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326
panorama-reseaux-etendus/main.tex
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@ -6,11 +6,10 @@
\usepackage{styles}
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\usetikzlibrary{shapes.multipart,positioning}
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\usepackage{xcolor,colortbl}
\definecolor{Red}{rgb}{1,0.2,0.2}
\newcolumntype{r}{>{\columncolor{Red}}Y}
\usepackage{rotating}
\begin{document}
@ -19,38 +18,327 @@
\clearpage
\section{Couche physique de réseau étendu}
\section{Définition}
\section{Concepts de la couche liaison}
Un réseau étendu, c'est~:
\begin{itemize}
\item une zone géographique étendue
\item des services d'opérateurs
\item divers types de connexions série pour permettre l'accès à la bande passante sur de vastes zones géographiques
\end{itemize}
Pour une entreprise étendue, on va trouver un modèle de réseau hiérarchique~:
\begin{itemize}
\item C\oe{}ur de réseau --- commutation haut débit
\item Distribution --- connectivité basée sur des stratégies
\item Accès --- accès local et distant de groupe de travail
\end{itemize}
\section{Couche physique du réseau étendu}
On distingue l'équipement de l'entreprise (abonnée à un FAI), et l'équipement du fournisseur de services de réseau étendu~:
\begin{itemize}
\item \textbf{Point à point dédié} ---
Lien série, protocoles HDLC, PPP\ldots
\item Entreprise~:
\item \textbf{À commutation de paquets} ---
Relai de trames~: ATM, X25\ldots
\begin{itemize}
\item ETTD (Équipement Terminal de Traitement de Données) ---
Extrémité du périphérique utilisateur sur la liaison de réseau étendu.
\item DCE (Équipement de communication de Données) ---
Extrémité de l'unité de communications côté fournisseur de réseau étendu.
Il est chargé de fournir le signal d'horloge.
\end{itemize}
\item \textbf{Circuit commuté} ---
RNIS
\item Fournisseur de services~:
\begin{itemize}
\item Boucle locale
\item Commutateur du central téléphonique
\item Central téléphonique local (CO)
\end{itemize}
\end{itemize}
Le MPLS est un autre protocole de couche 2.
\paragraph{Périphériques de réseau étendu}
\section{HDLC et PPP}
\begin{itemize}
\section{Commutation de circuit}
\item Channel Service Unit (CSU) et Data Service Unit (DSU)~:
\section{Commutation de paquet}
\begin{itemize}
\item CSU --- fournit la terminaison pour le signal numérique et garantit l'intégrité de la connexion grâce à la correction des erreurs et la surveillance de ligne.
\item DSU --- convertit les trames de ligne de système multiplex T en trames pouvant être interprétées par le réseau local, et réciproquement.
\end{itemize}
\subsection{Frame Relay}
\item Serveur d'accès --- concentre les communications utilisateur entrantes et sortantes.
\subsection{X25}
\item Commutateur de réseau étendu --- périphérique d'interconnexion multiport utilisé dans les réseaux d'opérateurs.
Contrairement à Frame Relay, X25 fonctionne de point à point.
\begin{itemize}
\item Relai de trames (ATM, X25 ou MPLS), opère au niveau de la couche de liaison de données du modèle OSI\@.
\item Des commutateurs RTPC, analogique (POTS, Plain Old Telephone Service en anglais) et RNIS, numérique.
\end{itemize}
\subsection{Circuits virtuels et DLCI}
\end{itemize}
\subsection{Multiplexage temporel}
\begin{center}
\begin{tikzpicture}
\node (in) at (-1.4,3) {entrée};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,1.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,1.5) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,1.5) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,0.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,0.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,0.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-0.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-0.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-0.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-1.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-1.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-1.5) {D};
\node [rectangle,draw,thick,minimum height=5cm] (multiplex) at (0,0) {\begin{sideways}Multipleur\end{sideways}};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (0.7,0) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (1.4,0) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.1,0) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.8,0) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (3.5,0) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.2,0) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.9,0) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (5.6,0) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (6.3,0) {D};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (7,0) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (7.7,0) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (8.4,0) {A};
\node (out) at (4.55,3) {sortie};
\node (tdm) at (4.55,-2) {\parbox{6cm}{\centering TDM --- 12 tranches de temps utilisées pour 9 distribuées}};
\draw (-3,-3.5) -- (9.3,-3.5);
\node (in) at (-1.4,-4) {entrée};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-5.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-5.5) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-5.5) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-6.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-6.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-6.5) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-7.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-7.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-7.5) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-8.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-8.5) {};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-8.5) {D};
\node [rectangle,draw,thick,minimum height=5cm] (multiplex) at (0,-7) {\begin{sideways}Multipleur\end{sideways}};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (0.7,-7) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (1.4,-7) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.1,-7) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.8,-7) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (3.5,-7) {A};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.2,-7) {D};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.9,-7) {C};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (5.6,-7) {B};
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (6.3,-7) {A};
\node (out) at (4.55,-4) {sortie};
\node (tdm) at (4.55,-9) {\parbox{6cm}{\centering STDM --- 9 tranches de temps utilisées pour 9 distribuées}};
\end{tikzpicture}
\end{center}
RNIS utilise le multiplexage temporel, à 64Kbits/s.
En effet, avec un échantillonneur à 8KHz, et une valeur d'échantillon à un octet (8 bits), on obtient $8 \mathrm{bits} \times 8000 \mathrm{fois/s} = 64\mathrm{Kbits/s}$.
\section{Couche liaison du réseau étendu}
\subsection{Protocoles de liaison de données}
\begin{itemize}
\item \textbf{Point à point dédié} ---
Lien série, HDLC, PPP\ldots
\item \textbf{À commutation de paquets} ---
Relai de trames, ATM, X25\ldots
\item \textbf{Circuit commuté} ---
RNIS
\end{itemize}
Le MPLS est un autre protocole de couche 2.
\subsection{Encapsulation de réseau étendu}
En suivant les principes du modèle OSI par couches, le paquet de couche 3 est encapsulé dans une trame de couche 2 qui est ensuite délivrée sur une liaison physique.
Par exemple avec HDLC~:
\begin{center}
\begin{tikzpicture}[node distance=0]
\node [rectangle,draw,thick] (ind) at (0,0) {Indicateur};
\node [rectangle,draw,thick,right= of ind] (addr) {Adresse};
\node [rectangle,draw,thick,right= of addr] (cntl) {Contrôle};
\node [rectangle,draw,thick,right= of cntl] (data) {Données};
\node [rectangle,draw,thick,right= of data] (fcs) {FCS};
\node [rectangle,draw,thick,right= of fcs] () {Indicateur};
\end{tikzpicture}
\end{center}
\begin{itemize}
\item Adresse~: adresse de diffusion liaison point à point.
\item Contrôle~: données info ou de contrôle.
\item FCS~: séquence de contrôle de trame, utilise CRC (contrôle par redondance cyclique).
\end{itemize}
\subsection{Commutation et Diffusion}
On distingue deux grands types de réseaux~:
\paragraph{Le réseau commuté}
Il est composé d'une infrastructure de \emph{lisaisons bipoints} reliant des équipements spécifiques, comme des \emph{commutateurs} ou des n\oe{}uds de commutation.
Il soulève la problématique de la commutation dans les réseaux.
\paragraph{Le réseau à diffusion}
Il s'agit d'une \emph{liaison multipoint} sur un medium physique.
Il soulève la problématique de l'\emph{accès concurrent} à la liaison (réseau en bus).
\subsection{La commutation}
\paragraph{Commutation en téléphonie}
La commutation vient historiquement de la téléphonie (RTC~: Réseau Téléphonique Commuté).
Elle est également nécessaire dans les réseaux WAN\@.
Aujourd'hui, on la trouve également dans les réseaux locaux comme avec Ethernet.
\paragraph{Principes}
La commutation est la mise en relation directe d'un port d'entrée avec un port de sortie.
Elle établit une liaison de point à point.
On trouve plusieurs types de commutation~:
\begin{itemize}
\item commutation de circuit
\item commutation de messages
\item commutation de paquets
\item commutation de trames ou de cellules (qui étend la précédente)
\end{itemize}
Il y a plus ou moins de complexité suivant les techniques, ce qui peut nécessiter une intelligence et des ressources dans les commutateurs, et donc un coût en termes de prix, de mise en \oe{}uvre, ou d'efficacité.
\paragraph{Commutation de circuit}
On dresse un chemin physique ou logique (circuit) entre deux équipements.
Ce circuit est bloqué pour toute la durée de la communication.
La commutation de circuit se caractérise essentiellement par la réservation des ressources de communication, et donc une \emph{réservation de bande passante}.
C'est un service \emph{orienté connexion}.
Les applications classiques sont celles à contrainte temporelle (\emph{délai de traversée constant}) comme le service téléphonique.
L'inconvénient majeur~: gaspillage possible de la bande passante (réserver n'est pas utiliser).
\paragraph{Commutation de messages}
Cette fois, pas de réservation de ressources.
Les messages arrivant dans le n\oe{}ud de commutation sont traités par ordre d'arrivée (file FIFO).
Trop de trafic = attente dans la file.
Le temps de traversée du réseau n'est donc pas constant~: il dépend des temps d'attente dans la file, qui est \emph{fonction du trafic}.
On utilise la technique du \emph{store and forward}.
L'ajout d'autres traitements comme le traitement d'erreurs pour assurer une transmission fiable cause un temps d'attente plus long.
Le principal avantage est une meilleure utilisation des ressources, puisqu'il n'y a pas de réservation.
Ce mode de commutation est adapté à un trafic sporadique non continu, n'ayant pas de contrainte de temps (par exemple transfert de fichiers).
L'inconvénient est bien sûr les temps d'attente.
\paragraph{Commutation de paquets}
On peut améliorer la commutation de messages en découpant le message en \emph{unités de données}.
Ces paquets ont une taille variable mais ont un maximum (MTU).
Le store and forward est toujours utilisé, mais avec deux avantages~:
\begin{enumerate}
\item Effet ``pipeline'' ---
On peut commencer à transmettre un paquet pendant qu'on reçoit un autre paquet du même message.
\item Temps d'émission réduit ---
La taille du paquet étant limitée, une meilleure gestion de la file d'attente et un meilleur multiplexage sont effectués.
\end{enumerate}
Cela soulève cependant deux problèmes à résoudre~:
\begin{itemize}
\item Comment réassembler le message avant de le transmettre à la couche supérieure~?
\item Comment gérer la congestion (surcharge d'un n\oe{}ud du réseau)~?
\end{itemize}
\subsection{Connexion à un réseau à commutation de paquets --- Circuits virtuels}
\begin{itemize}
\item Un circuit virtuel permanent (PVC) est configuré par un administrateur et chargé au démarrage du commutateur.
\item Un circuit virtuel commuté (SVC) est établi et annulé en fonction des besoins.
\end{itemize}
\paragraph{Latence}
C'est le délai entre le moment où une unité demande l'accès à un réseau et celui où elle est autorisée à transmettre des données.
La latence peut aussi désigner le délai entre le moment où une unité reçoit une trame et celui de la transmission de la trame au port de destination.
\paragraph{Gigue}
C'est la distortion sur une ligne de communication analogique causée par une variation du signal par rapport aux positions d'horloge.
Elle peut entraîner une perte de données, particulièrement lors des transmissions à haut débit.
\section{Types de liaisons de réseaux étendus}
\begin{center}
\begin{tikzpicture}
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (wan) at (0,0) {Réseau étendu};
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (priv) at (-3.25,-2) {Privé};
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (ded) at (-6,-4) {Dédié};
\node [rectangle,draw,thick,fill=yellow!40] (loc) at (-6,-6) {Lignes louées};
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (switch) at (-0.5,-4) {Commuté};
\node [rectangle,draw,thick,fill=yellow!40] (circ) at (-2.25,-6) {\parbox{2.5cm}{\centering Circuit commuté}};
\node [rectangle,draw,thick,fill=orange!40] (rtpc) at (-2.25,-8) {\parbox{2cm}{\centering RTPC \\ ISDN}};
\node [rectangle,draw,thick,fill=yellow!40] (paq) at (1.25,-6) {\parbox{2.5cm}{\centering Commutation de paquets}};
\node [rectangle,draw,thick,fill=orange!40] (atm) at (1.25,-8) {\parbox{2.9cm}{\centering Relai de trames \\ X25 \\ ATM}};
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (pub) at (5,-2) {Publique};
\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (net) at (5,-4) {Internet};
\node [rectangle,draw,thick,fill=yellow!40] (vpn) at (5,-6) {\parbox{2.5cm}{\centering VPN à large bande}};
\node [rectangle,draw,thick,fill=orange!40] (dsl) at (5,-8) {\parbox{2.5cm}{\centering DSL \\ câble \\ sans fil}};
\draw [-latex] (wan) -- (priv);
\draw [-latex] (priv) -- (ded);
\draw [-latex] (ded) -- (loc);
\draw [-latex] (priv) -- (switch);
\draw [-latex] (switch) -- (circ);
\draw [-latex] (circ) -- (rtpc);
\draw [-latex] (switch) -- (paq);
\draw [-latex] (paq) -- (atm);
\draw [-latex] (wan) -- (pub);
\draw [-latex] (pub) -- (net);
\draw [-latex] (net) -- (vpn);
\draw [-latex] (vpn) -- (dsl);
\end{tikzpicture}
\end{center}
\subsection{Les liaisons dédiées --- lignes louées}
\subsection{Les liaisons commutées}
\subsubsection{Commutation de circuits}
RNIS
\subsubsection{Commutation de paquets}
X25, Transpac, VoIP
\subsection{VPN}
\end{document}