Séminaire Nouvelles Technologies Informatiques : Synthèse Première journée animée par: Serge Fdida
Présentation de l’ intervenant
Serge FDIDA Laboratoire LIP6-CNRS Université P. et M. Curie
[email protected] http://www.lip6.fr/rp/~sf
©2009- 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
©2009- Serge Fdida
3
Communication et Telecom • Formes – Production, distribution, consommation – Orale, Ecrite, Image – Numérique
• Portée – espace – temps – population
©2009- Serge Fdida
4
Le Circuit « Telecom »
©2009- Serge Fdida
5
Le Paquet « Informatique »
©2009- 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
©2009- Serge Fdida
Commutation de circuits
RESEAU TELEPHONIQUE RNIS
7
Domination IP (stations)
©2009- Serge Fdida
8
Domination Ethernet
©2009- Serge Fdida
9
Qualité de Service dans l’entreprise
QoS
©2009- 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)
©2009- Serge Fdida
TCP
UDP
Autres
% paquets
85 - 90
10 - 15
négligeable
% octets
94 - 98
2-6
négligeable
11
Diversité du trafic Internet (2) 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
– Emergence du trafic Peer to Peer
M a in TCP a p p lica tio n s th ro u g h p u ts 40 000 Other
35 000
Telnet
30 000
RealA udio
25 000
M ediaP lay er
20 000
Quak e
15 000
Naps ter
10 000
NNTP
500 0
S M TP FTP
0
HTTP S
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 :00
– Prédominance “classique” de HTTP (<2000)
©2009- Serge Fdida
SMTP
MCI 1997
Throughput (kbits/s)
Répartition par application
HTTP
Time
HTTP
12
Trafic Internet http://www.internettrafficreport.com/
©2009- Serge Fdida
- 13 -
Remplissage d’un paquet Eth. (14)
IP (20)
UDP (8)
RTP (12)
Codage de la voix
46 octets ≤ données Ethernet ≤ 1500 octets
©2009- Serge Fdida - 14 -
Eth. (4)
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 ©2009- Serge Fdida
15 1
Les réseaux multimédias
Données Ri
Ring ng
Utilisateur
Voix ©2009- Serge Fdida
Vidéo 16
Petite Histoire Résumée des Réseaux
©2009- Serge Fdida
17
L ’Internet au futur : Autonomic • Ubiquité – L ’internet partout (PC, TV, Téléphone, jeux, automobile, espace, maison, ……)
• Mobile – Réseaux sans-fils, Nomadicité, agents logiciels
• Hypermedia – texte, image et sons (Triple/quadruple Play) – Connaissance (Google)
• Tensions concernant son évolution • Virtualisation
©2009- 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…..
©2009- 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 » ©2009- 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 ©2009- 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? ©2009- Serge Fdida
22
Organisation des réseaux
D is ta n t ( " O p é r a te u r " )
Local ( E n tr e p r is e / H om e)
PC
S a te l lite PC
R é s e a u d e tr a n s p o r t C o n c e n tr a ti o n D is tr ib u tio n
F r o n tiè r e ( A c c è s R é s e a u )
PC
R o u te u r R a d io to w e r
PC
Se rv e u r
©2009- Serge Fdida
23
Typologie des réseaux ACCES Irrigation
FRONTIERE Flexibilité
COEUR Rapidité
©2009- 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 ©2009- 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
©2009- 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 ©2009- Serge Fdida
27
Les technologies d ’accès
Accès résidentiels
Techniques de codage & Modulation
Possibilités de câblage
FTTH HDSL
ADSL/VDSL
CAP
©2009- 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
©2009- 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 ©2009- Serge Fdida
30
ADSL
E th e rn e t M odem A D S L
P C
L ig n e t é lé p h o n iq u e F iltr e
T é lé p h o n e
©2009- 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 ©2009- 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
F ib r e L o c a l C e n tra l
FTTC SDV C oax M a is o n s /B u re a u x
Giga Ethernet (EFM)
L o c a l C e n tra l
HFC F ib r e
Coax
M a is o n s /B u re a u x
L o c a l C e n tra l
HFC : Protocole 802.14 Coax partagé en Freq. Div. Mux
FTTH
M a is o n s /B u re a u x
©2009- Serge Fdida
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 ©2009- Serge Fdida
34
Bluetooth • PAN: personal area networking • 2.4 Ghz • Industrial support: Bluetooth sig – Ericsson, Nokia, IBM, Intel, etc.
• Caractéristiques : – – – – –
©2009- 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 ©2009- Serge Fdida
36
IEEE 802.11
©2009- 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)
©2009- Serge Fdida
38
Wi-Fi
©2009- Serge Fdida
39
Sécurité dans les réseaux • But : – Identification & Autorisation • Authentification, signature électronique
– Confidentialité • Chiffrement
– Intégrité • Checksum(CRC, MIC), signature électronique
©2009- Serge Fdida
40
802.11 Sécurité • 1er génération Wireless Equivalent Privacy (WEP), définie dans le standard 802.11 • 2è génération , 802.1x architecture (with WEP). • 3è génération , TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), compatibilité matérielle avec WEP, WPA (Wireless Protected Access) • 4è génération, 802.11i + AES, incompatibilité matériel avec WEP, WPA2. ©2009- Serge Fdida
41
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)
©2009- Serge Fdida
42
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" !!! ©2009- Serge Fdida
43
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) ©2009- Serge Fdida
44
Téléphonie Mobile Millions abonnés
1400 1200 1000 800 600 400 200
– Radiocom 2000
• Génération 2 – GSM (1992) – GSM + WAP (2000) – GPRS + WAP (2002)
• Génération 3 – UMTS (2004)
• Génération 4 – HSDPA (2007)
19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02
0
• Génération 1
©2009- Serge Fdida
45
GSM : Système de communication radio mobile • Groupe Special Mobile : 1982 • Global System for Mobile Communications : 1992 • 900Mhz, 1800Mhz, 1900Mhz • Services de seconde génération – – – – –
©2009- Serge Fdida
Voix (circuit) Data (basse vitesse < 9.6kbps, circuit) Facsimile SMS (Short Message Service, paquet) Roaming International
46
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 ©2009- Serge Fdida
47
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
©2009- Serge Fdida
48
Générations • • • • • • • • •
©2009- Serge Fdida
2è génération : GSM 2,5 génération : GPRS 2,9 génération : Edge 3è génération : UMTS – UMTS Release 5 3,5 génération : HSDPA (3G+) – UMTS Release 6 3,7 génération : HSDPA – UMTS Release 7 3,9 génération : HSUPA –UMTS Release 8 4è génération : HSOPA (super 3G) – UMTS Rel 9 4,5 génération : LTE
4949
LTE • Long Term Evolution – Normalisation au 3GPP (septembre 2007) – Commercialisation fin 2009/2010 – 50 Mbit/s sur la voie montante (sur 20 MHz) – 100 Mbit/s sur la voie descendante (sur 20 MHz) – Utilisation de OFDMA – Utilisation du modèle Wi-xx sur les différentes tailles de cellules : de la picocellule (PAN) à la cellule régionale (RAN)
©2009- Serge Fdida
5050
Câblage •
Le réseau départemental et l'irrigation capillaire
ROCADE
E q u ip e m e n t ré s e a u
C o rd o n d e b ra s s a g e
<90m <100m
P r is e R J / 4 5 C â b l e d e d is t r i b u t i o n S ta tio n
©2009- Serge Fdida
- 51 -
Architecture
Relai Relai
RLE
Relai
• Distribuée / Effondrée R LC
R LC
RLC
R LC
RLC
R LC
R o u te u r/C o m m u ta te u r
©2009- Serge Fdida
RLC: Réseau Local Capillaire RLE : Réseau Local d’Entreprise
52
Plan
• • • • • •
Problématique Les réseaux d ’accès Les technologies pour le cœur du réseau Internet et ses évolutions Conclusion Bibliographie & Glossaire
©2009- Serge Fdida
53
Architecture en couches
Chaque couche - définit un service - Implémente un ou plusieurs protocoles - communication homologue
©2009- 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 54
Le cœur du réseau
©2009- Serge Fdida
55
Le Table-Look-up
Y
X
Paquet/Trame A
C o m m u ta te u r /R o u te u r
B
e n -tê te
AX
BY IP : X=Y ATM, X25 : X≠ Y T a b le
©2009- Serge Fdida
56
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
©2009- Serge Fdida
57
Commutation de Trames
Ethernet Frame Relay Niveau 2
@ MAC/DLCI
Niveau 1
©2009- Serge Fdida
58
Routage pur
Niveau 3
@IP
Niveau 2
Niveau 1
©2009- Serge Fdida
59
Taille de la table de routage
©2009- Serge Fdida
Source: http://www.telstra.net/ops
60
Commutateur/Routeur de Label (LSR)
@IP
Niveau 3
Niveau 2 Shim label
@MAC @ ATM, etc. Label Swapping
Niveau 1
+Label Distribution ©2009- Serge Fdida
61
Exemple Label Switching
L2/B A/L1/X
Router
Site B
Site A Router
X
L1/L2/Y
Y
Router
©2009- Serge Fdida
62
Commutation et routage Switching & Routing
Layer 2 Switching
Layer 3 Switching
Layer 3 to Layer 2 mapping
IP switching
©2009- Serge Fdida
Tag Switching
Label switching
Route Server
MPOA NHRP
Layer 3 Routing
Layer 4 Switching
MPLS
Content Switching Content Routing 63
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/ (Intel)
©2009- Serge Fdida
64
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) ©2009- Serge Fdida
65
Overlays Overlay
Réseau(x) d’infrastructure(x) ©2009- Serge Fdida
Steve McCanne
66
Technologies de transmission • • • • • •
Sonet/SDH WDM Réseaux locaux Frame Relay ATM MPLS
©2009- Serge Fdida
67
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 ©2009- Serge Fdida
68
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 • • • • • • • ©2009- 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 69
Hiérarchie SONET Optique Electrique OC-1 STS-1 OC-3 STS-3 OC-12 STS-12 OC-24 STS-24
SDH Optique STM-1 STM-4 STM-8
OC-48
STS-48
STM-16
2.405,38
2.488,32
OC-96
STS-96
STM-32
4.810,75
4.976,64
OC-192
STS-192
STM-64
9.621,50
9.953,28
OC-768
STS-768
STM-256
38.486,02
39.813,12
OC-1536
STS-1536
STM-512
76.972,03
79.626,12
OC-3072
STS-3072
STM-1024
153.944,07
159.252,24
©2009- Serge Fdida - 70 -
Débit binaire (Mbit/s) Conteneur Brut 48,96 51,84 150,34 155,52 601,34 622,08 1.202,69 1.244,16
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 (10-100Mbps) – Fédérateur (1-100Gbps) – MAN (10-100Gbps)
©2009- Serge Fdida
71
Gigabit Ethernet • Construire sur Ethernet... – GEA: Gigabit Eternet Alliance (+100 membres)
• Et ... – – – – – – ©2009- 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 72
Les Interfaces Physiques de base
C
1
0
0 S
S
h
T
i e 2
0
l d 5 m
B
a
s e
P
e
d
C
X1
0
0
1 O
3
C S o M p pF 3 k m
e
o
0 0
p
B 0 t i q
r
d
a
a n
g
e
s e
L
8
B
/ 1
X
F m
M M 5 µ 0m 5 5 0
c
0 8 O
e
M M 5 µ 0m 5 5 0
B
1
m u
0
F m
0 5
B 0
p
a
n m t i q u
s e
S
X
1 o
0 d
1
0
4
0 a
0 g
0 p
0 a
B a s e T e / d é c o
B i r e
a s
s
e U
T T
e
M F 6 2 µ m. 5 2 2 0 / 2 7
C
M
a 1
5
0
t 5 U 0 m
T
P
m
D’autres interfaces sont maintenant disponibles ©2009- Serge Fdida
73
d
P
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
©2009- Serge Fdida
74
Ethernet xGigabit 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) • Emerging Technologies – – – – –
10G EPON (802.3av) 10G-T (802.3an) Ethernet in the Data Center Energy Efficient Ethernet IEEE P802.3ba, 40G et 100G (horizon standard 2010)
©2009- Serge Fdida
75
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 Classes de Service Possibilité de restauration au niveau 3 « Compétition » avec SONET
©2009- Serge Fdida
76
Ethernet First Mile 802.3ah (EFM) • 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-20km
• Procédures d’administration et de maintenance – Indication de panne – Monitoring
• Application – Boucle locale – Câblage bâtiment
• Inclut dans le Metro Ethernet Forum (MEF)
©2009- Serge Fdida
77
Electricité sur Ethernet : 802.3 af
©2009- Serge Fdida
78
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 ©2009- Serge Fdida
79
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 – – – –
©2009- Serge Fdida
port adresse MAC adresse IP autres protocoles IP, IPX, Netbios, ...
80
Les réseaux virtuels RLE
Relai
Relai
RLC
RLC
RLC
©2009- Serge Fdida
Relai
81
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
©2009- Serge Fdida
82
Réseaux Virtuels (ports physiques)
VLAN 1: #1,3 S T A T IO N A
VLAN 2: # 2,4,5
S T A T IO N D
©2009- Serge Fdida
S T A T IO N B
1 5
S T A T IO N C
2
3
4
S w itc h A
S T A T IO N F
83
Réseaux Virtuels (adresses MAC)
S T A T IO N A
S T A T IO N B
S T A T IO N C
VLAN 1 S w itc h A
S T A T IO N D
VLAN 2 S T A T IO N F 3
S w itc h B
S T A T IO N F 1 S T A T IO N F 2
©2009- Serge Fdida
84
Trame Ethernet Octets
6
6
DA
24
SA L/ T
46-1500
DATA
4
FCS
24
OUI Device Id
©2009- Serge Fdida
2
OUI: Organization Unique Id
85
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
©2009- Serge Fdida
86
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 • • • • • •
©2009- Serge Fdida
87
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 ©2009- Serge Fdida
88
Cellule ATM • Transport des cellules • traitement de l'En-tête • translation VPI/VCI • Multiplexage / démultiplexage
• Cellule à l'interface UNI (usager)
V
P b
8 V 4
P
I
V
V 4
C b
a
V
C
I
V
i r t u
y
l o i t s
a Cd
b
( H
e
C
P
a 3
H
e
l
P
a
t h
I d
E
l l
C
P 4
a
l
C
h
I
I i t s
C
©2009- Serge Fdida
i r t u
i t s
I i t s
b
V
a 8
y o
l o c
a
a t e
1
d
d
L T P y b i t
e
r
( I n
p
e
E
r r
f o
r
t s
89
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 ©2009- Serge Fdida
VC VP C ouche P h y s iq u e
90
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 ©2009- Serge Fdida
91
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 aranties ne sont valides que si le trafic est déclaré con ©2009- Serge Fdida
92
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
©2009- Serge Fdida
93
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
©2009- Serge Fdida
94
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 ©2009- Serge Fdida
10
95
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
7
171.69.12.1 data
171.69.12.1 data
171.69
‘Edge’ Label Router réalise Label Routers suivant Longest Match, Ajouter Label Achemine uniquement sur le Label
©2009- Serge Fdida
96
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
©2009- Serge Fdida
97
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
©2009- Serge Fdida
98
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 … ©2009- Serge Fdida
99
« Population » du réseau • Incroyable expansion en taille: – de 4 à – plusieurs millions de noeuds
©2009- Serge Fdida
100
« Population » variée de protocoles
• Pour tout faire!
FTP
ARP
BGP
IPv6 FTP
IP SDP
OSPF HTTP
MIME RSVP ©2009- 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 101
Les technologies
• Apparition de nouvelles technologies – LANs, ISDN, FR, ATM, CDN, Overlays, Wireless, VoIP, MPLS, WIFI, Bluetooth, …
©2009- Serge Fdida
102
Mais … quelques difficultés • … QoS, Multicast, Réseaux actifs, Constellations … • Attention : – Succès industriel ≠ Impact scientifique
• Contraintes fortes de diffusion : – Administration – Economie – Continuité ©2009- Serge Fdida
103
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…
• Normes
ISP régional
– IETF – RFC: Request for Comments
Réseau d’entreprise ©2009- Serge Fdida
104
Le niveau transport • TCP – Fiabilité – Contrôles d'erreur, de flux, d'ordre
• UDP – Vérification des erreurs
• Autres protocoles – Applications spécifiques (haut débit)
©2009- Serge Fdida
105
Une application : Le Web • Mode client-serveur • Accès à des pages d’informations identifiées par des URL • Protocole HTTP • Langage HTML
©2009- Serge Fdida
1
2
1- requête 2- page
106
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 ©2009- Serge Fdida
Sécurité ... Mobilité
Autres X25 107
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 ©2009- Serge Fdida
108
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 » ©2009- Serge Fdida
109
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
©2009- Serge Fdida
110
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
©2009- Serge Fdida
111
Synthèse LAN ACCES FRONTIERE
IP/Ethernet Sans fils, WiFi UTP, Fibre optique Routeurs, LSR
COEUR ATM, Giga Ethernet Commutation IP
©2009- Serge Fdida
112
Synthèse WAN ACCES FRONTIERE
IP/Ethernet xDSL, Radio WiMax Câble, satellites Giga Routeurs, LSR
COEUR Frame Relay ATM, Giga Ethernet SDH WDM
©2009- Serge Fdida
113
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
©2009- Serge Fdida
114
Réseaux sans fils, mobilité et nomadisme
©2009- Serge Fdida
115
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
©2009- Serge Fdida
2003
2004 Source: IDC 8/02
Source: IDC 6/02
116
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 ©2009- Serge Fdida
117
Les catégories de réseaux
PAN WPAN
1m 10 m • WPAN • WLAN • WMAN • WRAN
©2009- Serge Fdida
LAN WLAN
MAN WMAN
RAN WRAN
100 m 1 km 10 km 100 km Wireless Personal Area Network
Wireless Local Area Network Wireless Metropolitan Area Network Wireless Regional Area Network
118
Mobilité et débit Mobilité RAN
Satellite
IEEE 802.22 IEEE 802.16
MAN IEEE 802.16e LAN
PAN
UMTS
GSM
ZigBee 10kbit/s
©2009- Serge Fdida
IEEE 802.11
DECT
Bluetooth
IEEE 802.15
500kbit/s 2Mbit/s 10Mbit/s
UWB 150Mbit/s
Débit
119
Débit Débit par utilisateur
1 Gbit/s
100 Mbit/s
2008 10 Mbit/s
1 Mbit/s
2004 2000 WPAN
©2009- Serge Fdida
WLAN
WMAN
WRAN
120
Mobilité/nomadisme
Cellule P o in t d ’a c c è s
Cellule Point d’accès
Cellule
Point d’accès
©2009- Serge Fdida
Changement intercellulaire Handover-handoff
121
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 ©2009- Serge Fdida
122
Architecture cellulaire
©2009- Serge Fdida
123
Localisation
©2009- Serge Fdida
124
Réseaux ad hoc
©2009- Serge Fdida
125
Capteurs
©2009- Serge Fdida
126
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
©2009- Serge Fdida
127
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 – Virtualisation – Multimédia
©2009- Serge Fdida
128
Monitoring
©2009- Serge Fdida
129
Monitoring : Exemples
©2009- Serge Fdida
130
Traffic Shaping • •
Accès WAN à 2Mbits 2 flux important identifiés : – FTP : Téléchargement hautement prioritaire – SMB: Système de fichier distribué – important mais moins prioritaire
©2009- Serge Fdida
Anarchie = aucune maîtrise des flux Réservation de BW : •¼ pour le SMB •¾ pour le FTP
131
Evolution Data
©2009- Serge Fdida
IP
Voix Data
ATM
Data
FR
Voix
Circuit
SDH
132
Evolution
Data
IP WDM
Voix Data (FR, ATM, …)
©2009- Serge Fdida
ATM/SDH
133
Evolution
Voix
LSR (IP)
WDM
Data (FR, ATM, …)
©2009- Serge Fdida
134
Confiance & Sécurité • • • •
« Cybertrust » « Critical Infrastructure » Sécurité des systèmes d’informations Sécurité des technologies
• Régulation de l’Internet
©2009- Serge Fdida
135
Bibliographie
Bibliographie •Ouvrages généraux Analyse structurée des réseaux James Kurose, Keith Ross Pearson Education, 2008 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 ©2009- Serge Fdida
137
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
©2009- Serge Fdida
138
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
©2009- Serge Fdida
139
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.org Normes ITU http://www.itu.int/home/index.html Normes Ethernet Forum http://www.ethernetalliance.org/ ©2009- Serge Fdida
140
Bibliographie – Revues IEEE Communication Magazine (mensuel) IEEE Network (mensuel) IEEE Wireless (mensuel) Web: IEEE: http://www.ieee.org/ ACM: http://www.acm.org/
©2009- Serge Fdida
141
Merci pour votre attention
©2009- Serge Fdida
142