•RTIP2 : 87
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1
Haut – débit :
Technologie, architecture
et dimensionnement
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SDH, MPLS-TP, PBB-TE
Jacques BAUDRON
iXTEL
Rel 4 - septembre 2018
jacques.baudron@ixtel.fr
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Sommaire
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Avant-propos … 3
Les technologies : circuits et paquets 44
Les technologies par circuits 56
SDH, WDM …
Les technologies par paquets 82
IP, Ethernet …
Les circuits sur paquets 120
ATM, MPLS-TP, PBB-TE …
Les paquets sur circuits 154
POS, GFP, SDH NG …
Qualité de service 164
DiffServ, IntServ, ingénierie, protection …
Synchronisation 248
Synchronous Ethernet, PTP …
Gestion de réseau 269
Software Defined Networking …
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Architecture de réseau 287
Network Planning, protection, VPN …
En bref … 318
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2
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3
Avant propos …
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Internet
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4
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Histoire de coûts
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
5
Élément de réflexion : évolution du coût des terminaisons d’appel
Les coûts des terminaisons d’appel
ont été divisés par 20 en 10 ans …
…qu’est-ce qui a permis cette réduction ?
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Histoire de coûts
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6
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Histoire de coûts
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7
h"p://drpeering.net/white-papers/Internet-Transit-Pricing-Historical-And-Projected.php#
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9
Le « High Frequency
Trading »
•Ordres d’achat/vente passés par
des ordinateurs
•1 000 000 ordres / seconde
•Analyse
Du marché
De l’actualité (« big data »)
Réseau télécom
Réseau très fiable
Latence très faible
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Les technologies par circuits
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10
Submarine cables
• London – Tokyo via Artic:
170 ms instead of 230 ms
• Algorithmic stock market trading:
a difference of a few milliseconds
can gain (or lose…) millions of
dollars
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11
Le « Cloud
Computing »
•Propose tout ou partie des
ressources du réseau ou des
applications
•Puissance de calcul
•Puissance de stockage
Réseau télécom
Réseau très fiable
Latence très faible
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12
Le « Cloud
Computing »
Services à la demande disponibles par Internet
Facturation à l’usage vs amortissement et maintenance d’un système
propriétaire (Opex vs Capex)
Configuration (par opposition à paramétrisation) personnalisée
Services divers
Infrastructures : serveurs, réseaux – IaaS, Infrastructure as a Service
Plate-forme : langages, bases de données – PaaS, Plateform as a
Service
Applications : Traitement, CRM – SaaS, Software as a Service
BPaaS, Business Process as a Service
Daas, Desktop as a Service
Services déployés
Structures propriétaires, Cloud Privé
Structures externes, Cloud Public
Structures mixtes, Cloud Hybrid
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Le « Cloud Computing »
13
IBM - Smarter Computing - 2013
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14
Mobility: BYOD as access technology
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Mobility: BYOD as access technology
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Mobility: BYOD as access technology
Wifi + 4G proposent un réseau mobile efficace
16
Le « Cloud
Computing »
Débit
Coût
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17
Le « Cloud
Computing »
•SaaS – Software as a Service
No licence
Flexibility users, duration …
Software update
No migration
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Gestion
Commerciale
Gestion
humaine
Gestion de
budgets
Gestion de
projets
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18
Le « Cloud
Computing »
•Stockage de données
Tout chiffrer (symétrique possible)
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19
Le « Big data »
•Génération par traitements
informatiques de « découvertes » en
exploitant les liens au sein d’une
quantité gigantesque de données
•Exemple : prédictions
•Applications : extrêmement variées
Risque sanitaire, surveillance, banque,
publicité, risque de paiement …
Réseau télécom
Réseau très fiable
Latence très faible
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20
Une histoire de volume
Préfixes
Le « Big data »
Exemples
106
Méga
3 Mégaoctets
Livre
109
Giga
5 Gigaoctets
Film
1012 Téra
18,75 Téraoctets Bibliothèque du Congrès
1015 Péta
5,6 Pétaoctets
Google en … 2004
1018 Exa
0,2 Exaoctets
Matériel imprimé dans le monde
1021 Zetta
1,8 Zettaoctets
Information en 2011 sur le web
1024 Yotta
Plusieurs (?)
Yottaoctets
Datacenter NSA
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Traffic trend
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Big Data : le « pouvoir » prédictif
21
•PredPol : prédire où et quand vont se produire les délits.
•Élaboré par Jeff Brantingham, anthropologue
•Santa-Cruz, Los Angeles, Charleston, New-York, Kent …
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Traffic trend
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22
Google Flue Trends forecast
Big Data
http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1003581?_ga=1.22680248.2019287056.1398258092
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Traffic trend
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23
Wikipedia forecast
Big Data
http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1003581?_ga=1.22680248.2019287056.1398258092
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Traffic trend
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Science 14 March 2014: Vol. 343 no. 6176 pp. 1203-1205
« THE PARABLE OF GOOGLE FLU: TRAPS IN BIG DATA
ANALYSIS »
24
Big Data
http://www.sciencemag.org/content/343/6176/1203
•Conclusions
Le volume de données n’est pas un garant de fiabilité
Le système s »auto-entretient »
Un ré-étalonnage fonction des données réelles est nécessaire
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Big Data : le « pouvoir » prédictif
25
Bémol : des études relativise les
résultats de PredPol ( «Étude critique d’un
système d’analyse prédictive appliqué à la
criminalité : Predpol® » d’Ismaël Benslimane, de
l’université Joseph-Fourier de Grenoble – juin
2014)
Tout algorithme donne des
résultats similaires voire
meilleurs que PredPol … à
partir du moment où on se
concentre sur les zones à
risques !
http://www.innox.fr/uploads/9/1/8/9/9189649/benslimane.pdf
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Le « Big data »
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Le « Big data »
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Confidentialité et anonymat dans Internet
28
Le cas NSA
Tout état cherche et a cherché de tout temps tout
type d’info => NSA pas unique en son genre
L’ampleur du « buzz » est liée aux moyens mis en
œuvre et à la divulgation
Avant Snowden : « Faut pas être parano ! »
Après Snowden : « LŒil est partout … »
Attention
Tout ce que sait Snowden n’a pas encore été publié
Sa connaissance n’est probablement que partielle
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Confidentialité et anonymat dans Internet
29
Les empreintes
•
Empreintes liées au navigateur : Panopticlick
calcule une « signature » analogue à une
empreinte digitale.
•
Empreintes liées aux usages : nos habitudes nous
identifient
•
Autres ?
Nos empreintes divulguent
notre identité
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Confidentialité et anonymat dans Internet :
empreinte du navigateur
30
•Exemples de paramètres : fuseau horaire, résolution de l’écran, plugins, fonte,
blocage des cookies, version du navigateur …
•La signature se présente sous forme d’un mot.
- 32,32 bits identifient de manière unique un individu parmi 6,65 milliards
- 18 bits permettent une « bonne » identification
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Confidentialité et anonymat dans Internet : empreinte
des usages
•Travaux de Yves-Alexandre de Montjoye, doctorant au MIT
•Empreinte digitale : 12 points de référence
•Empreintes qu’on laisse à l’opérateur : des millions d’enregistrements au cours
de déplacements répétitifs
-Qui on appelle
-Durée des appels
-À quel moment on appelle
-D’où on appelle
-…
-Sur une base de 1,5 millions d’abonnés, 4 points identifient 95% des abonnés
-Autres empreintes : applis smartphone, carte bancaire, titres de transport …
-Empreintes « volontaires » : boutons « J’aime », services sur le Web, e-commerce,
réseaux sociaux …
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Confidentialité et anonymat
dans Internet : les mots de
passe
(insecam.org is a browser for
unprotected cameras
admin:admin
password:123456
…)
shodanhq.com is a search
engine of unprotected connected
objects : webcams, routers, power
plants, iPhones, Wind turbines,
refrigerators, VoiP phones …
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Utilisation des données
Facebook pour des
recherches : autorisation
implicite des utilisateurs
Expérience de « contagion des émotions »
1. Un groupe alimenté par des informations
« optimistes »
2. Un groupe alimenté par des informations
« pessimistes »
3. Analyse des messages émis par chaque
membre des deux groupes
4. Conclusion : il y a contagion
Test de manipulation émotionnelle sur 689 000 utilisateurs anglophones du réseau social début 2012
… sans nécessité de l’assentiment des « cobayes » : conforme avec les conditions d’utilisation
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34
Confidentialité et anonymat dans Internet : les
conditions d’utilisation de Facebook
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35
Big Data et
confidentialité : les
« autorisations »
Android …
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… pour une
application
« Lampe
Torche » !
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Big Data et
confidentialité : les
indiscrétions Gmail
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Confidentialité et anonymat dans Internet
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https://www.microsoft.com/fr-fr/privacystatement/default.aspx?Componentid=pspMainUpdateServicesModule&View=Summary
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Confidentialité et anonymat dans Internet
38
Que faire ?
Hygiène : quelques points à éviter …
Oubli de clé usb, PC sur lieu public
Mots de passe communs entre applis sensibles ou pas
Ouverture de documents en lieux publics
Accès Internet sensibles et non protégés depuis
Hotspot
Discussions professionnelles en lieux publics
Mots de passe sur Post-It ou faciles à deviner
…
Chiffrement
Seule solution identifiée à ce jour
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Confidentialité et anonymat dans Internet
39
Chiffrement
Symétrique :
Même clef pour lire et écrire
Utilise en général un générateur de nombre aléatoires
Technique pour casser : déceler des séquences où
l’aléa serait éventuellement pris en défaut (FFT …)
Asymétrique :
Deux clefs : clef publique / clef privée réunies par leur
produit
Technique pour casser : décomposer le produit en
facteurs premiers, ce que les moyens informatiques
actuels rendent impossibles opérationnellement
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40
Confidentialité dans Internet :
les mots de passe
Résistance d’un mot de passe :
1. Il est essentiel d’atteindre au
moins 12 caractères.
2. Il est essentiel de changer
fréquemment de mot de passe.
3. Il est essentiel d’utiliser un mot
de passe dédié à chaque
application sensible.
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Types de trafic
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41
• Élastique
– Il n’y a pas de lien entre le rythme d’arrivée des
informations et le rythme de restitution
• Synchrone
– Le rythme de restitution des informations est
identique au rythme d’arrivée
• Interactif
– L’information présentée au réseau doit être
restituée au plus vite
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Types de trafic
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42
Défaut affectant le trafic
synchrone : les variations de
délai déforment le signal
Défaut affectant le trafic
interactif : un délai trop
important décale le signal
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Types de trafic
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
43
En bref
Très forte croissance du trafic
Réseaux virtuels, infrastructures externalisées, clouds
Très forte augmentation du besoin en qualité
Forme du trafic de moins en moins centralisée
Impact des smartphones
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
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44
Les technologies
Circuits et paquets
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Les technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Technologies
télecoms
Technologies
informatiques
45
• Multiplexage de circuits
• Multiplexage de paquets
• Facturation
• Ouverture
Routes
prédéterminées
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Paquets
autonomes
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Technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
46
Les principes des réseaux télécoms et informatique
Telecom
Informatique
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Les technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Multiplexage dans les équipements : établissement d’une connexion
Équipements en mode circuits :
une matrice prévoit toutes les
connexions
Équipements en mode paquets :
un bus relie les entrées aux
sorties
Les connexions sont établies au
sein de la matrice
Les connexions sont établies en
indiquant le port de sortie
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47
Les technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Multiplexage dans les équipements : « scalabilité »
Quelle est la
conséquence du
doublement des
ports ?
Mode circuits : la taille de la
matrice est quadruplée
Mode paquets : la fréquence
de travail est quadruplée
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48
CAPEX : le coût
d’acquisition d’un
équipement en mode
circuits est plus élevé
qu’en mode paquets
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Les technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Évolution du réseau
Quelle est la
Mode circuits : on connecte le
conséquence de
nouveau site à tous les autres
l’ajout d’un site ?
Mode paquets : on informe les
autres sites
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49
OPEX : le coût
d’administration du réseau
est plus élevé en mode
circuits qu’en mode
paquets
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Les technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Évolution du réseau
Quelle est la
conséquence
d’un pic de
trafic ?
Mode circuits : le réseau ne
sait pas l’absorber
50
0PEX : le réseau
paquets est plus souple que
le réseau circuits
Mode paquets : le pic est
absorbé
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Technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
51
Technologies à base de circuits
51 2018
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
52
Technologies à base de paquets
52 2018
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Technologies
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Technologies par paquets
53
<<<< Ordres de grandeur pour fixer les idées >>>>
Le poids du sur-débit :
Taille « fréquente » du sur débit : 100 à 120 octets
Taille « fréquente » des données : 30 % 1500
octets, 10 % 500 octets et 60 % 50 octets
de 15 à plus de 20 % de sur
débit
=>
Histogramme de la taille des paquets
Source : http://www.coverfire.com
Le poids du taux de charge maximum (synchro,
exploitation …) :
Varie de 60 à 80 % suivant les sources (CISCO, ATM…)
=>
de 20 à 40 % de « garde »
⇒ On ne peut utiliser qu’une
partie de la bande passante :
entre 50 à 70 % d’utilisation effective
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http://www.math.ist.utl.pt
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Circuits et paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
54
• Autonomie du
paquet pour
trouver sa route
Résultats
identiques
Routes
identiques
Algorithmes
identiques
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Circuits & paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Le mode « circuits »
Impose de matérialiser toutes les
connexions
=> coût d’acquisition du
matériel
Impose de gérer toutes les connexions
=> coût de possession du
matériel
Ne permet pas de soulager un circuit
trop chargé vers un autre moins
sollicité
=> manque de souplesse
Impose un nouvel établissement de
circuit en cas de coupure
=> mécanismes de protection
Le mode « paquets »
Impose un en-tête lourd
=> pénalise le taux d’utilisation
de la bande passante
Règles de routage identiques pour tous les
paquets
=> concentre le trafic sur
quelques routes
Route non déterministe
=> délai de transit non maîtrisé
Mais …
Mais …
Permet de gérer les routes suivies
Matériel simple
=> pas de congestion
Circuits dédiés
=> coût d’acquisition
Souplesse d’utilisation de la bande passante
=> maîtrise du délai de transit
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=> coût de possession
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55
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
56
Les technologies par circuits
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Les technologies par circuits
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Caractéristiques communes aux technologies par circuits
Les circuits doivent être établis avant tout envoi d’information
Les ressources sont réservées qu’il y ait du trafic à transporter ou
pas
Le délai de transmission est déterministe (pas de congestion)
Types de technologies par circuits
Réservation d’intervalles de temps : TDM (Time Division Multiplexing)
•SDH (Synchronous Digital Hiearchy), PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) …
Réservation de longueurs d’onde : WDM (Wavelength Division Multiplexing)
•DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), CWDM (Coarse Wavelength
Division Multiplexing)
Les circuits sur paquets : les routes suivies par les paquets sont pré-établies,
avec possibilité de réservation de la bande passante.
•MPLS, ATM, PBB=TE
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les technologies par circuits
58
Both TDM and xWDM
• reserve bandwidth when there is no traffic
• are point to point connections
TDM: Time Division Multiplexing
DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing
CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing
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Les technologies par circuits
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59
Les technos TDM
TDM : Time Division Multiplexing
125 µs
Mot de verrouillage de
trame
Time slot
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Les technologies par circuits
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60
Les technos TDM
La suite de « 0 » et de « 1 »
est découpée en trames dont
le début est repéré par une
suite particulière, le mot de
verrouillage de trame
125 µs
…
0110100010111010010110101001011101001010110101001011010001010101001011010001010101110101
…
…
…
Verrouillage
de trame
Informations
de gestion
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Les technologies par circuits
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
61
Les technos TDM : la mesure de qualité
Trame de 125 µs
Un calcul sur
les « 0 » et
« 1 » sur
chaque trame
est effectué.
Le résultat est envoyé avec la trame
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Le même calcul est
réalisé en sortie
La comparaison des
résultats permet de
détecter une éventuelle
altération de l’information
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Les technologies par circuits
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les technos TDM
Un réseau hiérarchique : regroupement des
flux pour diminuer le nombre de connexions à gérer
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Quatre
connexions
à gérer
Deux
connexions
à gérer
Une seule
connexion à
gérer
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62
SDH
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les motivations et les
mécanismes de base de la SDH
Flexibilité
Souplesse d’établissement des
connexions
63
Démultiplexage par
pointeur
Exploitation centralisée
Réduction des
coûts
Ouverture du
marché des
télécoms
Qualité de
service
Coûts de possession
Coûts d’acquisition
Normalisation
Interconnexion des réseaux et
des réseaux
Immunité aux défauts réseau en
moins de 50 ms
Surveillance du signal transporté
et des ressources de transport
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Mécanismes d’auto
cicatrisation
Mesures de qualité
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Les technologies par circuits
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les technos TDM : SDH et le « Virtual Container »
64
Payload
Virtual Container
Overhead
Overhead: Bir Error Rate, management
functions …
No source or destination addresses.
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Les technologies par circuits
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Les technos TDM : SDH et SONET
SONET (US)
Débits
SDH (ITU-T)
OC-1
52 Mbit/s
OC-3
155 Mbit/s
STM-1
OC-12
622 Mbit/s
STM-4
OC-48
2.4 Gbit/s
STM-16
OC-192
10 Gbit/s
STM-64
OC-768
40 Gbit/s
STM-256
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65
1 x VC-4 = 63 x VC-12
ou
1 x VC-4 = 3 x VC-3
ou … toute combinaison
STM – n = n x VC-4
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Les technologies par circuits
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les technos TDM : SDH
2 Mbit/s
POH
VC-12
66
x 63
VC-4
POH
34 Mbit/s
POH
POH
VC-3
x3
Payload
VC-4
140 Mbit/s
POH
SOH
VC-4
VC-n : Virtual Container= 1 path + 1 POH
AU-4 : Administrative Unit= 1 VC-4 + pointer
TU-12 or TU 3 : Tributary Unit= 1 VC-12 or VC-3 + pointer
POH : Path OverHead
SOH : Section OverHead
STM : Synchronous Transfer Mode
Multiplex Section (MS) : fiber between equipments
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STM-n
SOH
n : quantity of VC-4
STM - 1 155 Mbit/s
STM - 4 622 Mbit/s
STM – 16 2,5 Gbit/s
STM – 64 10 Gbit/s
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SDH
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
67
La trame STM-1
270 columns
9 columns
A1
Regenation
Section
OverHead
Pointer
Multiplex
Section
OverHead
A1
A1
B1
A2
A2
E1
D1
H1
A2
D2
H1
H1
H2
H2
H2
261 columns
J0
Z0
Z0
F1
J1
D3
B3
H3
H3
H3
B2
K1
K2
G1
D4
D5
D6
F2
D7
D8
D9
H4
D10
D11
D12
F3
S1
Z1
Z1
Z2
Z2 M1
E2
x
x
VC-12
C2
VC-4
payload
K3
N1
Media dependant use
(radio-link, satellite)
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SDH
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
68
La trame STM-n
First SOH
for STM-n
frame
Not used
SOH
pointer
Payload
SOH
SOH
pointer
Payload
SOH
SOH
pointer
Payload
SOH
SOH
pointer
Payload
SOH
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Les technologies par circuits
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Les technos TDM : SDH
69
Bande passante permanente :
•
•
VC-4
Consommation
Temps de latence faible et constant =>
garantie de qualité
7 x VC-4 =
1 Gbits/s
STM - n
Débits :
•
•
•
STM-n, composé de n fois 155 Mbit/s
n = 1, 4, 16, 64, 256, soit de 155 à 40 Gbit/s
Canaux 155 Mbit/s (VC-4) structurés en 63
fois 2 Mbit/s
Génération de débits composites par
combinaison des canaux
7 x 155 = 1 Gbit /s, 5 x 2 Mbit/s = 10 Mbit/s …
Configuration
Alarmes &
status
Surveillance du signal transporté :
•
•
•
Surveillance permanente de tous les signaux
Dégradation détectée en moins de 500 µs
Protection contre les coupures en 50 ms
Gestion centralisée du réseau :
•
Établissement des conduits et récupération
des alarmes centralisés
Surveillance du signal
Route de secours
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
70
Les technos TDM : SDH
SDH equipment architecture
HO path en transit
VC-4
STM-n
Protection de HO path
HPC
LPC
LO path en transit
VC-12
ou
VC-3
Protection de LO path
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2 Mbit/s
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71
Les technos TDM : SDH
Management center
Configuration
Management
Information Base
Alarms
SDH Network Management
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Les technos TDM : SDH
72
Request for a
connection from
A to D
Routes calculation
Network
Management
Login to each equipment and
configuration
Equipment
Management
C
B
D
A
G
E
F
Network Management and Equipment Management
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Les technos TDM : SDH
73
Exploitation
MCF :Management Communication Function
SEMF :Synchronous Equipment Management Function
DCC :Data Communication Chanel
NE :Network Element
MO :Managed Object
A :Agent
ECC :Embedded control channel
Q3
CMIP :Common Management Information Protocol
SNMP :Simple Network Management Protocol
Octets D1 à D12 :
QEcc ou DCC
CMIP ou SNMP
MCF
SEMF
A
MO
MO
Communication functions
MCF
MCF
SEMF
MO
SEMF
SEMF
A
A
MO
Functional blocs
MO
MCF
A
MO
MO
MO
Functional blocs
Functional blocs
Network Element
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Les technos WDM
74
• Comme en TDM, la ressource point à point est réservée en
permanence
• Le multiplexage ne s’effectue pas suivant les intervalles
de temps, mais suivant les longueurs d’onde
DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing
CWDM : Coarse Wavelength Division Multiplexing
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Les technologies par circuits
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75
Les technos WDM
Le démultiplexage des longueurs d’onde
λ1 λ2 λ3
λ3
λ2
λ1
Gradient
d’indice
Réseaux de diffraction
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Les technologies par circuits
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76
Les technos WDM
Un anneau
optique
OADM
OADM
OADM
OADM
OADM : Optical Add & Drop Multiplexer
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77
Les technos WDM
Fibres
Les brasseurs
optiques
Lentilles
La configuration des
miroirs permet de diriger
chaque longueur d’onde vers
le port qui lui est attribué.
Miroirs orientables
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Les technologies par circuits
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
78
Les technos WDM
Fibre
1
Fibr
e2
Les brasseurs optiques
Fibre
1
Fibr
e2
l1
l2
l3
l1
l2
l3
l4
l4
l1
l2
l3
l1
l2
l3
l4
l4
l1
l2
l3
l4
l1
l2
l3
l4
Fibr
e4
Fibre
3
Fibr
e4
Convertisseur de
longueurs d’onde
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Fibre
3
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Les technologies par circuits
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79
Submarine cables
• Up to 8000 m depth
• 8 fibre pairs
• 10G, 40G & 100G channels
• More than 10000 km
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Les technologies par circuits
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80
L’optique non guidée - Laser network
• A few nanoseconds faster than
optical fiber
• Useful with HFT
NYSE – NASDAQ (56 km, 0,18 ms)
Chicago – NYC (1200 km, 4,13 ms)
• Carrier grade availability 99,999
over 10 km
• Sensiblement moins dépendant de
la météo que les technologies sans
fil
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Les technologies par circuits
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81
Les technologies par circuits en bref …
Définition et mise en œuvre abouties
Exploitation, protection, synchronisation
Qualité de service effective grâce à
La maîtrise du temps de transit
La maîtrise des routes suivies
Très adaptés au trafic fortement prioritaire
Souplesse limitée
Débits figés, hiérarchie télécom
Pré-établissement des routes indispensable
Non adapté au trafic « best effort »
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Les technologies par paquets
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Les technologies par paquets
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Deux familles étudiées ici :
85
Ethernet
>> Les machines sont repérées par la référence du port
physique de leur interface connectée au réseau (adresses
« MAC » de niveau 2)
>> Les commutateurs dressent une table adresse <-> port de
sortie à partir des adresses sources présentes dans les
trames Ethernet (auto-apprentissage) ou par écriture
explicite
>> Le port de sortie des trames se lit directement dans ces
tables
IP
>> Les machines sont repérées par des adresses logiques
(adresses « IP » de niveau 3) données par le fournisseur
d’accès à Internet
Dans les deux cas
l’information utilisée
pour l’acheminement est
l’adresse du destinataire
(à la différence de ATM et MPLS
qui utilisent un numéro de route
prédéfinie)
>> Les routeurs possèdent la liste des chemins possibles
(Routing Table) établie par récupération des
informations des autres réseaux (protocole BGP) par
calcul interne (OSPF par exemple) ou écriture explicite
>> Le port de sortie des paquets se détermine après calcul de la
« meilleure » route
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L’adresse IP est donnée par le réseau …
86
IP
… dès qu’une machine se connecte
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Les technologies par paquets
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ICANN
Adresses IP
87
RIR
IANA
Regional Internet registry
LIR
LACNIC
APNIC
LIR
LIR
RIPE
LIR
ARIN
Local Internet registry
AFRINIC
LIR
LIR
Internet Corporation for Assigned Names and Numbers
Internet Assigned Numbers Authority
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RIR
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IANA functions contract
89
http://www.ntia.doc.gov/print/press-release/2012/commerce-department-awards-contract-management-key-internet-functions-icann
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90
Serveurs DNS
Base de données répartie assurant la correspondance
nom de domaine <-> adresse IP
Buts :
Le nom de domaine ne change pas, même quand l’adresse
IP change
Le nom de domaine est plus facile à mémoriser
La table n’a pas strictement besoin d’être unique,
C’est le seul moyen pour assurer la cohérence
Serveurs DNS alternatifs
Décentralisés ou centralisés
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Serveurs DNS
Serveur faisant
autorité (500 ko)
Serveur récursif
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Serveurs DNS
Noms de domaine
Structure hiérarchique
Racine
Top Level Domain (TLD)
Domaine de premier niveau
Domaine de deuxième niveau
.
org, com, fr, eu …
sncf, wikipedia, google, apple …
fr …
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Serveurs DNS alternatifs
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Deep Web & Dark Web
• Deep Web :
– Partie du Web non répertoriée par les
moteurs de recherche (70 % ! )
• Dark Web :
– Partie du Web inaccessible par des
moyens conventionnels
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Adresses IP
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Deep Web & Dark Web
Les moteurs de recherche échouent
Pages dynamiques créées par des requêtes HTTP
Sites refusant explicitement les moteurs de recherche (CAPTCHA …)
Pages non liées à d’autres
Sites protégés par Login/Password
Sites non HTML
Sites injoignables par les infrastructures Internet
TLD (Top Level Domain .com, .fr, .org …) dans DNS alternatifs
Darknet : sites accessibles par uniquement par TOR, I2P (Invisible Internet Project) ou
Freenet
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DNS
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DNS
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Route
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Proxy
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Masquage de son adresse :
TOR, the onion router
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100
Adresses IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
The Onion Router
But : rendre anonyme les adresses IP
Introduit en 2002
Rend l’adresse IP de la source anonyme
Développé par US NAVAL RESEARCH LABORATORIES
Chemins aléatoires où un chiffrement est réalisé depuis la source jusqu’à
chaque nœud
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101
Adresses IP
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Masquage de son adresse :
TOR, the onion router
102
L’adresse IP source est changée dans chaque routeur TOR
Les routes changent régulièrement (de l’ordre d’une minute)
Chiffrement entre origine et chacun des routeurs => chaque routeur ne
connaît que son prédécesseur et son suivant et ne sait pas déchiffrer le paquet
en transit (oignon)
Au minimum 3 routeurs par route
Attention ! La partie entre le dernier nœud TOR et le site destination n’est pas chiffrée => les mails en
clair par exemple révèlent l’identité de la source !
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Adresses IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
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TOR, quelques limites
Le lien entre le dernier routeur TOR et le site n’est pas chiffré
L’adresse IP reste masquée mais …
… le contenu du message est en clair
La lecture de mail peut par exemple casser l’anonymat => chiffrage du contenu
recommandé !
Le nœud de sortie peut appartenir par un tiers … indiscret
Certaines contenus (Flash, javascript …) révèlent les adresses IP
Certains utilitaires (Tortilla de CrowdStrike) permettraient à TOR de passer
outre cette limite
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Dark web : hidden services
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Adresses IP
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Dark web : hidden services
Les adresses IP de la source et de la destination sont anonymes
Pas de véritable fonction DNS mais une table des sites
Table de sites « .onion » référencés par une clef de chiffrement dans une
« Distributed Hash Table »
Exemples : http://zbnnr7qzaxlk5tms.onion/ - Wiki Leaks,
http://silkroadvb5piz3r.onion/silkroad/home - Silk Road Marketplace …
Client et service se rencontrent dans un « rendezvous point »
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Adresses IP
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Dark web : hidden services
1 - A hidden service calculates its key pair
(private and public key, asymmetric
encryption).
6 - It then uploads the hidden service
descriptor to a distributed hash table
(DHT).
2 - Then the hidden service picks some
relays as its introduction points.
7 - Clients learn the .onion address from a
hidden service out-of-band. (e.g. public
website) (A $hash.onion is a 16 character
name derived from the service's public
key.)
3 - It tells its public key to those
introduction points over Tor circuits.
4 - After that the hidden-service creates a
hidden service descriptor, containing its
public key and what its introduction points
are.
8 - After retrieving the .onion address the
client connects to the DHT and asks for
that $hash.
5 - The hidden service signs the hidden
service descriptor with its private key.
9 - If it exists the client learns about the
hidden service's public key and its
introduction points.
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Adresses IP
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Dark web : hidden services
10 - The client creates a introduce
message, containing the address of the
rendezvous point and the one-time secret,
before encrypting the message with the
hidden service's public key.
11 - The client sends its message over a Tor
circuit to one of the introduction points,
demanding it to be forwarded to the
hidden service.
12 - The hidden service decrypts the
introduce message with its private key to
learn about the rendezvous point and the
one-time secret.
13 - The hidden service creates a
rendezvous message, containing the onetime secret and sends it over a circuit to
the rendezvous point.
14 - The rendezvous point tells the client
that a connection was established.
15 - Client and hidden service talk to each
other over this rendezvous point. All traffic
is end-to-end encrypted and the
rendezvous point just relays it back and
forth. Note that each of them, client and hidden
service, build a circuit to the rendezvous point;
at three hops per circuit this makes six hops in
total.
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107
Adresses IP
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Dark web : qu’y trouve-t-on, qui
trouve-t-on ?
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Adresses IP
IPv6 Header
IPv4 Header
Version
IHL
Type of Service
Identification
Time to
Live
109
Total Length
Version
Flags
Traffic Class
Fragment
Offset
Payload Length
Protocol
Header Checksum
Flow Label
Next
Header
Hop Limit
Source Address
Source Address
Destination Address
Options
Source : Cisco
Legend
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Padding
- field’s name kept from IPv4 to IPv6
- fields not kept in IPv6
- Name & position changed in IPv6
Destination Address
- New field in IPv6
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Routage IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
• Le réseau est structuré en sous réseaux (Autonomous
System) : ensembles de nœuds connexes sous une
administration commune
• Routage entre routeurs d’un même AS : Interior Gateway
Protocol – OSPF, IS-IS
• Routage entre AS : Border Gateway Protocol. BGP : protocole
d’échange d’informations de routage entre AS.
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110
Routage IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
111
LISP:
Problem: routing table size
A solution: splitting Endpoint Identifier (EID) and Routing
LOCators (RLOC)
RLOC: core networks
EID: border networks. Autonomous System without transiant traffic or
local network
LISP: tunnelling through core network Ingress Tunnel Router (ITR)
to Egress Tunnel Router (ETR)
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Routage IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
NAT : Network Address Translation
Adresse IP publique
Internet
Adresses IP privées
Réseau
local
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Routage IP
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
NAT : Network Address Translation
113
Source : www.figer.com
Le « port forwarding » permet à une adresse
privée d’être visible de l’extérieur
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Les technologies par paquets
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Ethernet
114
Ethernet :
les origines
1973
Robert Metcalfe
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Les technologies par paquets
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Ethernet
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Les technologies par paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Ethernet : Spanning Tree Protocol
116
Le spanning
tree protocol
But : empêcher une
trame de tourner sans
fin
Moyen : ignorer les
liens qui créent des
anneaux
Utilisations autres :
Répartition du
trafic en présence de
plusieurs réseaux virtuels
VLAN
Protection en
quelques secondes grâce à la
version rapide RSTP
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Routing & Switching
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
117
Comment un paquet choisit-il le port
par lequel il va sortir du nœud ?
o Calcul de route … «
routing »
Routeur IP ( niveau 3 )
Switch Ethernet ( niveau 2 )
o Lecture de table … «
switching »
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Switch ATM ( niveau 2 )
Switch MPLS ( niveau … 2,5 )
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Routing & Switching
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« Routing » ou « switching » : le but est de trouver le port de
sortie en fonction des informations d’acheminement
Routing …
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… switching
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118
Les technologies par paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
119
Les technologies par paquets en bref …
Définition et mise en œuvre universellement diffusées
Réseaux standardisés
Connexions Ethernet et pile IP nativement présentes dans toute
machine
Autonomie d’acheminement
Commutation Ethernet comme routage IP s’adaptent aux
évolutions du réseau
Souplesse totale
Mutualisation de la bande passante
Transporte tout débit
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120
Les circuits sur paquets
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Les circuits sur paquets
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121
Mode datagramme
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Les circuits sur paquets
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122
Mode connecté
Les paquets suivent des routes prédéfinies dans le réseau
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Les circuits sur
paquets
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Les modes de transfert
123
Mode datagramme
• On ne connaît pas la route
• Deux paquets d’une même communication ne suivent pas
forcément la même route
• On ne sait pas si les paquets arrivent
Mode connecté (1)
• On ne connaît pas la route
• Deux paquets d’une même communication ne suivent pas forcément
la même route
• On est prévenu de l’arrivée des paquets
• Il y a établissement d’une connexion avant le transfert de données
Mode connecté (2)
• La route est figée
• Il y a établissement d’une connexion avant le transfert de données
Mode circuit
• La route est figée
• La bande passante est réservée
• Il y a établissement d’une connexion avant le transfert de données
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Les circuits sur paquets
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124
Les modes de transfert
Mode datagramme
§
Les informations ne sont envoyées que si nécessaire
§
Les paquets trouvent d’eux-mêmes leurs routes (IP)
§
Multiplexage statistique
§
Exemple : Internet
Mode connecté (1)
§
Il n’y a pas de route figée, mais un dialogue de bout en bout pour s’assurer de la bonne
transmission des informations (TCP)
Mode connecté (2)
§
Une route est établie préalablement à tout transfert de données, sans nécessité de
réservation de bande (ATM, MPLS). Egalement nommés circuits sur paquets.
Mode circuit
§
Un « tuyau » est réservé en permanence
§
Qu’il y ait du trafic à passer ou pas
§
Le débit est fixe
§
Le tuyau doit exister avant l’envoi des informations
§
Exemple : voix téléphonique à 64 kbit/s, liaison louée à 2 Mbit/s, SDH …
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Les circuits sur
paquets
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
126
But : maîtriser les routes empruntées par les paquets
Abandon des protocoles de routage autonome fonction de
l’adresse destinataire
Abandon auto-apprentissage dans les tables de
commutation
Acheminement des paquets suivant des routes pré-calculées
Technologies :
ATM
Cellules de 48 octets plus 5 d’entête
Numéro de route préétablie figurant dans l’entête
MPLS-Transport Profile
Insertion dans un paquet IP d’un « label » porteur
d’un numéro de route préétablie
PBB-TE
Réseau Ethernet dont les tables de commutation sont précalculées
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Les circuits sur paquets
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ATM
127
Train continu de cellules de
tailles identiques et courtes :
53 octets dont 5 d’overhead
… l’overhead contient la
référence d’une route
pré-calculée
27 cellules
Toutes les 27 cellules, une cellule
d’exploitation (OAM) est envoyée
(Physical layer-operations and maintenance)
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Une cellule reste vide
quand il n’y a pas
d’information à envoyer
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Les circuits sur paquets
ATM
Header : 5 octets
Données : 48 octets
GFC = Generic Flow Control (4 bits)
VPI = Virtual Path Identifier (8 bits UNI) or (12 bits NNI)
VCI = Virtual channel identifier (16 bits)
PT = Payload Type (3 bits)
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Référence de la
route à
emprunter
La validité du « HEC »
permet de détécter le début
de la cellule.
CLP = Cell Loss Priority (1-bit)
HEC = Header Error Correction (8-bit)
UNI = User to Network Interface
NNI = Network to Network Interface
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
ATM
AAL 5 : ATM Adaptation Layer 5
Bourrage pour
obtenir n x 48 octets
Données (de 1 à 65 535 octets)
N x 48 octets
CPCS-UU : 1 octet
Common Part Convergence
Sublayer : User-User
Indication
CPI : 1 octet
Common Part Indicator
Len : 2 octets
Longueur du champ
CRC : 4 octets
Cycling Redundancy Check
Ajout des 5 octets de header ATM
A la réception :
• les paquets sont mémorisés jusqu’à ce que le l’indicateur PTI
dans l’overhead de cellule passe de 0 à 1
• Le calcul de CRC est alors effectué
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Virtual Path, Virtual Circuit
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ATM
130
Virtual Circuit
Virtual Path
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Support physique
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ATM switch
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
ATM
131
VC switch/cross connect
VPI #3
VPI #1
VPI #2
VP switch/cross connect
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VPI #5
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Les circuits sur paquets
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MPLS
132
• MultiProtocol Label Switching
• Principes
– Définition de routes dans le réseau
• LSP, Label Switched Path
– FEC, Forward Equivalence Class : Association de
critères de regroupement pour chaque LSP
• Adresse de destination, qualité de service, client, port
entrée dans le réseau …
• Informations mémorisées dans la LIB, Label Information
Base
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Les circuits sur paquets
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MPLS
133
• Principes (suite)
• MPLS est de niveau 2,5 dans le modèle OSI
• Les LSPs permettent de proposer des
réseaux privés virtuels, les VPNs
– Niveau 7 : SSL (Rappel)
– Niveau 3 : IPSec (Rappel)
– Niveau MPLS : construits sur des LSPs
• L3VPN : LSP niveau 2 pour IP
• L2VPN : LSP niveau 2 pour Ethernet – « pseudowires »
• VPLS : Virtual Private LAN Service. LSP niveau 2 pour LAN
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS
134
• PE (Provider Edge Router)
et P (Provider Router)
• CE (Customer Edge Router)
routeur privé
relié à un PE
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS
135
• Création des LSPs
– Automatique
• LDP, Label Distribution Protocol Simple, Fréquent pour VPN
• RSVP-TE, Ressource Reservation Protocol with Traffic
Engineering. Plus complexe, mais devient nécessaire
• Mixte : LDP établi dans des LSP RSVP. Tendance ?
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS : création des LSPs avec RSVP-TE
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136
Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS : création des LSPs explicite
137
• Création des LSPs
– Explicite
• Les chemins suivis par les LSPs sont calculés « Off Line » puis
chargés
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS
138
Le label
AT
M
IP
S’applique à tout type de
protocole. IP, ATM
Frame
Relay
LSP1
Réseau
MPLS
LSP2
LSP3
Les labels
Label : VPI/VCI pour ATM
GFC
Label : Inséré entre les
niveaux 2 et 3 pour
IP (shim label)
VPI/VCI
PTI CLP HEC
Data
Label
20 bits
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ATM
Data
L3
QOS
SHIM
S
L2
PPP, packet over
SDH, 802.3
TTL
3 bits1 bit8 bits
S est à 1 si c’est le dernier
label de la pile
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS
139
MPLS : aggrégation des LSP
Les labels sont empilés/désempilés pour former un
réseau hiérarchique
LSP C
LSP D
LSP B
LSP A
POP B
PUSH C
PUSH D
PUSH B
PUSH A
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POP A
POP D
POP C
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Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS : aggrégation des LSP
140
Constitution d’un
réseau
hiérarchique de
LSP
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Les circuits sur paquets
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PBB - TE
141
Ethernet : la simplicité retrouvée …
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Les technologies par paquets
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Gigabit Ethernet
142
Utilisation d’Ethernet dans le très haut débit
• Technologie
– Dominante en LAN
– Bon marché
– Très flexible
• Débits en forte croissance depuis 25 ans
• Se retrouve dans les réseaux d’interconnexion
– Intérêt : Ethernet de bout en bout
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Les technologies par paquets
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Gigabit Ethernet
143
Ethernet : réseau sans connexion
•Les paquets sont envoyés dans le
réseau avec les adresses source et
destinataire
•Les ponts dirigent les paquets en
fonction d’une table adresse destination
-> port de sortie
•Cette table se construit grâce à la
présence de l’adresse source
•Quand une adresse n’est pas
renseignée, le paquet est diffusé
sur tous les ports
•Il faut empêcher les paquets de
tourner indéfiniment
•Nouveau besoin : transport de tout
type de trafic
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Taille de la table
Quantité de trafic
généré
Spanning Tree Protocol
Trafic sensible
Au délai
À la variation du délai
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Les technologies par paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Ethernet
144
Évolution 1 : les VLAN
802.1q
Permettent de ne pas mélanger les domaines de
diffusion
Permettent de transporter les informations de
qualité
Permettent d’isoler les flux entre VLAN
Sont réalisés en ajoutant un identifiant numéro de
VLAN inclus dans un champ de 4 octets (le « tag »)
4096 VLAN possibles
Problème de quantité de VLAN
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Ethernet
145
Évolution 2 : le « double tagging », ou « q-in-q »
802.1ad
Englobe le VLAN dans un deuxième VLAN
Permet la constitution de 4096 groupes de VLAN
Très adapté au réseaux inter-entreprise
Pas adapté aux réseaux d’opérateurs d’opérateurs
4096 largement insuffisants
OK pour réseaux entreprise
Problème de quantité de flux
transportés pour opérateur
d’opérateurs
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Ethernet
146
Évolution 3 : le «MAC-in-MAC »
IEEE 802.1ah, Provider Backbone Bridging, PBB
Évolution destinée aux opérateurs
Idée de base :
L’opérateur construit un réseau Ethernet entre ses
points de connexion
L’opérateur encapsule dans ses trames le trafic à
transporter
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Ethernet
147
Évolution 4 : le «MAC-in-MAC Traffic Engineering »
IEEE 802.1Qay , Provider Backbone Bridging PBB-TE
Évolution orientée connexion
But : remplacer technos de type SDH
Orienté connexion :
Abandon du routage autonome
Abandon du spanning tree protocol
Abandon de l’autonomie dans l’acheminement des paquets
Pré-établissement des routes
Opérateur :
Fonctions OaM
Fonctions de protection
Transport de la synchronisation
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Gigabit Ethernet
148
Implantation
VLAN 802.1q
4096 VLAN max
Q-in-Q 802.1ad (Provider Bridge Network)
Encapsulation de VLAN dans d’autres VLANs
MAC-in-MAC 802.1ah (Provider Backbone Bridging)
Encapsulation de la sous-couche MAC à l’intérieur d’une autre
sous-couche
PBB - TE 802.1Qay (Provider Backbone Bridging – Traffic Engineering)
Orienté connexion : routes pré-programmées (TE Service
Instances TESI)
Plus de Spanning Tree Protocol ni de flooding/broadcasting
Plus d’apprentissage MAC
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Gigabit Ethernet
149
Provider Backbone Bridging : 802.1 xx
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Les technologies par paquets
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Gigabit Ethernet : Provider Backbone Bridge
Source : Understanding Military-Grade Optical Ethernet Networks - vsharma87/milcom10-t10-optical-ethernet-sharma-davari-2010-11-01
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150
Les circuits sur paquets
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PBB - TE
PBB : le transport des trames se fait par encapsulation (« MAC in MAC »)
PBB-TE : les tables de commutation sont dictées par l’opérateur
Abandon de l’apprentissage automatique des tables
Abandon du « flooding » quand les adresses sont inconnues
Abondon du Spanning Tree Protocol
Le conduit ainsi établi
s’appelle le Traffic
Engineering Service Instance
(TESI)
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151
Les circuits sur paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
MPLS TP ET PBB – TE
152
Adaptation de MPLS et du Gigabit Ethernet aux besoins
opérateurs
L’ « environnement » SDH est recréé :
Chemins calculés « off line » par l’opérateur
Fonctions d’administration
Fonctions de protection
Ouverture aux protocoles de transport de
synchronisation
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Circuits sur paquets
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Circuits sur paquets en bref …
153
Dans un cadre réseau d’opérateur
Remplacement de SDH par une technologie de circuits sur
paquets
Abandon de l’autonomie des paquets dans la recherche de routes au
profit d’un routage explicite
ATM, cellule de 48 octets utiles + 5 octets intégrant une référence
de route
MPLS, paquet IP avec un label indiquant un numéro de route
Dans la déclinaison Transport Profile, les routes sont dictées
par l’opérateur
PBB-TE, trame Ethernet ; les tables des commutateurs sont dictées
par l’opérateur
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154
Les paquets sur circuits
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Les paquets sur circuits
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155
Source : EXFO
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Les paquets sur circuits
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156
• But : faire circuler des paquets sur des
circuits – SDH, WDM
• Problème : repérer le début des
paquets
• Deux réponses
– Packet Over Sonet (POS)
– Generic Framing Procedure (GFP)
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• Packet Over Sonet
157
RFC 2615
– Idée de base : créer une connexion en point à
point (PPP) pour transporter IP
• PPP défini dans RFC 1661,
• Le paquet est encapsulé entre deux fanions qui
permettent de le localiser
• Inconvénient : taille fixe éventuellement ajustée par
bourrage
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158
• Generic Frame Procedure
– Idée de base : ajouter un entête indiquant
la longueur de la trame
– Faire un calcul d’erreur (Header Error
Control) pour repérer le début de la trame
– Avantage : trame de longueur quelconque
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159
• Generic Frame
Procedure
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160
Les technos TDM : SDH
SDH Next Generation
Why « next generation » ?
GFP Generic Frame Procedure
Mapping IP in SDH
Mapping of any bit rates
VCAT Virtual Concatenation
Bit rate evolution
LCAS
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161
Les technos TDM : SDH
SDH Next Generation : VCAT
Service
Bit Rate
Utilisation sans
VCAT
Utilisation avec
VCAT
Fast
Ethernet
100 Mbit/s
VC-4 (67%)
VC-3-2v (100%)
Gigabit
Ethernet
1000 Mbit/s
VC-4-16c (42%)
VC-4-7v (95%)
Fibre
Channel
200 Mbit/s
VC-4-4c (33%)
VC-3-4v (100%)
Fibre
Channel
1000 Mbit/s
VC-4-16c (42%)
VC-4-7v (95%)
ESCON
200 Mbit/s
VC-4-4c (33%)
VC-3-4v (100%)
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162
Les technos TDM : SDH
SDH Next Generation : VCAT
Source equipment
SDH network
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Destination equipment
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
163
Les technos TDM : SDH
5 sub
channels
When traffic
grows ….
6 sub
channels
… bandwidth grows
Dynamic Bandwidth Allocation : LCAS
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164
Qualité de service
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Quality of Service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
165
Qualité de service :
• Ensemble des opérations de
gestion / contrôle des flux du
réseau …
• … de telle sorte que le transport
dans le réseau n’altère pas le
service transporté …
Le réseau de
transport doit
être aussi
transparent que
possible
• … dans les limites des
contraintes propres à chaque
service
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Qualité de service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
La dégradation physique du signal
L’atténuation du signal
Le parasitage. Le câble est proche d’une
source de parasites. Le signal bleu est
parasité par le signal vert.
La diaphonie entre deux signaux
physiquement proches. Le signal
bleu est influencé par le signal vert.
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166
Qualité de service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
La dégradation physique du signal
Le code 8B/10B
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Qualité de service
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168
Signal
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Code de
redondance
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Qualité de service
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169
L’entrelacement
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170
• Qualité de service
– Paramètres non tributaires de la congestion
• Disponibilité
– Peut-on compter sur le réseau ?
⇒Autocicatrisation
• Confidentialité
– Mes informations sont-elles accessibles à d’autres ?
• Identification
– Suis-je certain de l’identité de mon interlocuteur ?
• Intégrité
– Mes informations ont-elles été modifiées ?
• Bande passante disponible
• …
170 2018
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171
Qualité de service
Trois paramètres tributaires de la
congestion
•Délai
•Gigue (ou jitter, variation du délai)
•Intégrité (perte de paquets)
Remarque : ces trois paramètres sont propres aux réseaux par
paquets et n’ont que peu de signification dans les réseaux par
circuits.
=> La QoS IP vise à retrouver les conditions de la QoS TDM
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Problématique
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172
• Le délai
Augmente avec la
charge du réseau
(x2 à 50 %, x 4 à
75 %)
Charge
recommandée : 60
%
172 2018
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Problématique
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173
La gigue
– Mesure : un flux de paquets courts
espacés de quelque 10 ms envoyé à
intervalles régulier (quelques minutes)
– Valeur typique : de 1 à 10 ms dans
chaque sens
173 2018
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Problématique
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174
La perte de paquets
– Valeur typique : entre 0,5 et 1 %
174 2018
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Quality of Service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
D’où provient la dégradation
du signal ?
Respect de la
forme
Variation du retard
Retard
excessif
Mémoire
tampon,
excessive store
& forward
Perte de
paquets
Charge du
routeur
excessive
La dégradation du signal ne
provient plus de la dégradation du
support physique.
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175
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Quality of Service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Où se trouvent les
congestions ?
176
Là où tout le trafic est concentré sur un point par la topologie
•Point de collecte, connexion entre deux réseaux
Là où tout le trafic est concentré sur un point par le routage
•Protocoles de routage « grégaire »
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Quality of Service
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177
• Qualité de service et congestion
– Traiter la congestion
– Éviter la congestion
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Qualité de service
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178
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Quality of Service
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• Traiter les congestions
179
– Gestion des congestions (Congestion Management)
• Ordonnancement des paquets (Packet Scheduling)
– FIFO, Round Robin
• Gestion active des files d’attente (Active Queue
Management)
– Random Early Deection …
– Contrôle des congestions (Congestion Avoidance)
• Régulation : Contrôle de flux (Flow Control)
• Réaction : Elimination de paquets (Drop Policy)
– Gestion du trafic
• Priorités dans les trafics
• Differentiation / classification
• Réservation de bande passante
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Quality of service
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• Retransmission
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180
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Quality of service
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Congestion
§
181
Concomitance of peaks
Packets
Packets
Time
Packets
Time
§
Σ
Packets
Time
Infrastructures de181
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Time
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Traitement de la congestion
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
182
Contrôle en entrée : lissage
et « policing »
Le but est de limiter les
pics de trafic
182 2018
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Destruction
immédiate ou
marquage
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Traitement de la congestion
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
183
Contrôle en entrée
183 2018
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184
Leaky bucket
• Les paquets arrivent
avec un débit irrégulier
• Ils ressortent à débit
fixe
184 2018
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Qualité de service
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• Le « token bucket »
185
Principe :
Pour chaque interface considérée, des jetons (token)
remplissent à intervalle régulier une mémoire, le seau
(bucket).
La taille du seau donne la taille des « bursts » admissibles.
La cadence de remplissage correspond au débit alloué
Tant qu’il reste des jetons dans le seau, les paquets sont
acceptés
Lorsque le seau est vide, les paquets sont soit
Détruits
Marqués d’une priorité moindre.
185 2018
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186
Token bucket
• A chaque octet
transféré correspond
un jeton
• Quand le seau est vide,
la transmission est
suspendue
• Les pics de trafic ne
sont admis que dans la
limite des jetons
accumulés
186 2018
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Traitement de la congestion
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Paramètres du Token Bucket
187
Débit (r),
Taille du seau (b),
Débit crête (p),
Taille min du paquet Min,
Taille max du paquet
187 2018
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Traitement de la congestion
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
188
Cas des pics courts
Arrival time at bucket
0
1
2
3
4
5
6
Departure time from a leaky bucket
0
1
2
3
4
5
6
Leaky bucket rate = 1 packet / 2 time units
Leaky bucket size = 4 packets
Departure time from a token bucket
0
1
2
3
4
5
6
Token bucket rate = 1 tokens / 2 time units
Token bucket size = 2 tokens
188 2018
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Traitement de la congestion
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
189
Cas des pics longs
Arrival time at bucket
0
1
2
3
4
5
6
Departure time from a leaky bucket
0
1
2
3
4
5
6
Leaky bucket rate = 1 packet / 2 time units
Leaky bucket size = 2 packets
Departure time from a token bucket
0
1
2
3
4
5
6
Token bucket rate = 1 token / 2 time units
Token bucket size = 2 tokens
189 2018
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190
Traffic shaping
190 2018
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191
• Traitement de la gigue
– Mémoire en sortie
– Le flux est régulé
191 2018
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Traitement de la congestion
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
192
Restitution des données
Random distribution
Buffer
level
Memory
Jitter buffer
192 2018
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Output
clock
Regular distribution
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Comment agit DiffServ ?
193
DiffServ définit dans quel ordre détruire
les paquets APRES apparition des
conditions de congestion
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Comment agit DiffServ ?
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194
Cas le plus
fréquent : le
paquet ne fait
que transiter
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Comment agit DiffServ ?
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195
Si la route est
occupée : le
paquet est mis en
attente
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Comment agit DiffServ ?
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196
Le paquet
reprend sa route
dès qu’elle se
libère
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Comment agit DiffServ ?
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197
La mémoire
d’attente permet
d’absorber les
pics de trafic
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Comment agissent DiffServ et
IntServ ?
198
Cas de la
congestion : la
mémoire
d’attente est
pleine. Les
paquets
excédentaires
sont détruits
Les mécanismes de type DiffServ et IntServ
entrent alors en action pour gérer l’ordre de
destruction des paquets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Gestion des files d’attente
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Gestion des files d’attente
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Traitement de la congestion
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201
• Effet de bord : tous les émetteurs sont
prévenus simultanément que des
paquets sont éliminés => TCP relance le
« slow start » des paquets perdus
• La prévention
–
Random Early Detection (RED)
Dès que le routeur sent venir la congestion, il joue sur le trafic arrivant :
Élimination préventive des paquets : TCP ajuste alors son débit
Positionnement d’un flag pour que TCP soit averti qu’un nœud congestionné a
été traversé
–
Weighted Random Early Prevention (WRED)
•
Idem, sauf que le champ « precedence » est exploité pour choisir les
paquets éliminés
201 2018
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202
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FIFO = Video +FTP
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203
Délai
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FIFO = Video +FTP
Video Priority
Queuing
Temps
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FTP Priority Queuing
FTP Weighted fair
Queuing
FIFO = Video +FTP
Video Weighted fair
Queuing
Video Priority
Queuing
Temps
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DiffServ
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• La différenciation de service DiffServ
• RFC2475
• Marquage et classification se font à l’entrée du réseau (Edge
Router)
• Classification des flux
–
–
services garantis : les ressources sont réservées
services contrôlés par les contrôles de flux
–
services « Best Effort » : fonctionnement classique d’IP.
• Marquage des flux
–
–
Au niveau 2 : 802.1p
Au niveau 3 : champ DSCP (Differentiated Service Code Point), reprend Type Of
Service d’IPv4 et Class Of Service d’IPv6
• Dans le réseau (Core Router)
–
Les indications définies par le marquage dictent comportement de transfert pour le
paquet « Per Hope Behaviour »
205 2018
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205
DiffServ
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206
• Priorité stricte : Le trafic moins
prioritaire n’est servi que quand il
n’y a plus de trafic prioritaire
– Problème : les applications telles que le mail ou
la navigation internet sont fortement pénalisées
au profit de la voix
• Round Robin : Les files sont traitées
séquentiellement
– Problème : les files où les paquets sont les plus
gros ont plus de bande passante
• Weighted Round Robin : un poids est
associé à chaque file
206 2018
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DiffServ
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DSCP
IP Header
207
Payload (Charge utile)
TOS
Precedence
7
6
5
4
Classe de trafic
3
2
Priorité
1
0
Bits
inutilisés
Differenciated Services Code Point
(DSCP)
207 2018
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DiffServ
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Expedited forwarding : 101110
Priorité maximale, délai garanti
208
Objectif : retrouver les caractéristiques d’une ligne louée
Assured Forwarding :
Taux de
perte
Pas de garantie de délai
Class AF1
Class AF2
Class AF3
Class AF4
Bronze
Priorité Basse
001010
010010
011010
100010
Argent
Priorité
Moyenne
001100
010100
011100
100100
Or
Priorité Haute
001110
010110
011110
100110
Best Effort : 000000
Sans garantie
Le débit est en dents de scie : augmentation constante puis chute brutale
208 2018
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DiffServ
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Assured Forwarding :
209
Différenciation fine
Idéal pour une facturation simple
Marquage simple à l’entrée du réseau
Marquage pouvant être appliqué à plusieurs domaines
Mais …
Peu efficace si trop de flux en concurrence
Pas de garantie de délai
Réglage pouvant se révéler délicat
209 2018
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IntServ
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210
Integrated Service
Architecture visant à fournir de la qualité de service flux par flux
Principe : de la bande passante est réservée pour les flux
concernés
Une procédure d’appel, Call Admission, permet d’accepter ou
pas les demandes de réservation de bande suivant les
ressources déjà affectées
210 2018
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IntServ
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211
Integrated Service
Chaque flux déclare ses besoins en QoS et caractérise
le trafic qu’il va envoyer
R-spec : définit les besoins
T-spec : caractérise le trafic
RSVP, Ressource reSerVation Protocol, est le
protocole de signalisation qui transmet R-spec et Tspec aux routeurs concernés
211 2018
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DiffServ & IntServ
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212
RSVP
Défini par l’IETF de 1989 à 1995
Protocole de signalisation pour la réservation
RSVP n’est ni un moyen de transport du trafic ni un protocole de
routage
RSVP est défini dans la RFC 2205
RSVP est au dessus de IP (V4 comme V6)
La demande de réservation est effectuée par le site destination
212 2018
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DiffServ & IntServ
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213
RSVP
RSVP passe de manière transparente dans les routeurs non RSVP
Supporte le multicast IP
Protocole dynamique : les informations sont rafraichies en
permanence, ce qui autorise un changement de route durant la
session
Construit sur un échange de messages « PATH » pour formuler la
demande et « RESV » en réponse
RSVP ne précise pas comment est mise en œuvre la réservation
de bande passante dans les routeurs
213 2018
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214
RSVP
Guaranteed Service, garantie de
la bande passante
un délai d'acheminement limité
Controlled Load Service
Equivalent du Best Effort dans un réseau
non surchargé
214 2018
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215
RSVP
Source
215 2018
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Destination
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DiffServ & IntServ
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216
RSVP
La réponse est :
– OK, le trafic peut
être pris
OU
La requête « Path » contient :
– Erreur, le trafic ne
passe pas
– T-spec
Modification
éventuelle de ADSpec
– ADSpec (éventuellement)
– …
La requête « Path » est analysée
suivant :
– Les ressources demandées
– Les ressources dont dispose le
routeur
216 2018
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DiffServ & IntServ
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217
Les messages
RSVP
• Version du protocole
• Flags: Non utilises
• Messages RSVP:
1. Path: envoye par la source pour indiquer la liste des routeurs du chemin suivi par les donnees
2. Resv: demande de reservation
3. PathErr: message d'erreur concernant le chemin
4. ResvErr: message d'erreur de demande de reservation
5. PathTear: indique aux routeurs d'annuler les etats concernant la route
6. ResvTear: indique aux routeurs d'annuler les etats de reservation (fin de session)
7. ResvConf (optionnel): message de confirmation envoye par le routeur au demandeur de la reservation
• Checksum: Contrôle d’erreur
• Send_TTL: valeur du TTL IP pour compter les routeurs non-RSVP
• Longueur: longueur du message
217 2018
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DiffServ & IntServ
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RSVP
218
• IntServ permet d’assurer un bon niveau de qualité
grâce à la réservation de bande passante et à
l’émulation d’un circuit dédié
• Tous les routeurs doivent avoir les fonctionnalités de
RSVP
• L’échange de messages est continu pour maintenir la
connexion
• Complexité de la tarification
• Le message de réservation doit suivre le chemin
inverse
Routage dans l’Internet asymétrique
• Problème avec la quantité de routes => peu adapté aux
gros réseaux
• Diffusion limitée hors des petits réseaux
218
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Quality of Service
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219
• DiffServ : Priorité d’une classe
de services, attribuée en entrant
dans le réseau
• IntServ : établissement d’un
conduit donné en réservant les
ressources nécessaires tout au
long du chemin
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DiffServ & IntServ
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
•
IntServ
–
–
–
–
•
220
Peine à percer
S’adresse à des flux particuliers
Réservation flux par flux
Maintien dans chaque routeur et pour chaque connexion des états de
contrôle => problème de « scalabilité »
DiffServ
–
–
–
–
–
Bien implanté
S’adresse à des groupes de flux (classes)
Le gros du traitement (marquage) est rejeté aux extrémités
Les nœuds internes n’ont qu’à lire la priorité
Services
•
•
Service Premium (Expedited Forwarding) visant à se rapprocher d’une liaison louée
Services Or, Argent et Bronze (Assured Forwarding) qui garantissent un débit mais pas un délai
– Simple quand appliqué à un seul domaine
– Multitude de paramètres en AF
– Marche d’autant mieux que la proportion de services non prioritaires est
élevée
220 2018
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Quality of Service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Éviter les congestions
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221
Comportement
grégaire des
paquets
Les algorithmes de
routage proposent les
mêmes routes pour tous
les paquets
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Quality of Service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Comment empêcher la
formation des congestions ?
222
En répartissant le trafic sur
l’ensemble des ressources du
réseau
•Traffic Engineering
•Load Balancing
•… ?
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Qualité de service
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
La qualité de service en bref …
223
Le transport de tout type de service dans des réseaux IP ne peut se faire qu’en
disposant d’une qualité de service réelle
Les utilisateurs l’exigent
Les opérateurs l’utilisent comme pilier commercial
Le surdimensionnement a longtemps constitué la réponse ; il ne s’accorde plus
avec le trafic d’aujourd’hui
Les solutions telles que DiffServ et IntServ se placent comme réponses, mais
Le déploiement à grande échelle coûte cher
Le déploiement à grande échelle n’est pas acquis
Le paramétrage reste délicat
L’interconnexion entre réseaux est délicate
Les mécanismes agissent « après coup » en gèrant l’ordre dans lequel
détruire des paquets en situation de congestion
Le « Traffic Engineering », en répartissant le trafic sur l’ensemble des ressources
du réseau, diminue les créations de congestion
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QOS : la sécurisation
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
224
Protection : les causes de panne
Défauts
Dus à une défaillance
dans le réseau
Mécanismes d’auto cicatrisation
Dus à un défaut de
composant électronique
Redondance des équipements
Dus à une mauvaise
commande
Applications dans le
système d’exploitation
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QOS : la sécurisation
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Protection : la disponibilité
Proba OK entre A et B =
( Proba OK voie normale
OU
Voie normale
A
B
Proba
OK OK
voievoie
secours
(Proba
secours
)
ET
ET
Proba OK Surveillance
Proba OK Commutateur
ET
Voie secours
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Proba OK CTRL
)
)
ET
Proba OK Commutateur
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225
QOS : la sécurisation
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226
Protection : la disponibilité
Disponibilité =
Ordres de grandeur
Temps de bon fonctionnement
Temps de bon fonctionnement + Temps de réparation
Nombre de pannes sur
les interfaces utilisateur
=
MTBF
MTBF + MTTR
Nombre de pannes sur les
cartes de l’équipement
Informations sur
les équipements
Nombre de pannes sur
les interfaces
Nombre de pannes sur
les liens entre sites
Temps de
réparation
Informations sur
les liens entre
équipements
MTBF : Mean Time Between Failures = temps entre deux pannes
MTTR : Mean Time Till Repair = temps de remise à niveau
MTTF : Mean Time Till Failure = temps jusqu’à la première panne. Unité introduite pour systèmes non réparables
FIT : Failure In Time = quantité de pannes en 109 heures = 109 / MTBF
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227
Protection : la disponibilité
Règles
dispo = dispoA x dispoB
A
B
Exemple :
dispoA = dispoB = 0,9900
soit 3,65 jours par an d’indisponibilité
=> dispo = 0,9699
soit 7,26 jours par an d’indisponibilité
dispo = 1 – (1 – dispoA) x (1 – dispoB)
A
B
Exemple :
dispoA = dispoB = 0,9900
soit 3,65 jours par an d’indisponibilité
=> dispo = 0,9999
soit 52 minutes par an d’indisponibilité
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QOS : la sécurisation
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228
Protection …
… Restauration
3
Rapport : alarmes
et nouvelle
configuration
Réaction
locale
2
1
2
3
Rapport :
alarmes
Réaction
locale
Nouvelle
configuration
2
1
Défaut
Défaut
Protection :
temps de réaction court (<50 ms)
Occupation des ressources importante
(duplication)
Restauration :
temps de réaction important (qq secondes)
Occupation des ressources faible (20 à 30 %)
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229
Démarche en trois étapes :
(i) - Détecter la coupure
(ii) - Reporter l’information aux extrémités de la route
alternative
(iii) - Basculer sur la route alternative
Protection : ces trois étapes doivent être achevées en moins de
50 ms
Restauration : le délai d’achèvement est spécifié dans les
« SLA » (Service Level Agreement).
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230
Alarmes de conduit, alarmes de section
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Surveillance du service
transporté : alarmes
de conduit
Surveillance des
ressources de
transport : alarmes de
section
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QOS : la sécurisation
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231
Détection des coupures
En mode « circuits »
> On surveille en permanence l’intégrité de la trame. La détection se fait
en trois trames, soit 375 µs
En mode « paquets »
> On échange en permanence des paquets entre nœuds adjacents. Ces
échanges se font toutes les 5 ms d’après les RFC, valeur souvent
portée à plus d’une seconde pour éviter les fausses alarmes.
> On récupère les alarmes des couches physiques
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232
Asynchronous
mode : on test si une
extrémité cesse d’envoyer
des messages pour surveiller
la ligne
Fonction
« echo » : inclut en plus le
test du « Forwarding Plan »
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233
Direct link
Tunneling, MPLS LSPs …
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QOS : la sécurisation
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235
Détection des
coupures
En mode
« paquets »
Ø
Combien de temps
met un paquet
pour traverser le
réseau ?
Ø
Pour la majorité
des paquets , il
faut compter entre
20 et 150 ms
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236
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QOS : la sécurisation
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Fault detection
237
http://www.cisco.com/en/US/docs/routers/asr9000/
software/asr9k_r4.0/interfaces/configuration/guide/
hc40eoam.pdf
http://www.juniper.net/techpubs/en_US/junos10.2/informationproducts/topic-collections/release-notes/10.2/junos-releasenotes-10.2.pdf
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QOS : la sécurisation
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238
Report des informations
En mode « circuits »
> Les informations utilisent un canal dédié qui assure un report
d’information en une trame (125 µs)
En mode « paquets »
Ø
Les informations sont transportées par des paquets dont le délai,
fonction de l’encombrement voire des congestions n’est pas garanti
=> Réparation locale pour minimiser ce délai
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QOS : la sécurisation
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239
Basculement sur route alternative
En mode « circuits » et paquets :
> Quelques millisecondes suivant la technologie
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QOS : la sécurisation
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240
Shared Risk Link Group
… vue logique
Vue physique …
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QOS : la sécurisation
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Les différentes protection SDH
241
Protection
provoquée par alarmes de conduit
provoquée par alarmes de section
Le conduit en défaut est remplacé
par un conduit de secours
La section en défaut est remplacée
par une section de secours
Le conduit
n’est pas
terminé
Inherent
monitoring
Non intrusive
monitoring
SNCP-I
SNCP-N
Le conduit
est
terminé
Réseau
linéaire
Réseau en anneau
Partage des
protections
VC-Trail
Linear MSP MS Spring
Protection
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Protections
dédiées
MS Dpring
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QOS : la sécurisation
242
Label 10
R1
Label 11
Label 12
R2
R3
R4
MPLS Fast ReRoute (FRR)
Le LSR R2, sur détection du
défaut empile le label 11 et le
label 20. R5 extrait le label 20
et présente à R3 le label 11.
R5
Label 10
R1
Label 11
R2
R3
R4
Label 20
Label 11
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Label 12
Label 11
R5
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Fast ReRoute (FRR)
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QOS : la sécurisation
Le « Local repair »
Hypothèse : protection de
bout en bout
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243
Fast ReRoute (FRR)
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QOS : la sécurisation
Le « Local repair »
Hypothèse : protection de
bout en bout
Lors d’une coupure,
l’information est transmise
aux extrémités pour basculer
sur la route de secours
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Problème : on ne peut
garantir que cette
information arrivera
dans le délai de 50 ms
244
Fast ReRoute (FRR)
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QOS : la sécurisation
Le « Local repair »
Solution : pour rester dans la
fourchette de 50 ms on effectue la
réparation localement
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Fast ReRoute (FRR)
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QOS : la sécurisation
Le « Local repair »
• On provisionne un contournement pour
chaque défaut possible.
246
• Les ressources prévues pour la protection
doivent être toujours disponibles pour
garantir le délai de 50 ms
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Fast ReRoute (FRR)
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QOS : la sécurisation
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La sécurisation en bref …
247
La sécurisation permet au réseau de reconstruire de manière autonome les
ressources de transport
Protection : secours pré-établi et prêt à se substituer au normal
Restauration : nouvelles routes calculées après défaut
La protection se fait en 50 ms
Valeur « traditionnelle » en télécom
Incertitudes en mode paquets …
Incertitude sur le délai de détection du défaut
Inceritude sur le délai de transmission du défaut
… qui amènent à
Récupérer les alarmes physiques au niveau 3
Faire une réparation locale, plus coûteuse en ressources
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La synchronisation
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Synchronisation
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249
Signaux de
fréquences
différentes
Signaux de
fréquences
identiques et de
phases différentes
Signaux de
fréquences et de
phases identiques
identiques identiques
Quelle
synchronisation ?
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Signaux de dates
identiques
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Synchronisation
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
• Les besoins en synchronisation dans les
réseaux mobiles
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Source : Metro Ethernet Forum
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Synchronisation
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251
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Synchronisation
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252
• « Avant » : réseau de transport SDH
– Transport implicite de la synchronisation
• Aujourd’hui : réseau de transport en
MPLS ou PBB-TE
– Il faut implanter un mécanisme de
transport d’horloge
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Synchronisation : outils
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253
•Horloge
•
Solution 1 : pas
de distribution d’horloge
•
Solution 2 : câble
dédié
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Synchronisation : outils
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•Horloge
•
254
Solution 3 : transport
de l’information
Precision Time
Protocol
•
•
Solution 4 : transport
par la porteuse
Synchronous Ethernet
•
•
Solution 5 :
récupération GPS
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Synchronisation
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255
Synchronous Ethernet
ITU G.8262/Y.1362
• Propage un rythme au niveau
physique
• Utilise le niveau physique
• Insensible aux aléas du réseau
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Precision Time Protocol
IEEE-1588V2
• Distribue l’heure et la date
dans des paquets
• Independent de la couche
physique
• Sensible aux aléas du
réseau
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257
IEEE 1588 : Precision Time Protocol
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IEEE 1588 : Precision Time Protocol
Protocole de correction pour synchroniser les horloges
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IEEE 1588 : Precision Time Protocol
La transmission de la synchronisation de nœud en noeud
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260
Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
La distribution de l’horloge sur la porteuse
PRC : Primary Reference Clock, horloge maître
SEC : Synchronous Equipment Clock, horloge interne des
équipements
SSU : Synchronization Supply Unit, horloge de « régénération »
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Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
Les règles d’ingénierie
20 SEC max depuis
PRC (ou SSU)
10 SSU max dans
chaque branche
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60 SEC max
sous une PRC
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Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
Sélection d’une source d’horloge
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263
Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
insertion d’un SSU dans la chaîne de synchronisation
GPS
Synchronous
Supply Unit
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264
Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
La création d’une boucle d’horloge en cas de
commutation sans précaution
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Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
Le message DNU (Do Not Use) empêche le rebouclage
intempestif
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Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
Le protocole SSM (Synchronization Status Message)
Les messages indiquent la qualité de l’horloge
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Synchronous Ethernet : ITU G.8262/Y.1362
Les “timing loops” dans les réseaux maillés
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268
La synchronisation en bref
Besoin entre autres issus des réseaux mobiles
Transmission de la synchronisation auparavant assurée par SDH
Problème avec le transport de l’horloge sur réseau paquets :
temps de traversée du réseau non maîtrisé.
Deux standards émergent pour le transport d’horloge sur
paquets :
ITU G.8262/Y.1362 , adaptation des techniques SDH à
Ethernet.
Bonnes performances en synchro mais pas de synchro phase
IEEE-1588V2 , adaptation des techniques de transport de
l’heure dans les paquets
Synchro phase mais précision dépendant de la charge
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269
Gestion de réseau
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Gestion de réseau
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270
• Buts
– Haut niveau de flexibilité
– Optimisation du processus économique
– Haut niveau de QoS
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271
Les grandes fonctions
Configuration
Centre
d’exploitation
Management
Information Base
Alarmes
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272
OAM : Operation & Maintenance
NNI : Network to network interface
UNI : User to network interface
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273
• Gestion d’équipements
– Récupérer l’état de toutes les fonctions de tous
les équipements
– Configurer toutes les fonctions de tous les
équipements
• Gestion de réseau
– Récupérer l’état de toutes les fonctions de tous
les conduits et sous-réseaux
– Configurer toutes les fonctions de tous les
conduits et sous-réseaux
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Les informations dans le réseau
274
• Quelles informations ?
• Quel protocole de rapatriement ?
• Quel(s) traitement(s) appliquer à ces
informations ?
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Les informations dans le réseau
Informations
statiques
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Géo-localisation,
configuration physique
Informations
dynamiques
Changements d’état,
alarmes
Informations
statistiques
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Taux d’erreur, nombre de
paquets par seconde …
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Architecture fonctionnelle
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Transport des informations
de gestion
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Software Defined Networking
278
VPN setting
Lot of operations …
addressage and routing
Tunnel
QoS
Security
… with a lot of network elements
=> High risk of error, burdensome implementation
=> Need for automation, SDN is one of the solution
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Software
Defined
Networking
279
https://www.opennetworking.org
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Software
Defined
Networking
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Packet forwarding
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Software Defined Networking
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Centralized Control Plane
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Software Defined Networking
282
Commands
(Un)install rules,
Query statistics,
Send packets
Events
Topology changes,
Traffic statistics,
Arriving packets
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
283
• OpenFlow
– actions applied to each packet of a given flow
•
•
•
•
•
•
•
Ethernet-level addresses,
VLAN tags,
IP addresses,
MPLS labels,
transport-level ports
Inserting /removing tags
QoS
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Software Defined Networking
284
Engineering tool
Centralized controller
Routers are simpler
Benefits
Flexibility
Open to new services
Fast services
But
Need a strong knwoledge about network topology and configuration
Difficulty to combine users requirements
Need a strong mechanism to
Collect status from network elements
Send orders to network elements
Monitor the results
Need a strong mechanism to deal with hudge networks
Centralized controller resilience has to be proven
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Software Defined Networking
285
Policy Decision Point
1) Discovery of network resources
2) Routing, path computation
3) Automated network orchestration in response to changing
network conditions and service requirements
4) Network resources abstraction to application layer
5) QoS control and performance monitoring
6) Multilayer interworking
7) Multidomain/multivendor network resources provisioning
through different control domains (e.g OpenFlow DataCenter,
OpenFlow MAN, GMPLS optical transport…)
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Software Defined Networking
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286
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
287
Architecture de réseau
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Architecture de réseau
288
6
40
Site 36
Site 35
Site 37
Site 33
Site 34
Site 13
Site 20
Site 28
Site 38
Site 7
Site 10
Site 22
6
Site 12
6
Site 8
6
Flexibility
requirements
2
4
Site 19
14
15
Site 29
14
15
Site 31
14
15
Site 5
14
15
2
4
Site 1
14
15
5
5
Site 3
14
30
Site 21
14
15
Site 32
Site 30
15
16
Site 14
Site 6
14
15
Site 25
Site 17
15
16
Site 26
Site 15
14
15
Site 23
Site 24
14
15
15
15
16
15
16
15
30
15
15
15
15
15
Site 9
Site 4
12
Site 2
Site 16
12
14
14
15
14
15
14
14
14
14
14
14
14
Site 18
Site 27
Site 11
Site 18
Site 16
Site 4
Site 24
Site 15
Site 17
Site 6
Site 30
Site 2
Site 9
Site 23
Site 26
Site 25
Site 14
Site 32
Site 21
Site 3
Site 1
Site 5
Site 31
Site 29
Site 19
Site 8
Site 12
Site 22
Site 10
Site 7
Site 38
Site 28
Site 20
Site 13
Site 34
Site 33
Site 37
Site 35
Site 36
Site 11
Traffic matrix
Site 27
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
2
2
3
2
6
3
QoS
requirements
80
2
6
2
Protection
requirements
2
40
80
2
2
6
6
6
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Topology
6
2
2
2
2
2
2
2
2
…
2
2
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2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
5
2
1
3
1
5
2
3
1
Network
architecture
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Tunneling - interworking
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
289
Émulation d’une ligne louée
Connexion en point à point
Confidentialité
Route prédéterminée
Bande passante réservée
Préservation du plan d’adressage privé
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Tunneling - interworking
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290
Encapsulage :
•
Le paquet à transporter est
« enrobé » dans les en-têtes du
réseau de transport
•
Les informations de routage du
paquet transporté sont ignorées
dans le réseau de transport
•
Le paquet est acheminé grâce aux
informations contenues dans les
en-têtes du réseau de transport
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Encapsulation
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291
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VPN
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292
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VPN MPLS : les deux labels
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
293
VPN MPLS
L2
Label
Label
extérieur : intérieur :
identifie le identifie le
VPN
n° de
route
L3
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Data
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MPLS L3VPN
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294
VPN MPLS Niveau 3
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Source Netmanias
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Tunnel et encapsulage
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295
VPN MPLS Niveau 3
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Réseau du
transporteur
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Tunnel et encapsulage
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
296
VPN MPLS Niveau 3
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Liens loués au
« transporté »
Réseau du
transporteur
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Tunnel et encapsulage
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
297
VPN MPLS Niveau 3
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Réseau du
« transporté »
Liens loués au
« transporté »
Réseau du
transporteur
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Tunnel et encapsulage
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
298
VPN MPLS Niveau 3
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Interconnexion de réseaux
privés
VPN MPLS Niveau 2
Le réseau privé est Ethernet, le
réseau de transport est IP/
MPLS :
299
Des « LSP » sont établis
pour relier les réseaux
privés
Virtual Private Wire Service (VPWS)
et Virtual Private LAN service
(VPLS)
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Interconnexion de réseaux
privés
300
VLAN
Le réseau privé est
Ethernet, le réseau de
transport est Ethernet :
VLAN, 802.1q
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Un « tag » ajouté au
paquet Ethernet permet
de confiner les diffusions
dans le réseau virtuel
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Brassage
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Brasseurs, routeurs,
commutateurs …
-Orientent les flux vers le « bon » port de
sortie
-Constituent des éléments structurants des
réseaux
-Déterminent les qualités de flexibilité du
réseau
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301
Connexions
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
Interconnexion de réseaux
privés
302
Transport par un réseau
L2TP : encapsulation d’un niveau 2 dans de l’IP en point à point
Layer 2 Transport Protocol
L2TPV2 : uniquement encapsulation ppp
L2TPV3 : protocole quelconque.
Appelé « PseudoWire »
Permet Authentication Autorisation Accounting (AAA)
VPLS : transport d’Ethernet sur Ethernet ou MPLS en multipoint
Virtual Private LAN Service
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Architecture de réseau
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
303
Regroupement du trafic - réseau hiérarchique
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Architecture de réseau
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304
Regroupement du trafic - réseau hiérarchique
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Architecture de réseau
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305
Regroupement du trafic - réseau hiérarchique
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Architecture de réseau
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306
Regroupement du trafic - réseau hiérarchique
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Architecture de réseau
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
307
Regroupement du trafic - réseau hiérarchique
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Architecture de réseau
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
POP B
308
Services
0,3
POP A
0,3
POP A
0,3
0,6
Multiplexed links
POP B
0,3
POP A
0,3
0,3
Dedicated links
0,3
Architecture dédiée
ou mutualisée ?
POP B
0,3
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Architecture de réseau
Evolution du trafic
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
309
Cas 1 :
Le trafic double
Le nombre de POP est constant
POP A
0,6
0,6
0,6
POP B
0,6
Site de
services
Cas 2 :
Le trafic est constant
Le nombre de POP augmente
POP A
POP C
POP B
0,3
0,3
0,9
0,3
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Site de
services
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Architecture de réseau
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Ingénierie Conseils Services Télécommunications
310
Architecture dédiée
ou mutualisée ?
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Architecture de réseau
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311
Architecture dédiée
ou mutualisée ?
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Architecture de réseau
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312
Cross connection in hierarchical network
B
30 x VC-12
30 x VC-12
30 x VC-12
A
C
STM-4
VC-4 connections
X
Architecture dédiée
ou mutualisée ?
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VC-12 connections
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Architecture de réseau
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313
Architecture dédiée
ou mutualisée ?
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Network Planning
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INPUT
Traffic
forecast
Topology
Existing
infrastructure
Existing traffic
Network
DataBase
PROCESS
314
Network
design
OPERATIONAL
Routing
List of equipment to be
rolled out
Description of the routes
Network
provisioning
OPERATIONAL
Routing
Alarm: no operational route
OR
New traffic
Existing
infrastructure
Existing traffic
OUTPUT
OPERATIONAL
Routing
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Description of the route with
used equipment
Network
auditing
Report with:
•Under or over used equipement list
•Path availability, clock availability,
failure analysis …
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Architecture de réseau
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315
Etude de cas
• Outil utilisé :
– RetiTools
• « Calculette » prenant en charge le routage
• Routes déterminées selon les technologies et
contraintes données par l’opérateur
– Architecture :
• Moteur de routage donnant la liste des routes
possibles
• Interfacé directement sous Microsoft Office
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Architecture de réseau
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316
Etude de cas
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Architecture de réseau
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317
Etude de cas
• Préalables
– Trafic
• Type de trafic
– « Mécanique » des réseaux
• Réseaux à liens permanents, réseaux par paquets
• Réseaux hiérarchiques
• Technos : SDH, WDM, ATM, MPLS, Giga Ethernet
– Qualité de service
• Fidélité de la transmission
• Survivabilité
• Synchronisation des réseaux
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318
En bref
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En bref …
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319
Circuits et paquets
- Technologies par « circuits » (TDM, SDH …)
-
o
Mise en œuvre lourde
o
Exploitation lourde
Technologies par « paquets » (IP, Ethernet …)
o
o
Equipements simples
Exploitation souple
Mais …
-
Difficultés pour la qualité de service en technologies par « paquets » :
o
Temps de transit dans le réseau non déterministe
o
o
Pas de connaissance de l’état physique du réseau
Mécanismes de routage concentrant le trafic sur quelques routes
… d’où la tendance : circuits sur paquets
-
MPLS-TP : une étiquette dans le paquet IP précise un numéro de route préétablie
-
PBB-TE : les tables des commutateurs Ethernet sont pré-chargée
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