison directe
10.8.0.0/24	10.8.0.1	tun0	50	Réseau distant via tunnel VPN
127.0.0.0/8	0.0.0.0	lo	0	Boucle locale, jamais sur le câble

Routeur, commutateur, box : trois choses différentes

La confusion la plus fréquente oppose routeur et commutateur. Un commutateur travaille en couche 2 : il regarde l'adresse MAC de destination dans la trame, consulte sa table CAM et commute vers le bon port. Il ne sait rien des adresses IP et ne franchit jamais la frontière d'un réseau. Un routeur, lui, sépare des domaines de diffusion : une trame de broadcast ARP ne traverse pas un routeur, alors qu'elle inonde tous les ports d'un commutateur.

La box de votre opérateur brouille les cartes parce qu'elle est plusieurs équipements dans un même boîtier : un modem qui module le signal sur la paire de cuivre ou la fibre, un routeur qui fait le NAT vers Internet, un commutateur pour les quatre prises Ethernet à l'arrière, un point d'accès Wi-Fi, et souvent un serveur DHCP et un relais DNS. Quand on vous dit « redémarrez votre routeur », on parle en réalité de ce bloc entier.

Le NAT, justement, est une fonction ajoutée au routage et non le routage lui-même. Un routeur pur transmet le paquet sans toucher aux adresses IP. Un routeur NAT réécrit l'adresse source privée en son adresse publique et mémorise la correspondance dans une table de traduction, ce qui lui permet de rendre la réponse au bon poste. C'est pour cela qu'une machine derrière un NAT n'est pas joignable depuis l'extérieur sans redirection de port explicite.

• Commutateur : couche 2, adresses MAC, un seul réseau IP, table CAM
• Routeur : couche 3, adresses IP, relie plusieurs réseaux, table de routage
• Modem : conversion du signal, ni l'un ni l'autre
• Point d'accès Wi-Fi : pont entre le radio et l'Ethernet, couche 2 également

Routage statique et protocoles dynamiques

Une route statique se déclare à la main et ne change jamais : `ip route add 10.8.0.0/24 via 192.168.1.254` sous Linux. C'est simple, prévisible, et ingérable au-delà de quelques dizaines de liens. Si le lien tombe, la route reste dans la table et le trafic part dans le vide.

Les protocoles dynamiques font annoncer aux routeurs les réseaux qu'ils connaissent, et recalculer les chemins quand la topologie bouge. À l'intérieur d'une organisation on trouve surtout OSPF (RFC 2328 pour la version 2, RFC 5340 pour OSPFv3 en IPv6), qui calcule le plus court chemin avec l'algorithme de Dijkstra, et parfois RIP, limité à 15 sauts et largement abandonné. Entre les opérateurs, c'est BGP-4 (RFC 4271) qui fait tenir Internet, en échangeant les annonces de préfixes entre systèmes autonomes sur le port TCP 179.

Le choix ne se joue pas seulement sur la taille : OSPF converge vite mais suppose une confiance entre les routeurs d'un même domaine, quand BGP est conçu pour des réseaux qui ne se font pas confiance et applique des politiques (préférence locale, AS-path prepending) plutôt que la seule métrique de distance.

Diagnostiquer un problème de routage

Le symptôme classique : le ping vers la passerelle passe, le ping vers 8.8.8.8 passe, mais un serveur distant reste injoignable. Commencez par `ip route get 203.0.113.10`, qui vous dit exactement quelle route le noyau retiendrait pour cette destination précise. Cela évite de lire toute la table à l'œil.

Ensuite `traceroute -n 203.0.113.10` ou `mtr` pour voir où le chemin s'arrête. Des astérisques sur un saut intermédiaire ne signifient pas forcément une panne : beaucoup de routeurs limitent ou désactivent les réponses ICMP Time Exceeded. Ce qui compte, c'est le dernier saut qui répond et si les sauts suivants reprennent.

Un cas de panne fréquent en entreprise : deux sites reliés par un VPN utilisent tous les deux 192.168.1.0/24. Le routeur ne peut pas distinguer la destination locale de la destination distante, il livre en local, et rien ne passe. La seule sortie propre est de renuméroter un des deux côtés, ou d'appliquer un NAT sur le tunnel. Deuxième cas courant : une route par défaut apprise en double, l'une par DHCP et l'autre par un client VPN, avec une métrique qui fait basculer tout le trafic là où on ne l'attend pas.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre un routeur et une box internet ?

La box regroupe plusieurs fonctions dans un boîtier : modem, routeur, commutateur Ethernet, point d'accès Wi-Fi, serveur DHCP. Le routeur n'est qu'une de ces fonctions, celle qui relie votre réseau local à celui de l'opérateur et choisit le chemin des paquets. Vous pouvez d'ailleurs mettre la box en mode bridge et brancher votre propre routeur derrière.

Un routeur change-t-il l’adresse IP des paquets ?

Non, pas dans son fonctionnement de base : il modifie les adresses MAC de la trame et décrémente le TTL, mais laisse les adresses IP intactes. C'est le NAT, une fonction distincte souvent activée sur le même équipement, qui réécrit l'adresse IP source. Sur un routeur d'opérateur au milieu d'Internet, aucune adresse IP n'est réécrite.

Pourquoi mon routeur a-t-il l’adresse 192.168.1.1 ?

Par convention des constructeurs, rien de plus. Le RFC 1918 réserve 192.168.0.0/16, 172.16.0.0/12 et 10.0.0.0/8 pour l'usage privé, et les fabricants prennent l'habitude d'attribuer la première adresse utilisable du sous-réseau à la passerelle. 192.168.1.254 est aussi courant chez certains opérateurs français. Rien n'empêche de la changer.

Combien de routeurs traverse un paquet vers un site web ?

Généralement entre 8 et 20 sauts pour une destination européenne depuis une connexion française, moins si le site est servi par un CDN présent au point d'échange local. Un traceroute vous donne le compte exact pour votre cas. La valeur de TTL initiale, 64 sur Linux et macOS, 128 sur Windows, laisse une marge large.

Un commutateur peut-il remplacer un routeur ?

Non, sauf s'il s'agit d'un commutateur de niveau 3, qui embarque une fonction de routage IP en matériel. Un commutateur classique ne relie que des machines d'un même réseau IP. Dès qu'il faut passer de 192.168.1.0/24 à 10.0.0.0/24, il faut un équipement qui décide en couche 3.

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