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\documentclass[a4paper,french,12pt]{article}
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\title{Panorama des réseaux étendus}
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\author{}
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\date{Dernière compilation~: \today{} à \currenttime}
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\usepackage{styles}
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\usepackage{tikz}
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\usetikzlibrary{shapes.multipart,positioning}
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\usepackage{xfrac}
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\usepackage{xcolor,colortbl}
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\usepackage{rotating}
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\begin{document}
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\maketitle
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\tableofcontents
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\clearpage
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\section{Définition}
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Un réseau étendu, c'est~:
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\begin{itemize}
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\item une zone géographique étendue
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\item des services d'opérateurs
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\item divers types de connexions série pour permettre l'accès à la bande passante sur de vastes zones géographiques
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\end{itemize}
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Pour une entreprise étendue, on va trouver un modèle de réseau hiérarchique~:
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\begin{itemize}
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\item C\oe{}ur de réseau --- commutation haut débit
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\item Distribution --- connectivité basée sur des stratégies
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\item Accès --- accès local et distant de groupe de travail
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\end{itemize}
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\section{Couche physique du réseau étendu}
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On distingue l'équipement de l'entreprise (abonnée à un FAI), et l'équipement du fournisseur de services de réseau étendu~:
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\begin{itemize}
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\item Entreprise~:
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\begin{itemize}
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\item ETTD (Équipement Terminal de Traitement de Données) ---
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Extrémité du périphérique utilisateur sur la liaison de réseau étendu.
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\item DCE (Équipement de communication de Données) ---
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Extrémité de l'unité de communications côté fournisseur de réseau étendu.
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Il est chargé de fournir le signal d'horloge.
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\end{itemize}
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\item Fournisseur de services~:
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\begin{itemize}
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\item Boucle locale
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\item Commutateur du central téléphonique
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\item Central téléphonique local (CO)
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\paragraph{Périphériques de réseau étendu}
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\begin{itemize}
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\item Channel Service Unit (CSU) et Data Service Unit (DSU)~:
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\begin{itemize}
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\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.
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\item DSU --- convertit les trames de ligne de système multiplex T en trames pouvant être interprétées par le réseau local, et réciproquement.
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\end{itemize}
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\item Serveur d'accès --- concentre les communications utilisateur entrantes et sortantes.
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\item Commutateur de réseau étendu --- périphérique d'interconnexion multiport utilisé dans les réseaux d'opérateurs.
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\begin{itemize}
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\item Relai de trames (ATM, X25 ou MPLS), opère au niveau de la couche de liaison de données du modèle OSI\@.
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\item Des commutateurs RTPC, analogique (POTS, Plain Old Telephone Service en anglais) et RNIS, numérique.
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\subsection{Multiplexage temporel}
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\begin{center}
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\begin{tikzpicture}
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\node (in) at (-1.4,3) {entrée};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,1.5) {};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,1.5) {A};
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|
\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};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,0.5) {B};
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|
\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};
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\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}};
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\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) {};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.2,0) {C};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.9,0) {B};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (5.6,0) {A};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (6.3,0) {D};
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|
\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};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (8.4,0) {A};
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\node (out) at (4.55,3) {sortie};
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\node (tdm) at (4.55,-2) {\parbox{6cm}{\centering TDM --- 12 tranches de temps utilisées pour 9 distribuées}};
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\draw (-3,-3.5) -- (9.3,-3.5);
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\node (in) at (-1.4,-4) {entrée};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-5.5) {};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-5.5) {A};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-5.5) {A};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-6.5) {B};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-6.5) {B};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-6.5) {B};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-7.5) {C};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-7.5) {C};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-7.5) {C};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-2.1,-8.5) {};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-1.4,-8.5) {};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (-0.7,-8.5) {D};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum height=5cm] (multiplex) at (0,-7) {\begin{sideways}Multipleur\end{sideways}};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (0.7,-7) {C};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (1.4,-7) {B};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.1,-7) {C};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (2.8,-7) {B};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (3.5,-7) {A};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.2,-7) {D};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (4.9,-7) {C};
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|
\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (5.6,-7) {B};
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\node [rectangle,draw,thick,minimum size=0.6cm] () at (6.3,-7) {A};
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\node (out) at (4.55,-4) {sortie};
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\node (tdm) at (4.55,-9) {\parbox{6cm}{\centering STDM --- 9 tranches de temps utilisées pour 9 distribuées}};
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\end{tikzpicture}
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\end{center}
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RNIS utilise le multiplexage temporel, à 64Kbits/s.
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En effet, avec un échantillonneur à 8KHz, et une valeur d'échantillon à un octet (8 bits), on obtient $8 \mathrm{bits} \times 8000 \mathrm{fois/s} = 64\mathrm{Kbits/s}$.
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\section{Couche liaison du réseau étendu}
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\subsection{Protocoles de liaison de données}
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\begin{itemize}
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\item \textbf{Point à point dédié} ---
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Lien série, HDLC, PPP\ldots
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\item \textbf{À commutation de paquets} ---
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Relai de trames, ATM, X25\ldots
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\item \textbf{Circuit commuté} ---
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RNIS
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\end{itemize}
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Le MPLS est un autre protocole de couche 2.
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\subsection{Encapsulation de réseau étendu}
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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.
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Par exemple avec HDLC~:
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\begin{center}
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\begin{tikzpicture}[node distance=0]
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\node [rectangle,draw,thick] (ind) at (0,0) {Indicateur};
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\node [rectangle,draw,thick,right= of ind] (addr) {Adresse};
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\node [rectangle,draw,thick,right= of addr] (cntl) {Contrôle};
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|
\node [rectangle,draw,thick,right= of cntl] (data) {Données};
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\node [rectangle,draw,thick,right= of data] (fcs) {FCS};
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\node [rectangle,draw,thick,right= of fcs] () {Indicateur};
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|
\end{tikzpicture}
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\end{center}
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\begin{itemize}
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\item Adresse~: adresse de diffusion liaison point à point.
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\item Contrôle~: données info ou de contrôle.
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\item FCS~: séquence de contrôle de trame, utilise CRC (contrôle par redondance cyclique).
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\end{itemize}
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\subsection{Commutation et Diffusion}
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On distingue deux grands types de réseaux~:
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\paragraph{Le réseau commuté}
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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.
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Il soulève la problématique de la commutation dans les réseaux.
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\paragraph{Le réseau à diffusion}
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Il s'agit d'une \emph{liaison multipoint} sur un medium physique.
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Il soulève la problématique de l'\emph{accès concurrent} à la liaison (réseau en bus).
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\subsection{La commutation}
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\paragraph{Commutation en téléphonie}
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La commutation vient historiquement de la téléphonie (RTC~: Réseau Téléphonique Commuté).
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Elle est également nécessaire dans les réseaux WAN\@.
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Aujourd'hui, on la trouve également dans les réseaux locaux comme avec Ethernet.
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\paragraph{Principes}
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La commutation est la mise en relation directe d'un port d'entrée avec un port de sortie.
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Elle établit une liaison de point à point.
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On trouve plusieurs types de commutation~:
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\begin{itemize}
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\item commutation de circuit
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\item commutation de messages
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\item commutation de paquets
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\item commutation de trames ou de cellules (qui étend la précédente)
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\end{itemize}
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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.
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\paragraph{Commutation de circuit}
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On dresse un chemin physique ou logique (circuit) entre deux équipements.
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Ce circuit est bloqué pour toute la durée de la communication.
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La commutation de circuit se caractérise essentiellement par la réservation des ressources de communication, et donc une \emph{réservation de bande passante}.
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C'est un service \emph{orienté connexion}.
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Les applications classiques sont celles à contrainte temporelle (\emph{délai de traversée constant}) comme le service téléphonique.
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L'inconvénient majeur~: gaspillage possible de la bande passante (réserver n'est pas utiliser).
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\paragraph{Commutation de messages}
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Cette fois, pas de réservation de ressources.
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Les messages arrivant dans le n\oe{}ud de commutation sont traités par ordre d'arrivée (file FIFO).
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Trop de trafic = attente dans la file.
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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}.
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On utilise la technique du \emph{store and forward}.
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L'ajout d'autres traitements comme le traitement d'erreurs pour assurer une transmission fiable cause un temps d'attente plus long.
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Le principal avantage est une meilleure utilisation des ressources, puisqu'il n'y a pas de réservation.
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Ce mode de commutation est adapté à un trafic sporadique non continu, n'ayant pas de contrainte de temps (par exemple transfert de fichiers).
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L'inconvénient est bien sûr les temps d'attente.
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\paragraph{Commutation de paquets}
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On peut améliorer la commutation de messages en découpant le message en \emph{unités de données}.
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Ces paquets ont une taille variable mais ont un maximum (MTU).
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Le store and forward est toujours utilisé, mais avec deux avantages~:
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\begin{enumerate}
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\item Effet ``pipeline'' ---
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On peut commencer à transmettre un paquet pendant qu'on reçoit un autre paquet du même message.
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\item Temps d'émission réduit ---
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La taille du paquet étant limitée, une meilleure gestion de la file d'attente et un meilleur multiplexage sont effectués.
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\end{enumerate}
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Cela soulève cependant deux problèmes à résoudre~:
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\begin{itemize}
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\item Comment réassembler le message avant de le transmettre à la couche supérieure~?
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\item Comment gérer la congestion (surcharge d'un n\oe{}ud du réseau)~?
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\end{itemize}
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\subsection{Connexion à un réseau à commutation de paquets --- Circuits virtuels}
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\begin{itemize}
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\item Un circuit virtuel permanent (PVC) est configuré par un administrateur et chargé au démarrage du commutateur.
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\item Un circuit virtuel commuté (SVC) est établi et annulé en fonction des besoins.
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\end{itemize}
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\paragraph{Latence}
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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.
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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.
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\paragraph{Gigue}
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C'est la distortion sur une ligne de communication analogique causée par une variation du signal par rapport aux positions d'horloge.
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Elle peut entraîner une perte de données, particulièrement lors des transmissions à haut débit.
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\section{Types de liaisons de réseaux étendus}
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\begin{center}
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\begin{tikzpicture}
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\node [rectangle,draw,thick,fill=cyan!40] (wan) at (0,0) {Réseau étendu};
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|
\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}};
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|
\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}};
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|
\draw [-latex] (wan) -- (priv);
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|
\draw [-latex] (priv) -- (ded);
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|
\draw [-latex] (ded) -- (loc);
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|
\draw [-latex] (priv) -- (switch);
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\draw [-latex] (switch) -- (circ);
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\draw [-latex] (circ) -- (rtpc);
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|
\draw [-latex] (switch) -- (paq);
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|
\draw [-latex] (paq) -- (atm);
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|
\draw [-latex] (wan) -- (pub);
|
|
\draw [-latex] (pub) -- (net);
|
|
\draw [-latex] (net) -- (vpn);
|
|
\draw [-latex] (vpn) -- (dsl);
|
|
\end{tikzpicture}
|
|
\end{center}
|
|
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|
\subsection{Les liaisons dédiées --- lignes louées}
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\subsection{Les liaisons commutées}
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|
\subsubsection{Commutation de circuits}
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RNIS
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\subsubsection{Commutation de paquets}
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X25, Transpac, VoIP
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|
\subsection{VPN}
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\section{MPLS}
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\subsection{Introduction}
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\paragraph{Historique}
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Au début des années 90, le c\oe{}ur du réseau était interconnecté avec des liaisons E1 à E3.
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Le trafic était faible avec des topologies simples.
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Au milieu des années 90, l'augmentation importante de la taille des réseaux et du trafic implique l'apparition de goulots d'étranglement.
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Les routeurs deviennent trop lents, et le Frame Relay montre ses limites.
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|
Les réseaux IP actuels fonctionnent en mode \emph{hop-by-hop} (saut par saut) en suivant l'adresse de destination.
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|
Il n'y a pas de QoS, et le routage est lent et consommateur en CPU\@.
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|
Le MPLS (Multi Protocol Layer Switching) permet de créer des chemins (LSP --- Label Switch Path), la commutation de labels insérés entre la couche 2 et 3, ainsi que la QoS et le \emph{trafic engineering}.
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\paragraph{Avantages}
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Le routage se fait à l'entrée du réseau.
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À l'intérieur du réseau, on a une plus grande rapidité.
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|
L'intelligence se trouve aux extrémités du réseau.
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\paragraph{Objectifs}
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\begin{itemize}
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\item TODO
|
|
\end{itemize}
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|
\paragraph{Principes}
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\begin{itemize}
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\item Commutation par label
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\item Forward Equivalent Class (FEC)
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|
\item TODO
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\end{itemize}
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MPLS permet un mariage facile d'IP avec des technologies de niveau 2 telles qu'ATM par l'ajout d'une couche très simple sur IP\@.
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\paragraph{Acronymes}
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\begin{itemize}
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\item MPLS --- Multi Protocol Label Switching
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\item iLER --- ingress Label Edge Router
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\item eLER --- egress Label Edge Router
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\item LSR --- Label Switch Router
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\item LIB --- Label Information Base
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\item FIB --- Forwarding Information Base
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\item LSP --- Label Switch Path
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|
\item FEC --- Forward Equivalent Class ou Functional Equivalent Class
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\item LDP --- Label Distribution Protocol
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\end{itemize}
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\subsection{Les FEC}
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Il faut attribuer un label à un paquet IP\@.
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Pour cela, à l'entrée du réseau, on classe les paquets dans le FEC\@.
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Ce classement se fait suivant~:
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\begin{itemize}
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\item l'adresse IP source
|
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\item l'adresse IP destination
|
|
\item les paramètres de QoS
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\end{itemize}
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Ce choix d'une FEC s'appuie sur le protocole de routage interne (OSPF par exemple) et sur le protocole de distribution de label.
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Une FEC est associée à un label local dans chaque LSR\@.
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\paragraph{Distribution des labels}
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Le LDP est du routage implicite.
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C'est un protocole de distribution des labels hop-by-hop.
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La table de commutation de labels est construite sur chaque routeur.
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Il se base sur le protocole de routage interne pour le routage.
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\paragraph{Connexion LDP}
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LDP est bi-directionnel et découvre les n\oe{}uds adjacents de manière dynamique grâce à des messages \texttt{Hello} échangés par UDP\@.
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Une fois que les n\oe{}uds se sont découverts, ils établissent une session TCP\@.
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\paragraph{Rétention des labels}
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Il y a deux modes~:
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\begin{itemize}
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\item Le mode \emph{liberal} ---
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Un LSR conserve tous les labels annoncés, même ceux non utilisés.
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La convergence est rapide mais ce mode est consommateur en mémoire.
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Ce mode est utilisé en mode ``Downstream Unsolicited''.
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\item Le mode \emph{conservative} ---
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Les LSR conservent seulement les labels reçus des next-hop pour chaque FEC\@.
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La convergence est plus lente, mais peu de mémoire est consommée.
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Ce mode est utilisé en mode ``Downstream On Demand''.
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\end{itemize}
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\subsection{Applications}
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\begin{itemize}
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\item Ingénierie de trafic --- Son but est d'optimiser l'utilisation des ressources du réseau.
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\item VPN
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\item QoS
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\end{itemize}
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\section{IPv6}
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\subsection{Introduction}
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\begin{itemize}
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\item adresses sur 128 bits
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\item adressage hiérarchique pour optimiser le routage
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\item plus de broadcast, seulement du multicast
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\item couche IPSec intégrée à la couche IPv6
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\end{itemize}
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\subsection{Adressage}
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\end{document}
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