Orsys.tec.0508

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  • Pages: 151
Séminaire Nouvelles Technologies Informatiques : Synthèse Animé par: Serge Fdida & Jean-François Galano

Présentation de l’ intervenant

Serge FDIDA Laboratoire LIP6-CNRS Université P. et M. Curie [email protected] http://www.lip6.fr/rp/~sf

©2008 - Serge Fdida

2

Plan • • • • • • •

Introduction Les réseaux d’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Les réseaux sans-fils et la mobilité Conclusion Bibliographie

©2008 - Serge Fdida

3

Communication et Telecom • Formes – Production, distribution, consommation – Orale, Ecrite, Image – Numérique

• Portée – espace – temps – population

©2008 - Serge Fdida

4

Le Circuit « Telecom »

©2008 - Serge Fdida

5

Le Paquet « Informatique »

©2008 - Serge Fdida

6

Les Environnements INFORMATIQUE

TELECOM

RESEAUX LOCAUX

PABX

Ethernet(s) Token-Ring FDDI LOCAL

Commutation de paquets

"PUBLIC"

ATM?

IP/xxx – G-MPLS?

IP?

RESEAUX GRANDE DISTANCE Transpac Frame Relay Internet

©2008 - Serge Fdida

Commutation de circuits

RESEAU TELEPHONIQUE RNIS

7

Domination IP (stations)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1993

©2008 - Serge Fdida

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007

8

Domination Ethernet 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1991 ©2008 - Serge Fdida

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007 9

Qualité de Service dans l’entreprise

QoS

©2008 - Serge Fdida

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Téléphonie Vidéo App. Groupware Mail Commerciales

Web

10

Diversité du trafic Internet (1) • Caractéristiques générales du trafic IP – 2 grandes classes de trafic : streaming (audio/vidéo) et élastique (données) – 3 entités principales de trafic : paquets, flots, sessions

TCP

UDP

Autres

% paquets

85 - 90

10 - 15

négligeable

% octets

94 - 98

2-6

négligeable

• Répartition par protocole – Prédominance de TCP (> 95% des octets transférés) ©2008 - Serge Fdida

11

Diversité du trafic Internet (2)

©2008 - Serge Fdida

POP3

FTP

NNTP

Autres

% paquets

75

6

-

3

<1

15

Lien Domestique

% octets

80

5

-

5

2

8

POP 1 FT 2000

% paquets

65

2

3

5

2

23

Sens montant

% octets

33

8

1

9

<1

48

POP 1 FT 2000

% paquets

65

2

3

6

2

22

Sens descendant

% octets

64

0

2

9

3

22

Main TCP applications throughputs 40000 Other

35000

Telnet

30000

RealAudio

25000

MediaPlayer

20000

Quake

15000

Napster

10000

NNTP

5000

SMTP FTP

0

HTTPS

10 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 : 16 00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 : 04 00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 :0 0

– Prédominance “classique” de HTTP – Emergence récente du trafic Peer to Peer

SMTP

MCI 1997

Throughput (kbits/s)

Répartition par application

HTTP

HTTP

Time

12

La voix sur IP • Transmission d’une information isochrone • • • •

Intégration voix-données au niveau applicatif Multiplexage voix-données sur le réseau Problème de maîtrise des délais et de la gigue Produits opérationnels

• Architecture normalisée H323 – le standard • Utilisation de RTP/RTCP pour le contrôle de la qualité de service • MGCP (Media Gateway Control Protocol) pour la localisation des outils de conversion • Développement de SIP (session initiation protocol) à l’IETF – Développement dynamique de services • Les acteurs: l’informatique; les télécommunications; les opérateurs ©2008 - Serge Fdida

13 1

Les réseaux multimédias

Données Ring ng

Utilisateur

Ri

Voix ©2008 - Serge Fdida

Vidéo 14

Petite Histoire Résumée des Réseaux

©2008 - Serge Fdida

15

Les facteurs de développement • Besoin du grand public puis de l ’industrie – Demande sociale de communication – Demande économique d ’accès en ligne

• Développements technologiques – PCs, réseaux performants, organisation nouvelle de déploiement

• Dimension économique – Réduction des coûts de distribution/production – Marché de masse, mondial

©2008 - Serge Fdida

16

L ’Internet au futur? • Motivations – économiques, commerciales – compétition industrielle – conditions sociales du citoyen

• Moteurs – – – – ©2008 - Serge Fdida

Innovation technologique Nouveaux usages Transformations économiques Réglementation 17

L ’Internet au futur : Autonomic • Ubiquité – L ’internet partout (PC, TV, Téléphone, jeux, automobile, espace, maison, ……)

• Mobile – Nomadicité, agents logiciels

• Hypermedia – texte, image et sons – Haut Débit (Triple Play) – Connaissance (Google)

• Tensions concernant son évolution ©2008 - Serge Fdida

18

Transformation industrielle • «Destruction Créatrice»: mutation industrielle. • Industries « historiques ». – Télécommunications, Informatique, Audiovisuel, Contenus, ….

• Nouveaux acteurs de l ’Internet. – Télécom (opérateurs, ISP, équipementiers, …). – Services (AOL, Amazon, eBay, etc….). – Intermédiaires - Médiation: portails, bourse, jeux, enchères, commerce, etc…..

©2008 - Serge Fdida

19

Réseaux et économie • Réseau – marché captif – fidélisation, coût de sortie

• Dimension Internet – accumulation accélérée du capital – capital = population d ’utilisateurs – compétition nouvelle des réseaux historiques (disques, livres, commerce, etc…..) – nouveaux « business models » ©2008 - Serge Fdida

20

Importance des contenus • Nouvelle lecture multimédia – – – –

hypermedia images animées manipulation, index, tables, etc…. Navigation, consultation, accès, distribution

• + milliards de documents, +6% croissance /an – outils de navigation, recherche

• portails (rôle majeur: économie, politique, ) – référencement, aggregation, médiation, identification ©2008 - Serge Fdida

21

Nouveaux besoins? Quelles solutions? • Augmenter le débit – où et comment? – Avec quelle(s) technologie(s)

• Apporter des Garanties (QoS) – quand? Comment? – Téléphonie, Image

• Traiter la mobilité – Quels besoins? ©2008 - Serge Fdida

22

Organisation des réseaux

Distant ("Opérateur")

Local (Entreprise/ Home)

PC

Satel ite PC

Réseau de transport Concentr ation Distribution

Frontière (Accès Réseau)

PC

Routeur Radio tow er

PC

Serveur

©2008 - Serge Fdida

23

Typologie des réseaux ACCES Irrigation

FRONTIERE Flexibilité

COEUR Rapidité

©2008 - Serge Fdida

24

Les solutions • Telecom – Mode connecté – Garantie de QoS • Réservation

– Approche ATM

• Informatique – Mode non connecté – Garantie de QoS? • Surdimensionnement • Réservation, priorités

– Approche Ethernet – Approche Internet

• Solution Informatique Intermédiaire MPLS ©2008 - Serge Fdida

25

Plan • • • • • • •

Introduction Les réseaux d’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Les réseaux sans-fils et la mobilité Conclusion Bibliographie

©2008 - Serge Fdida

26

Les réseaux d’accès • Grand public & Professionel – ADSL – Fibre FTTx – Câble – GSM GPRS UMTS – Radio : WIFI, WIMAX, Bluetooth, ZigBee, UWB, – Ethernet dans le réseau d’entreprise ©2008 - Serge Fdida

27

Les technologies d ’accès

Accès résidentiels

Techniques de codage & Modulation

Possibilités de câblage

FTTH HDSL

ADSL/VDSL

CAP

©2008 - Serge Fdida

FTTC

QAM

DMT

HFCoax

Switched Digital Video

HFCop

28

Les technologies d ’accès

Vocabulaire • • • • • • • • • • •

ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line CAP: Carrierless Amplitude Modulation DMT: Discrete Multi-tone Modulation FTTC: Fiber to the Curb FTTH: Fiber to the Home HDSL: High-bit rate DSL HFCoax: Hybrid Fiber Coax HFCop: Hybrid Fiber Cop QAM: Quadrature Amplitude Modulation VDSL: Very-high bit ADSL SDV : Switched Digital Video

©2008 - Serge Fdida

29

xDSL : x Digital Subscriber Line • Haut débit sur paires téléphoniques en cuivre • Modem xDSL • Nombreuses technologies DSL – ADSL, SDSL, HDSL, VDSL, RADSL

• • • •

Accès simultané voix/données/image Liaison permanente Distances jusqu ’à 5,6km (ADSL), fct du débit Débit <8Mbps ADSL, <10 (ADSL2), <25 (ADSL2+) sur 2.5km • Faible coût ©2008 - Serge Fdida

30

ADSL

Ethernet Modem ADSL

PC

Ligne téléphonique Filtre

Téléphone

©2008 - Serge Fdida

31

La boucle locale ADSL STB

ADSL F

DSLAM F

ADSL

F

Serveur

F

Réseau large bande

STB Modem 34

STB

ADSL F

DSLAM

Acquisition vidéo

modem 1

ATM ou IP

F

ADSL

F

F

modem 1 Modem 34

STB

STB

DSLAM F F

ADSL F ADSL F

modem 1 STB Modem 34

STB

DSLAM

PCS Contrôle ©2008 - Serge Fdida

F F

ADSL F ADSL F

modem 1 STB Modem 34

32

Accès Fibre dans la boucle (FITL) SDV : Utilisation de commutateur Technologie ATM

Fibre Local Central

FTTC SDV

Coax Maisons/Bureaux

Giga Ethernet (EFM)

Local Central

HFC Fibre

Coax

Maisons/Bureaux

Local Central

HFC : Protocole 802.14 Coax partagé en Freq. Div. Mux

FTTH Maisons/Bureaux

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33

Fréquences Radio (RF) • Les ondes hertziennes terrestre • Fixes à Fréquence Radio • Mobiles – GSM/GPRS • Débits 9600bps à 40kbps

– UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) • début commerciaux en Europe en 2004!

• Les réseaux radio locaux – Wavelan 802.11, WIMAX 802.16 – Bluetooth 802.15 – UWB, ZigBee 802.15 ©2008 - Serge Fdida

34

Bluetooth • PAN: personal area networking • 2.4 Ghz • Industrial support: Bluetooth sig – Ericsson, Nokia, IBM, Intel, etc.

• Caractéristiques : – – – – – ©2008 - Serge Fdida

Distances: 10m – 100m Bluetooth v1 Moins de 1 Mbit/s Bluetooth v2 3 Mbit/s Bluetooth v3 480 Mbit/s avec UWB Piconet (1 maître, 7 esclaves) 35

Zigbee • ZigBee Alliance – Honeywell, Motorola, Mitsubishi, Philips, …

• Equipements légers, faible consommation d’énergie, faible quantité d’informations à émettre (exemple, capteurs) • Bande fréquence ISM (900Mhz, 2.4Ghz) • Distances < 20m mais extension « Mesh » (multi-saut). • Marché des capteurs, production, domotique ©2008 - Serge Fdida

36

IEEE 802.11

©2008 - Serge Fdida

37

Réseaux Ethernet mobile •

IEEE 802.11b – 2 400 et 2 483,5 Mhz – 11 Mbit/s



IEEE 802.11a – HiperLAN 2 (MAC + ATM) from ETSI – 802.11a opère sur la bande des 5 Ghz – 802.11a propose 8 vitesses de 6 à 54 Mbit/s

• • • • • • • •

IEEE 802.11g, compatible avec b, 54Mbps IEEE 802.11e, QoS IEEE 802.11i, sécurité IEEE 802.11k, Radio Resource Measurement Enhancements IEEE 802.11r, fast roaming IEEE 802.11s, Wireless Mesh IEEE 802.11h, dynamic frequency selection IEEE 802.11n (100Mbps, produits)

©2008 - Serge Fdida

38

Sécurité dans Wi-Fi • Accès au réseau – Service Set ID (SSID) : équivalent au nom de réseau – Access Control List (ACL) : basé sur les adresses MAC

• Wired Encryption Privacy (WEP) : Mécanisme de chiffrement basé sur le RC4 • Nouvelle sécurité: TKIP (Temporal Key Integrity Protocol (formerly WEP2) ), 802.1x et carte à puce • 802.11i, normalisé en juin 2004 – AES (Advanced Encryption Standard Protection)

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39

WIMAX IEEE 802.16 • Extension radio WAN • Worldwide interoperability for Microwave Access

• 4 normes 802.16 – – – –

802.16, 802.16a, 802.16-2004 (802.16), 802.16e. 50Mbps +10kms Essentiellement 2-11 Ghz

• Des solutions propriétaires : WiBro (Corée)

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40

802.16: WiMaX • base station (BS) – Connecté au réseau filaire – couverture: 50 km

• subscriber stations (SS) servie par une BS • 802.16d: SS fixe – Normalisé en 2004

• 802.16e: SS mobile – Norme en cours

SS SS SS

BS

(ressemble à 802.11!)

• Intel: 802.16 est “the most important thing since the Internet itself" !!! ©2008 - Serge Fdida

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Satellites • • • • •

Infrastructure Nombreux projets Premières offres commerciales Trop et trop cher? Partenariats – satellites, télécom, électronique, services…

• Plusieurs orbites en fonction des objectifs – GEO (Géostationnaire, 36000km) – MEO (Orbite moyenne, 5000-12000km) – LEO (Orbite basse, 500-1500km) ©2008 - Serge Fdida

42

Téléphonie Mobile Millions abonnés

1400 1200 1000 800 600 400 200

19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02

0

©2008 - Serge Fdida

• Génération 1 – Radiocom 2000

• Génération 2 – GSM (1992) – GSM + WAP (2000) – GPRS + WAP (2002)

• Génération 3 – UMTS (2004)

• Génération 4 – HSDPA (2007) 43

GSM : Système de communication radio mobile • Groupe Special Mobile : 1982 • Global System for Mobile Communications : 1992 • 900Mhz, 1800Mhz, 1900Mhz • Services de seconde génération – – – – – ©2008 - Serge Fdida

Voix (circuit) Data (basse vitesse < 9.6kbps, circuit) Facsimile SMS (Short Message Service, paquet) Roaming International 44

Evolutions • GPRS – Passe de circuit GSM à paquet+circuit – Multi-slots : 8 slots – Dessert moins d’utilisateurs – Paquet, accès IP – Débit théorique 170kbps – Débit effectif de 20 à 40 kbps – Contraintes sur les terminaux ©2008 - Serge Fdida

45

3ème génération • UMTS – Universal Mobile Telecommunication System – Intégration fixe-mobile

• Haut débit – Exterieur rural: 144kbps, 500km/h – Exterieur sub-urbain : 384kbps, 120km/h – Exterieur faible, intérieur : 2Mbps, 10km/h

• QoS • Terminaux variés • EGDE (Enhanced Data Rate for GSM), solution intermédiaire – jusqu’à 384kbps, peu de modifications vs GPRS • HSDPA ©2008 - Serge Fdida

46

Accès dans les réseaux locaux : le câblage • Le réseau départemental et l'irrigation capillaire ROCADE

Equipement réseau

Cordon de brassage

<90m <100m

Prise RJ/45 Câble de distribution Station

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47

Architecture

Relai Relai

RLE

Relai

• Distribuée / Effondrée RLC

RLC

RLC

RLC

RLC

RLC

Routeur/Commutateur

©2008 - Serge Fdida

RLC: Réseau Local Capillaire RLE : Réseau Local d’Entreprise

48

Plan

• • • • • •

Problématique Les réseaux d ’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Conclusion Bibliographie & Glossaire

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49

Architecture en couches

Chaque couche - définit un service - Implémente un ou plusieurs protocoles - communication homologue

©2008 - Serge Fdida

application transport réseau link physical application transport réseau link physical

réseau link physical

application transport réseau link physical

application transport réseau link physical 50

Le cœur du réseau

©2008 - Serge Fdida

51

Le Table-Look-up

Y

X

Paquet/Trame A

Commutateur/Routeur

B

en-tête

AX

BY IP : X=Y ATM, X25 : X≠Y Table

©2008 - Serge Fdida

52

Adresses MAC et IP

Adresse Datagramme Source, Destination

Adresse Trame Source, Destination

Adresse MAC R

Adresse MAC E

Adresse IP E

Adresse IP R

IP payload

datagramme Trame

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53

Commutation de Trames

Ethernet Frame Relay Niveau 2

@ MAC/DLCI

Niveau 1

©2008 - Serge Fdida

54

Routage pur

Niveau 3

@IP

Niveau 2

Niveau 1

©2008 - Serge Fdida

55

Taille de la table de routage

©2008 - Serge Fdida

Source: http://www.telstra.net/ops

56

Commutateur/Routeur de Label (LSR)

@IP

Niveau 3

Niveau 2 Shim label

@MAC @ ATM, etc. Label Swapping

Niveau 1

+Label Distribution ©2008 - Serge Fdida

57

Exemple Label Switching

L2/B A/L1/X

Router

Site B

Site A Router

X

L1/L2/Y

Y

Router

©2008 - Serge Fdida

58

Commutation et routage Switching & Routing

Layer 2 Switching

Layer 3 Switching

Layer 3 to Layer 2 mapping

IP switching

©2008 - Serge Fdida

Tag Switching

Label switching

Route Server

MPOA NHRP

Layer 3 Routing

Layer 4 Switching

MPLS

Content Switching Content Routing 59

Content Routing • Modèle de type « publish-subscribe » • Routage et adressage dépendent du contenu • Service Oriented Architecture – SOA • Services Web XML • Exemple : XML routing network – http://www.sarvega.com/

©2008 - Serge Fdida

60

Réseaux “Overlays” • Ne pas intervenir dans le coeur de réseau • Introduire des services en superposant une infrastructure “managée” – Qualité de service – Multicast – Applications

• Exemple CDN : Content Distribution Networks – Akamai

• Problèmes de “peering” – Interconnexion de ces réseaux

• Analogie avec les applications P2P – Structuré (CDN) vs non-structuré (P2P)

©2008 - Serge Fdida

61

Overlays Overlay

Réseau(x) d’infrastructure(x) ©2008 - Serge Fdida

Steve McCanne

62

Technologies de transmission • • • • • •

Sonet/SDH WDM Réseaux locaux Frame Relay ATM MPLS

©2008 - Serge Fdida

63

WDM - Wavelenght Division Multiplexing • Multiplexage en longueur d’ondes • Transmission optique haute vitesse (+Thz) • Plusieurs paquets en parallèle sur différentes longueurs d’onde, sur la même fibre • Réseaux à diffusion et sélection – diffusion d’un signal émis vers toutes les stations

• Réseaux à routage ou commutation en longueur d’onde – ré-utilisation des longueurs d ’onde dans le réseau ©2008 - Serge Fdida

64

Niveau Physique PDH et SDH • Hiérarchie PDH • Plesiochronous Digital Hierarchy • Europe – E1=2Mbps, E2=8 Mbps, E3=34Mbps, E4=140Mbps, E5=565Mbps

• Hierarchie Sonet et SDH • • • • • • • ©2008 - Serge Fdida

SONET Synchonous Optical Network Compromis UIT entre USA/EU/Japon Niveau de base STS-1 = 51.84Mbps STS-N = N * STS-1 SDH Synchonous Digital Hierarchy UIT G707, G708, G709 155.622Mbps et 2488 Mbps de Sonet 65

SONET 90 octets

 octet  octet  octet                                 87 octets

9 rangées

STS-1 octets de contrôle N x 90 octets

 octet  octet  octet                                 87 octets

9 rangées

3 octets octets de contrôle

©2008 - Serge Fdida

STS-N 66

SONET

• • • • • • • •

OC-1 OC-3 OC-9 OC-12 OC-18 OC-24 OC-36 OC-48

©2008 - Serge Fdida

51,84 Mbit/s 155,52 Mbit/s 466,56 Mbit/s 622,08 Mbit/s 933,12 Mbit/s 1 244,16 Mbit/s 1 866,24 Mbit/s 2 488,32 Mbit/s 67

Solutions Ethernet • • • • • • • •

Ethernet 10 Base 5, 10 Base 2, ... Ethernet 10 Base T (la paire torsadée) Ethernet 100Mb/s: Ethernet commuté (un mode performant) Ethernet Gigabit (haut-débit et QoS) Ethernet 10xGBE (Ethernet 10 Gbps, LAN/MAN) Ethernet Radio 802.11b évolutions a/g/e … Ethernet First Mile (802.3ah)

• Quels usages? – Accès (10-100) – Fédérateur (100-1000) – MAN (10.000+) ©2008 - Serge Fdida

68

Gigabit Ethernet • Construire sur Ethernet... – GEA: Gigabit Eternet Alliance (+100 membres)

• Et ... – – – – – – ©2008 - Serge Fdida

MAC modifié en mode Partagé Fibre optique (MM=550m, SM=3km) Coaxial=25m UTP5: 100m normalisé été 99 Qualité de service Contrôle de congestion 69

Les Interfaces Physiques de base

1000B aseT c o d a g e /d é c o d a g e

C o d a g e 8 B /1 0 B

1 0 0 0B a se C X STP

S h ie ld e d C o p p e r 25m

1 000 B aseLX 1300nm O p tiq u e

SM F 3 km

1000B aseT 4 p a ir e s U T P

1 00B aseS X 850nm O p tiq u e

M M F 50µ m 550m

M M F 50µ m 550m

M M F 6 2 .5 µ m 2 2 0 /2 7 5 m

C a t5 U T P 100m

D’autres interfaces sont maintenant disponibles ©2008 - Serge Fdida

70

Migration Gigabit Ethernet 1 Gbps Gigabit Switch

Gigabit Switch 100/1000Mbps 1 Gbps

10Mbps Switch

100Mbps Switch

Serveurs

Serveurs

10Mbps

Station

Réseau Ethernet Départemental Station

©2008 - Serge Fdida

71

Ethernet Gigabit Framing • • • •

Support de trame Ethernet sur de longues distances Spécification IEEE 10xGbE 802.3ae Coarse WDM LAN PHY (10GBase-) and WAN PHY (Sonet OC192, 10GBase-W) • distance inter-répéteurs 10/40km – Coût par port de l’ordre de 39k$ alors qu’il est de 1k$ pour le GigaEthernet – Comparaison vs Aggregation de 8 Ethernet Gigabit avec le protocole 802.3ad – Coûts plus faibles qu’avec SDH/Sonet – un réseau OC48 SDH/Sonet coûte 4/5000$ par km/an – un réseau “Optical Internet” coûte 500-750$ par km et par an ©2008 - Serge Fdida

72

Resilient Packet Ring 802.17 • Applications – ISP Intra-POP LANs – Inter-POP MANs et WANs – MANs

• • • • • • •

Haut débit, Anneau Transport de trames 802.3 Protection & restauration rapide Exploitation des anneaux optiques Anneau optique résilient optimisé pour le trafic IP Possibilité de restauration au niveau 3 « Compétition » avec SONET

©2008 - Serge Fdida

73

Ethernet First Mile 802.3ah • Ethernet pour la boucle locale • Trois topologies & niveaux physiques – Point-à-point, PT, 10Mb/s, 750m – Point-à-point, FO, 1Gb/s, 10km – Point-à-multipoint, FO, 1Gb/s, 10km

• Procédures d’administration et de maintenance – Indication de panne – Monitoring

• Application – Boucle locale – Câblage bâtiment ©2008 - Serge Fdida

74

QoS Réseaux locaux • 802.1p/Q: Virtual Bridged Lan – Tagging des trames – Expedited Traffic Capability (8 classes) – Une correspondance est réalisée pour associer la priorité de l’utilisateur et la classe de trafic – QoS pour trafic prioritaire ou multimédia – Association possible à RSVP • 802.3x: Full-Duplex/Flow control – Mécanismes de seuils et Xon/Xoff ©2008 - Serge Fdida

75

Electricité sur Ethernet : 802.3 af

©2008 - Serge Fdida

76

QoS Réseaux locaux • 802.1p/Q: Virtual Bridged Lan – Tagging des trames – Expedited Traffic Capability (8 classes) – Une correspondance est réalisée pour associer la priorité de l’utilisateur et la classe de trafic – QoS pour trafic prioritaire ou multimédia – Association possible à RSVP • 802.3x: Full-Duplex/Flow control – Mécanismes de seuils et Xon/Xoff ©2008 - Serge Fdida

77

Réseaux Virtuels • Séparation des réseaux physiques et logiques • Utiliser à la place des routeurs effondrés de backbone • Nouveaux chiffres: – rapport 80/20 entre local/distant du trafic – e-mail, groupware, intra/internet

• Quels critères – – – –

©2008 - Serge Fdida

port adresse MAC adresse IP autres protocoles IP, IPX, Netbios, ...

78

Les réseaux virtuels RLE

Relai

Relai

RLC

RLC

RLC

©2008 - Serge Fdida

Relai

79

Les réseaux virtuels • Définition – domaine de diffusion limité – toute station du réseau peut appartenir à un VLAN quelque soit sa localisation physique – un VLAN représente des « mécanismes » qui assurent la diffusion sélective des informations

• Solution pour – contenir le trafic de diffusion pour réduire la dépendance aux routeurs (« broadcast storms ») – réduction dans les coûts d ’évolution du réseau ©2008 - Serge Fdida

80

Réseaux Virtuels (ports physiques)

VLAN 1: #1,3 STATION A

VLAN 2: # 2,4,5

STATION D

©2008 - Serge Fdida

STATION B

1 5

STATION C

2

3

4

Switch A

STATION F

81

Réseaux Virtuels (adresses MAC)

STATION A

STATION B

STATION C

VLAN 1 Switch A

STATION D

VLAN 2 STATION F3

Switch B

STATION F1 STATION F2

©2008 - Serge Fdida

82

Trame Ethernet Octets

6

6

SA L/ T

DA

24

46-1500

DATA

4

FCS

24

OUI Device Id

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2

OUI: Organization Unique Id

83

Ethernet Trame VLAN Octets

6

DA

Nouveau Champs

6

2

46-1500

SA L/ T

2

DATA

4

FCS

2

New Priority E/T VLAN

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84

Comparaison des solutions

Solutions Débit UTP5 UTP3 Data MM Ct/10BT Norme 10BaseT 10Mb/s Token-Ring 4-16 HSTR 100 FDDI 100 TPDDI 100 100BaseT 100 Switch Eth. 10/100 Switch Eth. 1000 ATM 155 Wavelan 11Mbps

100m 40-100 100 Non 100m 100 100 Non 100 -

100m 40 Non Non Non 100 100 Non Non -

Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui

Non Limité Non Sync. Sync. Non Non Non Oui Non

MM= "Multimédia", i.e. certaines propriétés temporelles

©2008 - Serge Fdida

1 2 4 10 7 1. + 1.5/3 10 15 4+

802.3 802.5 802.5 ISO 9314 ANSI 802.3 802.3z IUT, ATMF IEEE 85

L ’ATM • • • • • •

Technologie Télécom Mode connecté Commutation de cellules Etiquettes de flots VPI/VCI Hard State Signalisation de la QoS à l’établissemement du circuit • Routage PNNI • QoS signalée par VC ©2008 - Serge Fdida

86

ATM • Objectifs – Technique de transfert unique – Simplicité du circuit • paquet de longueur fixe • pas de contrôle de flux, ni d'erreur • délais bornés

– Souplesse du paquet • allocation dynamique à la demande • débits variables ©2008 - Serge Fdida

87

Cellule ATM • Transport des cellules • traitement de l'En-tête • translation VPI/VCI • Multiplexage / démultiplexage

• Cellule à l'interface UNI (usager)

VPI Virtual Path Identifier 8bits VCI Virtual Channel Identifier

VPI 4bits VCI

VCI 4bits

Payload Type 3bits

CLP 1bit

HEC (Header Error Check

Cell Payload (Information)  48octets

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88

Canaux et Chemins Virtuels • VPI et VCI Acheminement par voie logique Etiquette propre à un multiplex Itinéraire marqué dans les nœuds de commutation Les valeurs du couple (VP;VC) peuvent changer pendant la traversée du réseau

• VP (Virtual Path) Identifie un ensemble de VC qui peuvent être "commutés" globalement: VPI=2E16 VCI

• VC (Virtual Connection) Identifie un canal spécifique dans un VP ©2008 - Serge Fdida

VC VP Couche  Physique

89

Acheminement 9I

T

9 5F

8/T

I

9/D

8A

D

A

5/X

8

F 5

•Mode connecté •Conservation de l'ordre •Simplification de la gestion du trafic •Rapide (Table-Lookup) •Insertion des cellules dans le multiplex •Adaptation de débit par utilisation de cellules vide ©2008 - Serge Fdida

90

Catégories de Service • CBR: Constant Bit Rate • PCR, CTD, CDV, CLR

• VBR: Variable Bit Rate • RT-VBR: PCR, CTD, CDV, CLR, SCR • NRT-VBR: PCR, CLR, SCR

• ABR: Available Bit Rate

PCR: Peak Cell Rate MCR: Min Cell Rate SCR: Sustainable Cell Rate CDV: Cell Delay Variation CTD: Cell Transfer Delay CLR: Cell Loss Ratio

• PCR, MCR

• UBR: Unspecified Bit Rate Ces garanties ne sont valides que si le trafic est déclaré conforme ©2008 - Serge Fdida

91

La solution MPLS • • • • • • • • •

Développée à l ’IETF Principe de commutation IP Utilisation de Labels Classes d équivalences de trafic (FEC) Protocole LDP (Label Distribution Protocol) Label Swapping Principe des routes explicites RSVP, CRP, BGP, … Une solution pour la maîtrise du trafic

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92

MPLS • Multi Protocol Label Switching • Réduire la complexité du réseau • LER: Label Edge Routeur – Classification des paquets entrants – Applique le label de sortie approprié et forward

• LSR: Label Switch Router – Table look-up (label) – Label swapping – Forward le paquet

• LER: Routeur de sortie du domaine MPLS – Pop du label – Forward comme un paquet normal ©2008 - Serge Fdida

93

Label Switching Example (Cont.)

Local Remote Address Label Label Prefix Interface

x

3

128.89.10

1

x

4

171.69

1

Local Remote Address Label Label Prefix Interface

3

5

128.89.10

0

4

7

171.69

1

...

...

128.89.10 0

1 171.69.12.1 data

4

1

171.69.12.1 data

171.69.12.1 data

‘Edge’ Label Router réalise Longest Match, Ajouter Label

©2008 - Serge Fdida

7

171.69 Label Routers suivant Achemine uniquement sur le Label

94

Exemple de routage IP : “The Fish” R8

R3 R4 R2

R5

R1 R6

R7

IP utilise princip. un routage basé sur l’adresse du destinataire Les flots de R8 et R1 se mélangent en R2 et sont Indistinguables Depuis R2, le traffic vers R3, R4, R5 utilise la route Nord Le chemin Sud est sous-utilisé ©2008 - Serge Fdida 6

95

Le tunnel MPLS R8

R3 R4 R2

R5

R1 R6

R7

Les Labels, peuvent être utilisés pour établir des CV basés sur des propriétés de QoS (comme pour ATM) Route normale: R1->R2->R3->R4->R5 Tunnel MPLS: R1->R2->R6->R7->R4 ©2008 - Serge Fdida

6

96

Equipements de commutation de label Label Switching Routers (LSRs) (ATM Switch or Router)

Label Edge Routers ©2008 - Serge Fdida

97

Exemple de commutation de label Destination-Based Routing Module Address Prefix Interface

Address Prefix Interface

128.89.10

1

128.89.10

0

171.69

1

171.69

1

...

IGP

128.89.10

...

i/f 0

i/f 1 i/f 1

Informer l’accessibilité de 128.89.10 et 171.69

Informer l’accessibilité de 128.89.10

171.69

Informer l’accessibilité de 171.69 ©2008 - Serge Fdida

10

98

Routeurs Giga & Terabits • Accélérer les routeurs • Opérations principales – Packet Look-up – Classification • Où envoi t on un paquet ensuite?

• Architectures des commutateurs • Performances requises – OC192 (10gig), Pkt size = 40B, 31.25 Mpps ©2008 - Serge Fdida

99

Plan • • • • • • •

Introduction Les réseaux d’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Les réseaux sans-fils et la mobilité Conclusion Bibliographie

©2008 - Serge Fdida

100

Bilan « Internet » • Réel succès • Principes fondateurs ont résisté à: – L’émergence de nouvelles technologies – Une évolution certaine de la demande – L’usage généralisé de l’Internet

• « Population » du réseau dans plusieurs dimensions … ©2008 - Serge Fdida

101

« Population » du réseau • Incroyable expansion en taille: – de 4 à – plusieurs millions de noeuds

©2008 - Serge Fdida

102

« Population » variée de protocoles

• Pour tout faire!

FTP

ARP

BGP

IPv6 FTP

IP SDP

OSPF HTTP

MIME RSVP ©2008 - Serge Fdida

BOOTP NAT MLD

DNS UDP

PIM

ICMP

XML

L2TP

RIP

SIP

CIDR TCP

S-HTTP

MPLS

IPMulticast

LDAP

NTP RTSP

DHCP HTTP

SSL X509

IPSec

UUCP

SNTP RTP

TLS

IGMP 103

Les technologies

• Apparition de nouvelles technologies – LANs, ISDN, FR, ATM, CDN, Overlays, Wireless, VoIP, MPLS, WIFI, Bluetooth, …

©2008 - Serge Fdida

104

Mais … quelques difficultés • … QoS, Multicast, Réseaux actifs, Constellations … • Attention : – Succès industriel ≠ Impact scientifique

• Contraintes fortes de diffusion : – Administration – Economie – Continuité ©2008 - Serge Fdida

105

Une vue de l’Internet • Organisation distribuée (réseau des réseaux) • Protocoles – TCP, FTP, HTTP, SMTP, etc…

routeur serveur

station mobile

ISP local

• Services – Messagerie, Web, transfert de fichiers, etc…

ISP régional

• Normes – IETF – RFC: Request for Comments ©2008 - Serge Fdida

Réseau d’entreprise 106

Le niveau transport • TCP – Fiabilité – Contrôles d'erreur, de flux, d'ordre

• UDP – Vérification des erreurs

• Autres protocoles – Applications spécifiques (haut débit)

©2008 - Serge Fdida

107

Une application : Le Web • Mode client-serveur • Accès à des pages d’informations identifiées par des URL • Protocole HTTP • Langage HTML

©2008 - Serge Fdida

1

2

1- requête 2- page

108

L'architecture « complète » FTP, SMTP, Telnet, DNS, HTTP, etc.

Applications coopératives (multicast, multimedia, etc.)

TCP

Applications de gestion (routage)

Client Serveur (NFS)

ISO

Applications dérivées de l’ISO (SNMP, LDAP)

Représentation des données

RTP/RTCP UDP

RSVP

ICMP/IGMP

DHCP

Protocole IP Ethernet Token Ring Réseaux m PPP, SLIP FR, ATM FDDI ©2008 - Serge Fdida

Sécurité ... Mobilité

Autres X25 109

DiffServ Working Group • Objectif: – Définition du comportement du routeur ("Per Hop Behavior") selon le motif du "DS Byte" • Afin qu' un réseau soit capable de délivrer, à la demande, une QOS pour un flux marqué par le "DS Byte"

• Caractéristiques: – – – –

Pas de signalisation échangée Pas de réservation Pas de contrôle de congestion concerté Services simples à comprendre (marketing) et à mettre en œuvre (déploiement) – Codage sur 8 bits ©2008 - Serge Fdida

110

Modèle DiffServ • Contrat de service avec un « Bandwidth Manager » (ou un administrateur) • Profil de trafic contrôlé à l’accès – Classification – Conditionnement

• Décisions de « forwarding » prises sur les bits DiffServ • Agrégation des flots dans le core • Différentiation suivant le principe du « PerHop-Bahavior » ©2008 - Serge Fdida

111

IP et QoS: approche applicative • Hypothèse – Les applications vivent avec un réseau sur lequel aucune modification n’est possible

• Adaptation – Modification du comportement des applications en fonction du comportement du réseau (exemple, modification des codages) – L’application est en prise la plus directe possible avec le réseau: RTP – Besoin d’un mécanisme d’observation: RTCP ©2008 - Serge Fdida

112

Histoire d'IPv6 • 1992: début des travaux a l’IETF – évolution du protocole?

• • • • • •

1994: décision IPv6 1995: premières piles IPv6 1996: création du 6-bone 1997: premiers produits industriels 1998: déploiements expérimentaux 2001: déploiements commerciaux ?

Pointeurs IPv6: www.infres.enst.fr/~dax/guides/ipv6

©2008 - Serge Fdida

113

Caractéristiques d'IPv6 – Adresses Passage de 32 à 128 bits Unicast, multicast, Anycast

– Nouveau format de datagramme – Allocation de ressources Flow spec + RSVP?

– Support du multicast – Support de la mobilité – Support de la sécurité IPSEC – Support de l ’autoconfiguration ©2008 - Serge Fdida

114

Synthèse LAN ACCES FRONTIERE

IP/Ethernet Sans fils, WiFi UTP, Fibre optique Routeurs, LSR

COEUR ATM, Giga Ethernet Commutation IP

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115

Synthèse WAN ACCES FRONTIERE

IP/Ethernet xDSL, Radio WiMax Câble, satellites Giga Routeurs, LSR

COEUR Frame Relay ATM, Giga Ethernet SDH WDM

©2008 - Serge Fdida

116

Plan • • • • • • •

Introduction Les réseaux d’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Les réseaux sans-fils et la mobilité Conclusion Bibliographie

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117

Réseaux sans fils, mobilité et nomadisme

©2008 - Serge Fdida

118

La tendance est au sans-fil Mobile PC Units (M)

60 50

Croissance annuelle moyenne = 15%

90%

40

60% 30 20

30%

10 0

PC mobiles équipés en “sans fil”

0% 2002

2001 2002 2003 2004 2005 2006 Source: Gartner 6/02

©2008 - Serge Fdida

2003

2004 Source: IDC 8/02

Source: IDC 6/02

119

Réseaux sans fil

IEEE 802.22 IEEE 802.16 IEEE 802.11 IEEE 802.15

WRAN WMAN WLAN WPAN

HiperRAN HiperMAN GSM GPRS HiperLAN Edge HiperPAN UMTS

IEEE 802.21 ©2008 - Serge Fdida

120

Les catégories de réseaux

LAN WLAN

PAN WPAN

1m

• • • • ©2008 - Serge Fdida

10 m

WPAN Network WLAN WMAN Network WRAN Network

100 m

MAN WMAN

1 km

10 km

RAN WRAN

100 km

Wireless Personal Area Wireless Local Area Network Wireless Metropolitan Area Wireless Regional Area 121

Mobilité et débit Mobilité RAN

Satellite

IEEE 802.22 IEEE 802.16

MAN IEEE 802.16e LAN

PAN

UMTS

GSM

ZigBee 10kbit/s

©2008 - Serge Fdida

IEEE 802.11

DECT

Bluetooth

IEEE 802.15

500kbit/s 2Mbit/s 10Mbit/s

UWB 150Mbit/s

Débit

122

Débit Débit par utilisateur

1 Gbit/s

100 Mbit/s

2008 10 Mbit/s

1 Mbit/s

2004 2000 WPAN

©2008 - Serge Fdida

WLAN

WMAN

WRAN

123

Mobilité/nomadisme

Cellule

Point d’accès

Cellule Point d’accès

Cellule

Point d’accès

©2008 - Serge Fdida

Changement intercellulaire Handover-handoff

124

Composants d’une architecture cellulaire MSC

cellule

 connecte la cellule au réseau  gère les appels  gère la mobilité

 couvre une région

géographique  base station (BS) analogue à 802.11 AP  mobile users raccorder au réseau par la BS  air-interface: protocoles de niveau physique et liaison entre mobile et BS

Mobile Switching Center

Réseau Téléphonique Et Internet

Mobile Switching Center

Réseau filaire ©2008 - Serge Fdida

125

Architecture cellulaire

©2008 - Serge Fdida

126

Localisation

©2008 - Serge Fdida

127

Méthode d’accès code

code

temps fréquence

temps

code fréquence

FDMA

TDMA

temps fréquence

CDMA ©2008 - Serge Fdida

128

IEEE 802.11 • Couche Physique – – – –

802.11b (1999) - Vitesse jusqu’à 11 Mbit/s (bande ISM) 802.11a (2001) - Vitesse jusqu’à 54 Mbit/s (bande UNII) 802.11g (2003) - Vitesse jusqu’à 54 Mbit/s (bande ISM) 802.11n (2005/2006) - Vitesse jusqu’à 320 Mbit/s

• Couche Liaison de données – 802.11e (2004) - Qualité de service – 802.11i (2004) - Amélioration de la sécurité – 802.11f (2004) – Gestion des handovers

©2008 - Serge Fdida

129

802.16: WiMaX • base station (BS) – Connectée au réseau filaire – Couverture: 50 km

• subscriber stations (SS) service par la BS • 802.16d: SS fixe – Normalisation 2004

• 802.16e: SS mobile – draft standard

SS SS SS

BS

(ressemble à 802.11!)

• Intel: 802.16 : “the most important thing since the Internet itself" ©2008 - Serge Fdida

130

Réseaux ad hoc

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131

Capteurs

©2008 - Serge Fdida

132

Plan • • • • • • •

Introduction Les réseaux d’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Les réseaux sans-fils et la mobilité Conclusion Bibliographie

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133

Conclusion • Evolution permanente des applications – Impact sur les réseaux – Besoin d’une approche « fonctionnelle » s’appuyant sur la technologie

• Technologies réseau – – – –

Boucle locale Architectures telecom Ethernet et IP Haut Débit, QoS, Mobilité

• Convergence fixe, mobile – Autonomic Communications – Multimédia ©2008 - Serge Fdida

134

Monitoring

©2008 - Serge Fdida

135

Monitoring : Exemples

©2008 - Serge Fdida

136

Traffic Shaping • •

Accès WAN à 2Mbits 2 flux important identifiés : – FTP : Téléchargement hautement prioritaire – SMB: Système de fichier distribué – important mais moins prioritaire

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Anarchie = aucune maîtrise des flux Réservation de BW : •¼ pour le SMB •¾ pour le FTP

137

Evolution Data

©2008 - Serge Fdida

IP

Voix Data

ATM

Data

FR

Voix

Circuit

SDH

138

Evolution

Data

IP WDM

Voix Data (FR, ATM, …)

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ATM/SDH

139

Evolution

Voix

LSR (IP)

WDM

Data (FR, ATM, …)

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140

Réseaux « Ambiants »

Pas de point de contrôle central Mobilité Equipement = routeur Pas

Pico-cellule

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141

Confiance & Sécurité • • • •

« Cybertrust » « Critical Infrastructure » Sécurité des systèmes d’informations Sécurité des technologies

• Régulation de l’Internet

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142

Bibliographie

Bibliographie •Ouvrages généraux Analyse structurée des réseaux James Kurose, Keith Ross Pearson Education, 2005 Réseaux Andrew Tanenbaum Pearson Education, 2003 Les Réseaux Guy Pujolle Eyrolles, 2005 Des Autoroutes de l’Information au Cyberespace Serge Fdida Collection Dominos, Flammarion, 1997 ©2008 - Serge Fdida

144

Bibliographie Boucles d’accès haut débit M. Gagnaire, Dunod Informatique 2001 Asynchronous Transfert Mode Martin de Prycker Ellis Horwood, 1996 TCP/IP and Linux Protocol Implementation Jon Crowcroft, Iain Phillips Wiley 2001

TCP/IP Illustré Richard Stevens Vuibert, 1994 (nouvelle édition 2005) Routage dans l’Internet Christian Huitema Eyrolles, 2005 Virtual LANs Marina Smith Mc Graw Hill, 1997

Pratique des Réseaux d’Entreprise Jean-Luc Montagnier Eyrolles, 1998

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145

Bibliographie • • • • • • • • • •

Internetworking With TCP/IP Volume 1: Principles Protocols, and Architecture, 4th edition, 2000, Douglas Comer, Prentice Hall Http://www.ietf.org Http://www.3gpp.org http://www.ietf.org Les réseaux de mobiles et les réseaux sans fil, K. Al Agha, G. Pujolle, G. Vivier, Eyrolles The GSM System for Mobile Communications, M. Mouly, M.B. Pautet, Cell & sys Wireless Personal Communications Systems, D. J. Goodman, AddisonWesley Mobile Cellular Telecommunications, W. C. Y. Lee, McGraw-Hill Mobile IP, C. Perkins, Addison-Wesley WCDMA for UMTS: Radio Access for Third Generation Mobile Communication, Harri Holma, Antti Toskala, WILEY

©2008 - Serge Fdida

146

Bibliographie Normes The IEEE's Landmark Standards on Local Area Networks 802.2/3/4/5, etc. Publié par IEEE, distribué par J. Wiley Normes IEEE http://www.ieee.org/ Normes OSI http://www.iso.ch/iso/en/ISOOnline.openerpage Normes ITU http://www.itu.int/home/index.html Normes ATM Forum http://www.atmforum.com/ ©2008 - Serge Fdida

147

Bibliographie

–Revues IEEE Communication Magazine (mensuel) IEEE Network (mensuel) IEEE Wireless (mensuel) Web:

IEEE: http://www.ieee.org/ ACM: http://www.acm.org/ ©2008 - Serge Fdida

148

Bibliographie • Quelques pages web – ATM forum: http://www.atmforum.com – IETF : http://www.ietf.org – Internet Society : http://info.isoc.org – RFC Internet:http://ds.internic.net/ds/dspg1intdoc.html

– ITU: http://www.itu.ch – Ethernet: http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet/ – Frame Relay Forum: http://www.frforum.com

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149

Glossaire

• Nombreux glossaires dans les livres ou sur le Net: • http:// www.learnthenet.com/french/glossary/glossa • http://www.autoroute.gouv.qc.ca/loi_en_ ligne/glossaire/index.html#I

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Glossaire

• Nombreux glossaires dans les livres ou sur le Net: • http:// www.learnthenet.com/french/glossary/glossa • http://www.autoroute.gouv.qc.ca/loi_en_ ligne/glossaire/index.html#I

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