REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMINISTRE DE L’ENSEINEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHEECHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE HASSIBA BEN BOUALI CHLEF FACULTE DES SCIENCE DE L’ENGENIEUR

DEPARTEMENT D’ELECTRONIQUE

Master professionnelle

<<Télécommunication>>

RAPPORT DE STAGE

IP/MPLSIP /(Multi-Protocol Label Switching)

Présenté par

HADJ BENHALIMA Abderrahmen

Encadré par

M: Yakouta: IGE Tuteur:Mr Saadoun

M: Amina: IGE

Stage effectué à : centre RMS (Réseau multi-service) Chlef Algérie télécom

Promotion 2015

REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont participé de différentes façons à la réussite de mon stage et plus particulièrement les personnes que je cite ci-dessous.

L'équipe d’Algérie Télécom et plus précisément mademoiselle YAKOUTA et mademoiselle AMINA qui m'ont conseillée et ont répondu régulièrement à mes questions tout au long de mon stage.

Monsieur AEK SAADOUN, Directeur de centre Multi Service d’Algérie Télécom qui a bien voulu m'accueillir comme stagiaire dans le centre et s'est montré très disponible pour répondre à mes questions.

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Sommaire

Remerciement…………………………………………………………………………………………..……1

Chapitre 1 :introduction sur les réseaux IP traditionnelles……………………………3

1. Définition projet RMS.......................................................................3

2. Configuration du RMS région ....................................................................4

Chapitre 2 :présentation de centre RMS Chlef………………………..…………4

1. Introduction………………………………………………………………………………………………..42. Présentation du centre RMS ……………………………………………………………………….53. Services proposés par centre RMS……………………………………………………………….54. Les routeurs RMS ……………………………………………………………………………………….6

Routeur CORE T320.........................................................................…...6 Routeur EDGE M40e…………………………………………………………………………..…6

Chapitre 3 : ETUDE technique MPLS .............................................................…...7

1. Définition …………………………………………………………………………………..……………….72. Architecture d’un réseau MPLS …………………………………………………………………..83. Classes d’équivalence………………………………………………………………………………….94. Principe de commutation d’étiquette …………………………………………….……….105. Format de l’étiquette ……………………………………………………………………………….116. Distribution d’étiquette …………………………………………………………………………….12

Protocole de distribution……………………………………………………………..………13 Mode de distribution..........................................................................…...14

Chapitre 4 : conclusion générale………………………………………………………………….15

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Chapitre 1 : introduction sur les réseaux IP traditionnels

Au cours de ces dernières années, les réseaux IP représentent désormais une part importante des infrastructures de télécommunications, supportant un grand nombre de service avec leurs contraintes de disponibilité telles que les applications distantes, la voix et données multimédia. Malgré la flexibilité et la simplicité de mise en œuvre des réseaux IP, les traitements récurrents effectués par les routeurs sont coûteux en temps et en ressources machines. En effet, dans un réseau IP classique, le routeur décide, en fonction de l’adresse de destination contenue dans l’en-tête d’un paquet, s’il doit l’envoyer vers un des sous-réseaux directement ou vers lequel des routeurs voisins il doit le faire suivre. Pour prendre cette décision, il utilise le contenu de sa table de routage. Cette table associe à des adresses de réseaux et de sous-réseaux, ou plus généralement à des préfixes d’adresses IP, le prochain routeur sur le chemin menant vers le réseau de destination. Ce préfixe pouvant être de longueur variable et dans n’importe quelle position dans la table de routage, le routeur doit examiner l’ensemble de la table de routage pour pouvoir décider quelle est l’entrée de la table correspondant le mieux à l’adresse de destination du paquet. Ce traitement est relativement coûteux en termes de temps et de ressource vu le nombre d’adresse possibles et la croissance continue du trafic IP. Les réseaux IP peuvent aussi souffrir d’incidents susceptible de réduire leur disponibilité, tels que la congestion, les pertes de liens de transmission.

1. Définition projet RMS :

La Tendance mondiale dans les réseaux telecom c’est le NGN (Next Generation Netwaork).les objectifs commun c’est :

Réponde au nouveau besoin large bande du secteur de Telecoms. Accroite la performance et la securité du réseau existants.

L’architecture suivants représeante le réseau NGN :

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Architecture du réseau NGN

C’est un nouveau réseau de commutation de donnée a large bande d’envargure nationale, est de type IP/MPLS.Il est concu afin de supporter et fédére tous les types de protocole et permettre l’interconnexion et l’inter fonnctionnement des réseaux existants.

Le backbone IP/MPLS s’inscrit dans le cadre de la modernisation du réseau Algerie Telecoms et de sa tendance vers le monde du NGN notament avec un réseau d’acces à large bande et un systeme unique de supervision et de maintenance.

2- Configuration du RMS région :

Le réseau multi service d’Algerie Telecoms repose sur un backbone IP/MPLS compétement maillé. Déplyé dans le neufs (09) grande villes du payé et couvre tous les térritoire nationale.

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Le noueds utilisé par Algerie Telecoms

Chapitre 2 : présentation du centre RMS Chlef

1. Introduction

Tout le monde s’accorde pour dire que les télécommunications vont connaître de nouveau une grande révolution dont l’instigatrice est la prochaine génération de réseau.

Le réseau multiservice d’Algérie Télécom entre dans la gamme de réseau de des technologies de pointe pour offrir de nouveaux services sophistiqués (conférence audio/video, transmission voix/données, télévision par câble, internet haut débit…) et d’augmenter les recettes tout en réduisant leur dépense d’investissement et de leurs coûts d’exploitation.

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2. Services proposés par RMS

LE réseau multiservices propose de nouveaux services tels que :

1. Services de voix sur ip: une option iptrunking du softswitchsurpasshiE fournit un service vocal de qualité.

2. Service de données : le backbone est dimensionné pour acheminer le trafic adsl.

3. X.25 : pour transporter le trafic X.25 les routeurs contiennent des interfaces ATM/STM-16.

4. Services VPN : les routeurs du backbone supportent les différents types de VPN.

5. Diffusion Télévision : Avec la technologie multicast, les routeurs diffuseront des signaux de télévision sur IP vers plusieurs destinations.

Présentation du centre RMS (Réseau Multi Service)

Les nœuds primaires comprennent la fonctionnalité CORE, mais aussi la fonctionnalité EDGE est implémentée.

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Les interconnections entre les routeurs CORE seront réalisés en utilisant le réseau SDH d’Algérie Télécom de STM_16 varie en fonctions du trafic.

En fonction de ce dernier, le réseau IP/MPLS offre aussi les possibilités d’élargissement ultérieur grâce à des modules additionnels qui serviront à connecter de nouveaux routeurs EDGE.

2. Les routeurs RMS

Routeur CORE T320

Le routeur JUNIPER T320 est basé sur la technologie MPLS. Il fonctionne avec le logiciel JUNOS pour gérer les protocoles de routages, trafic engineering. Il est constitué d’interfaces hautes vitesses pour les applications réseau, ISP (Internet Service Provider).

Le routeur T320 est constitué de 8 FPC (Flexible Pic Concentrator) installés verticalement à l’avant du routeur et qui sont numérotés de 0 à 7. Chaque FPC contient un élément d’acheminement de paquets qui reçoit les paquets à la destination appropriée

Image réelle du routeur T320

Le routeur T320peut supporter 160 Gigabits/s en full duplex

Fonctions T320

1. Changer les labels des paquets entrants selon leur destination 2. Protocoles de routage (BGP, OSPF, ISIS….)3. La liaison avec le backbone optique d’Algérie Télécom

Routeur EDGE M40e

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Les routeurs M40e utilisent le même système d’exploitation JUNOS que les routeurs de série T et soutiennent les fonctionnalités des protocoles IP/MPLS

Image réelle du routeur M40e

Fonctions M40e

1. Ajoute des labels pour les paquets entrants, protocole MPLS2. Protocoles de routage (BGP, OSPF, ISIS…)

Chapitre 3 : ETUDE technique MPLS

1.Définition :

MPLS (Multi Protocol Label Switching) : est un mécanisme de transport de données qui envoi des informations de manière labélisée. Son rôle principale est de combiner la puissance de la commutation avec la flexibilité du routage pour :

1. Améliorer les performances du réseau ip2. Accélérer la transmission des informations au sein d’un backboneip

MPLS est présenté comme un protocole de niveau 2.5 dans le modèle OSI

2. Architecture d’un réseau MPLS

Un réseau MPLS est constitué de deux sortes de routeurs : les LERs (label edgerouters) et les LSRs (label switch routers). Les LER sont des routeurs permettant de faire la transition entre le domaine MPLS et les autres réseaux,

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par exemple, les clients IP. Les LERs sont alors des routeurs de périphérie qui marquent le trafic à l’entrée du réseau MPLS. Ils encapsulent les datagrammes d’un protocole spécifique (par exemple, IP) dans des datagrammes MPLS. Cette encapsulation consiste à ajouter une étiquette dépendant de la destination, de la nature et de la priorité du trafic. Les LER trient alors les datagrammes entrants dans le réseau MPLS selon les priorités associées à leurs charges et le type d’application dont ils proviennent en leur affectant des étiquettes pour qu’ils soient acheminés. Ces étiquettes sont enlevées par les LER du coté destinataire, une fois que les datagrammes quittent le réseau.

Architecture d’un réseau MPLS

3. Classes d’équivalence

Dans les réseaux MPLS, les paquets sont mis dans des classes d’équivalence appelées FEC (forwardingequivalence class). Un paquet est affecté à une FEC une seule fois lorsqu’il accéde au réseau. Une étiquette de taille fixe lui est alors affectée pour indiquer la FEC à laquelle il appartient. Donc une FEC décrit un ensemble de paquet qui bénéficiera du même traitement dans le réseau. Cette FEC peut regrouper tous les paquets dont la destination correspond à un même préfixe dans la table de routage. Elle peut aussi regrouper tous les paquets qui sortiront du réseau par un même routeur de sortie. Chaque FEC est mise en correspondance avec une information du type saut suivant. Pour les sauts suivants au sein du réseau MPLS. L’en-tête de niveau supérieur ne sera

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plus analysée, et seule l’étiquette d’entrée sera utilisée comme un index dans une table qui indique le saut suivant et l’étiquette de sortie. Cela offre l’avantage de mieux agréger les paquets et de réduire le trafic de contrôle dans le réseau.

4. Principes de commutation d’étiquettes

La commutation d’étiquette est le principe de base de la technologie MPLS. Elle permet de réduire considérablement le coût de la recherche dans les tables de routage d’un réseau IP. En effet, chaque équipement interne au cœur de réseau effectue une seule fois la recherche pour créer un chemin, en fonction de certains critères par exemple l’adresse de destination du paquet.

Les décisions de relayage par les équipements se font en se basant sur l’étiquette ajoutée au paquet. Tous les paquets comportant la même étiquette sont traités de la même manière par les commutateurs d’étiquette. Ils subissent le même traitement de relayage et suivent le même chemin jusqu’à la sortie du réseau à commutation d’étiquette. Les équipements disposent d’une table de commutation contenant, pour chaque étiquette entrant, l’interface de sortie et une étiquette sortant. Une même étiquette peut être associée à des paquets ayant une adresse de destination correspondant à un préfix d’adresse différents dans la table de routage IP mais qui empruntent le même chemin dans le nuage MPLS. Cela permet de réduire d’une manière significative la taille des tables de commutation MPLS et la signalisation nécessaire à l’établissement des chemins. Ainsi, les trafics peuvent être agrégés plus efficacement. Il est à noter que l’étiquette entrante représente pour un LSR, non seulement le prochain saut mais aussi la qualité de service avec laquelle le paquet sera servi. Lorsqu’un LSR applique une étiquette de sortie, cela revient à demander au LSR suivant d’utiliser les paramètres qu’ils ont préalablement négociés pour cette étiquette. Lorsque les tables de commutation sont pleines, les couples étiquette entrante/étiquette sortante représentent pour chaque classe d’équivalence (FEC) connue dans le réseau, un chemin ou circuit virtuel (LSP). Chaque chemin ou LSP est défini pour une FEC donnée ou pour un ensemble de FECs

Dans les réseaux IP classiques, lorsque le maillage augmente dans le réseau, l’agrégation perd de son efficacité car les tables de routage contiennent de plus

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en plus d’exception, par conséquent, elles sont donc de plus en plus volumineuses. Un des intérêts de la commutation d’étiquette est de permettre l’agrégation des paquets en fonction du nœud de sortie du cœur de réseau. Et non plus en fonction du sous-réseau de destination du paquet, comme c’est le cas des réseaux IP. Bien qu’agrégés dans le domaine MPLS, dès leur sortie de ce domaine, les paquets sont à nouveau traités comme des paquets IP indépendants et leurs routes peuvent à nouveau diverger. L’agrégation se fait donc localement sur la base d’informations locales au cœur du réseau, ce qui garantit sa transparence aux réseaux voisins. La technique de la commutation d’étiquette présente plusieurs avantages en apportant de nouvelles fonctionnalités, importantes pour les opérateurs. Même si un réseau IP a l’avantage de créer automatiquement des chemins pour les paquet, il lui manque des fonctions de gestion plus avancées, comme le partage de charge ou la possibilité de décider du routage en fonction de la classe de service, du type de flux, etc….

La commutation d’étiquette, en plus d’être robuste aux pannes, permet la mise en place de fonctions complexes puisque seuls les nœuds d’entrée du réseau ont à en assumer la charge. En plus, avec la commutation d’étiquette, les fonctions d’acheminement et de routage sont clairement séparées. Il est alors possible d’une part d’implémenter la fonction d’acheminement dans du matériel spécialement optimisé, d’autre part de déployer de nouvelles fonctions de routage sans modifier le fonctionnement des routeurs.

Figure 6. Principe de commutation d’étiquette

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5. Format de l’étiquette

Une étiquette n’a de sens que localement entre deux équipements MPLS adjacents et mappe le flux de trafic entre le LSR amont et LSR aval. L’étiquette est un entier court (20 bits) qui permet d’identifier un chemin (LSP) et par conséquent une destination donnée entre deux LSRs. La valeur de cette étiquette et la signification qui lui est associée (le chemin) sont négociées entre deux LSP voisins

La figure ci-dessous, décrit le format des étiquettes MPLS. L’entête MPLS comprend 32 bits dont 20 sont utilisés pour l’étiquette. Le champ Exp (3 bits), réservé pour des fonctions expérimentales, est principalement utilisé pour la CoS (class of service) qui est actuellement la Qos

Figure 7. Forma d’étiquette

Un bit S indique la pile des étiquettes (imbrication des étiquettes). On peut réaliser plusieurs actions sur l’étiquette à savoir (push, swap ou pop). Un dernier champ, TTL (time to live), comporte 8 bits et a la même signification que pour le protocole IP c’est-à-dire le nombre de sauts possible avant la destruction du paquet ce qui a pour but de purger le réseau des paquets qui n’arrivent pas à être acheminés. L’empilement des étiquettes permet en particulier d’associer plusieurs contrats de service à un flux au cours de sa traversée du réseau MPLS et d’autoriser plusieurs niveaux hiérarchiques des réseaux.

6. Distribution d’étiquettes

Nous avons vu précédemment que les équipements LSR se basent sur les étiquettes MPLS pour commuter les datagrammes. Les LERs et LSRs doivent se

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mettre en accord sur les traitements associés à chaque étiquette. En effet, nous avons vu comment et sur quels principes les paquets MPLS étaient relayés sur la base de l’étiquette se trouvent au sommet de la pile d’étiquette. Il reste à expliquer comment les LSR d’un nuage MPLS se mettent en accord sur le sens à attribuer aux étiquettes: c’est ce que l’on appelle la distribution d’étiquette. Dans les sections suivantes, on va discuter les différents protocoles et modes de distribution.

Protocoles de distribution

Deux protocoles permettent principalement de distribuer les étiquettes dans les réseaux MPLS : le protocole LDP (Label Distribution Protocol) et le protocole RSVP-TE (Reservation Protocol-Tunel Extension). Ces protocoles sont utilisés lorsque les paquets sont étiquetés, que ce soit dans un contexte de trafic Internet avec une commutation ou dans des environnements de type VPN MPLS où les réseaux privés virtuels sont construits grâce au MPLS. Pour le premier cas, une fois la route explicite du tunnel déterminée, RSVP-TE est utilisé pour établir le tunnel. Le protocole RSVP-TE effectue principalement quatre fonctions : il assure le routage le tunnel le long de la route explicite, il effectue un contrôle d’admission local, pour s’assurer que les contraintes (bande passante, groupes administratifs) sont bien respectées, il réserve la bande passante et enfin il distribue les étiquettes et entraine une mise à jour des tables MPLS en transit et des tables IP en tête du tunnel. Ce protocole est utilisé par la technologie GMPLS puisqu’elle doit séparer le plan de signalisation (les informations de contrôle relatives aux VPNs) du plan de données échangées.

Le protocole LDP fonctionne sur le modèle des protocoles de routage. Il utilise la table de routage générée pour construire les tables de commutation MPLS. Il établit automatiquement pour chaque FEC un chemin LSP entre les routeurs d’entrée et le routeur de sortie du réseau (celui par lequel les paquets IP appartenant à cette classe d’équivalence quitte le nuage MPLS). Il offre différents modes de distribution et de conservation des étiquettes, ce qui lui permet de s’adapter à différentes utilisations. Il gère en outre les traitements nécessaires à la compatibilité avec les commutateurs ATM (asynchronous transfert mode). Il assure principalement les fonctions suivantes : la gestion du

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voisinage, l’établissement des sessions LDP et la négociation des paramètres de fonctionnement et enfin l’échange des associations étiquette/FEC (binding) et plus généralement des informations de commutations. Le protocole LDP est largement utilisé dans les réseaux MPLS.

Mode de distribution

La façon dont un LSR décide d’attribuer une étiquette à un voisin donné dépend de la configuration de LDP dans le domaine MPLS et de la négociation préalable des paramètres entre les deux LSRs. Il y a différents types de modes de distribution. La distribution étiquette peut être à l’initiative de LSR amont ou du LSR aval, mais généralement elle se fait par le LSR aval. Pour le premier cas, le LSR amont demande au LSR aval de lui attribuer une étiquette pour une FEC donnée, il s’agit alors d’une distribution à la demande. Dans le second cas, on parlera d’un mode de distribution non sollicité. Dans le cas de l’attribution à la demande, le LSR amont découvre une FEC dans sa table de routage pour laquelle il n’y a pas d’étiquette sortante alors qu’il dispose d’une ou plusieurs étiquettes entrantes. Il demande alors au LSR identifié comme le prochain saut pour la FEC concernée dans la table de routage d’attribuer une étiquette à cette FEC. En revanche, le mode non sollicité correspond au cas où le LSR aval prend l’initiative de l’attribution d’étiquette. C’est ensuite au LSR amont, celui à qui l’étiquette est proposée, d’accepter ou de refuser l’étiquette en fonction de ses besoin. Notons que les deux modes peuvent coexister dans le même réseau. En effet, lorsque les tables de routage IP changent, il peut être nécessaire de redemander une étiquette à un LSR dont on sait qu’il est le prochain saut une FEC donnée.

Le mode de distribution peut aussi être indépendant ou ordonné. Dans le mode indépendant, un LSR attribue une étiquette à toute FEC qu’il découvre dans sa table de routage. Pour une FEC donnée, une étiquette sera proposée à tous les voisins. Un LSR peut donc annoncer une étiquette en amont avant d’avoir reçu l’étiquette en aval. Cette décision est prise indépendamment par chaque LSR en se basant sur l’information de routage dont il dispose. Dans le mode ordonné, un LSR vérifie, préalablement à toute attribution d’étiquette, qu’il dispose d’une étiquette pour relayer les paquets correspondants à cette

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FEC. Dans le cas contraire, si un chemin lui achemine les paquets MPLS, il pourrait être amené à les détruire. C’est pourquoi en mode ordonné, un LSR annonce l’association étiquette/FEC, autrement dit un LSR n’attribue un paquet à un voisin que s’il dispose d’un LSP déjà établi.

Chapitre 4 : conclusion générale

MPLS apporte des solutions à plusieurs problèmes rencontrés sur les réseaux IP (débits, latence, qualité de service, sécurité), il est supporté par la plupart des acteurs majeurs du monde d’internet et constitue une solution élégante pour combiner IP et ATM/FRAME RELAY.

MPLS permet de déployer des services de VPN et peut être également utilisé pour la gestion de trafic ingénierie afin d’optimiser les ressource de communication et de trafic.

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