Exercice 1 - Programmation orientée objet · Bac Numérique et Sciences Informatiques Nouvelle-Calédonie 2025 (jour 1)

Cet exercice porte sur les graphes, les protocoles réseaux et la programmation orientée objet.

Partie A

Le graphe suivant modélise un ensemble de routeurs; les sommets sont les routeurs, les arêtes les liaisons entre ceux-ci.

Voici un résumé sommaire du fonctionnement du protocole RIP permettant à chaque routeur d'un réseau de taille modérée d'établir sa table de routage:

Règle a ( règle d'initialisation). Chaque routeur initialise sa table en y ajoutant ses voisins directs. Ils sont accessibles en un saut, sans passer par aucun routeur intermédiaire.

Règle b ( règle de transmission/réception). À intervalles de temps réguliers chaque routeur envoie sa table de routage à ses voisins.

Règle c ( règle de mise à jour). Lorsqu'un routeur reçoit les informations d'un routeur voisin, trois cas peuvent survenir:

une route vers un nouveau routeur lui est présentée: il l'ajoute à sa table de routage;

une route vers un routeur déjà connu lui est présentée, plus longue en nombre de sauts que celle inscrite dans sa table: elle est ignorée;

une route vers un routeur déjà connu lui est présentée, mais strictement plus courte en nombre de sauts que la précédente: l'ancienne est remplacée par celle-ci.

La réception par chaque routeur des tables de tous ses voisins et la mise à jour de sa table de routage en conséquence constitue une itération du protocole. Au bout d'un petit nombre de ces itérations, plus aucune table de routage ne varie, on dit que le processus est stabilisé.

Pour tout cet exercice, on n'envisagera pas les cas problématiques dans lesquels une liaison est coupée ou un routeur tombe en panne.

On considère des routeurs A, B, C, D, E et F connectés comme indiqué sur le graphe de la figure 1.

Voici la table de routage de A à l'initialisation du protocole RIP:

Table de routage de A

routeur · nombre de sauts · prochain routeur

B · 1 · –

C · 1 · –

E · 1 · –

Partie B

Pour simuler la situation précédente et les tables de routage, on modélise le fonctionnement d'un routeur par la classe Routeur. Chaque instance r de la classe Routeur possède quatre attributs:

nom: une chaine de caractères qui identifie le routeur.

voisins: une liste d'objets de type Routeur. Il s'agit de routeurs qui sont directement connectés au routeur r.

nb_sauts: un dictionnaire qui associe à chaque routeur accessible depuis r le nombre de sauts nécessaires pour l'atteindre depuis r.

prochain: un dictionnaire qui associe à chaque routeur r_accessible, accessible depuis r, le premier routeur sur un chemin qui mène à r_accessible, en n sauts, où n est la valeur associée à r_accessible dans nb_sauts. S'il y a un unique saut de r à r_accessible, alors la valeur associée au routeur r_accessible est None.

Initialement, tous les routeurs sont déconnectés: l'attribut voisins est initialisé avec la liste vide, et les attributs nb_sauts et prochain avec le dictionnaire vide.

class Routeur:

def __init__(self, nom):

self.nom = nom

self.voisins = []

self.nb_sauts = {}

self.prochain = {}

Dans le programme principal, on crée les routeurs de la manière suivante:

A = Routeur('A')

B = Routeur('B')

C = Routeur('C')

D = Routeur('D')

E = Routeur('E')

F = Routeur('F')

liste_routeurs = [A, B, C, D, E, F]

6.

Afin de pouvoir relier les routeurs entre eux, on souhaite écrire une méthode relie, de la classe Routeur, dont on donne le code incomplet ci-dessous. Cette méthode prend en argument le routeur self ainsi qu'un routeur autre et met à jour si nécessaire les attributs voisins, nb_sauts et prochain des routeurs self et autre afin d'indiquer la présence d'une connexion entre ces deux routeurs. Dans le cas où les routeurs sont déjà connectés, cette méthode ne fait rien.

1 def relie(self, autre):

2 if autre not in self.voisins:

3 self.voisins.append(...)

4 self.nb_sauts[autre] =...

5 self.prochain[autre] =...

6 if self not in autre.voisins:

7 autre.relie(...)

7.

Écrire la méthode relie_liste de la classe Routeur qui prend en paramètre une liste de routeurs lst et qui relie le routeur self à chacun des routeurs de la liste lst.

Par exemple, pour relier le routeur A aux routeurs B, C et E, on exécute l'instruction:

A.relie_liste([B, C, E])

8.

Écrire les instructions manquantes pour relier les routeurs de manière à obtenir le graphe de la figure 1 (sachant que A.relie_liste([B, C, E]) a déjà été exécuté).

9.

D'après la règle c (règle de mise à jour) du protocole RIP, lorsqu'un routeur reçoit les informations d'un routeur voisin, il doit mettre à jour sa table de routage. On donne ci-dessous le code incomplet de la méthode met_a_jour_table qui implémente la règle c du protocole RIP.

def met_a_jour_table(self, autre):

for r in autre.nb_sauts:

if r != self:

if (r not in self.nb_sauts or

self.nb_sauts[r] >...):

self.nb_sauts[r] =...

self.prochain[r] =...

10.

Écrire la méthode itere_rip qui prend en paramètre le routeur self et met à jour sa table de routage lorsqu'il reçoit la table de routage de chacun des routeurs présents dans la liste de ses voisins.

11.

Écrire une fonction qui prend en paramètre une liste de routeurs l_routeurs et qui réalise une itération du protocole RIP pour tous les routeurs de l_routeurs.

12.

Au bout de quelques itérations, le protocole RIP converge: plus aucune table de routage du réseau n'est modifiée. On aimerait pouvoir itérer le protocole dans le programme principal jusqu'à ce que ce soit le cas, à l'aide d'une boucle while.

On suppose que la méthode met_a_jour_table de la classe Routeur a été modifiée de telle sorte qu'elle renvoie True dans le cas où le routeur self a procédé à une mise à jour de sa table de routage, et False sinon.

Écrire une version modifiée du code de la méthode itere_rip de la classe Routeur de telle sorte que celle-ci renvoie True dans le cas où le routeur self a procédé à une modification de sa table de routage au cours de l'exécution de la méthode itere_rip, et False sinon.

13.

On donne ci-dessous le code du programme principal. On suppose que les instructions permettant de relier les routeurs ont été écrites à la suite et que la situation est celle décrite dans le graphe de la figure 1.

A = Routeur('A')

B = Routeur('B')

C = Routeur('C')

D = Routeur('D')

E = Routeur('E')

F = Routeur('F')

liste_routeurs = [A, B, C, D, E, F]

# instructions permettant de relier les routeurs

Compléter le code du programme principal afin que celui-ci mette à jour les tables de routage des routeurs présents dans la liste liste_routeurs jusqu'à ce qu'il ne soit plus nécessaire de faire des mises à jour des tables de routage.

On ne demande pas de réécrire les instructions permettant de connecter les routeurs entre eux.