Table des matières - e-monsiteisima.e-monsite.com/medias/files/cours-reseaux-etendus... · 2013-09-24 · − Réseau étendu permettant de relier des MAN ou LAN Un réseau étendu,

ISIMa Réseaux étendus

Mme S. Ghannay Gader A.U. 2011-2012 1

Table des matières

Chapitre 1 : Généralités sur les réseaux ...................................................................................... 3

1. Pourquoi les réseaux ? ..................................................................................................... 3

2. Notion de réseau .............................................................................................................. 3

3. Réseau extrémité .............................................................................................................. 4

4. Le coeur du réseau ........................................................................................................... 4

5. Transfert des données à travers le réseau ........................................................................ 5

5.1. Réseaux à commutation de circuit ........................................................................... 5

5.2. Multiplexage dans un réseau à commutation de circuits .......................................... 5

5.3. Réseaux à commutation de paquets ......................................................................... 6

6. Types de réseaux (en fonction de la taille) ...................................................................... 7

7. Le modèle de référence ISO de l’OSI ............................................................................. 7

7.1. Couches et unités des données ................................................................................. 8

7.2. Principe du protocole ............................................................................................... 9

7.3. Principe du relais ...................................................................................................... 9

7.4. Principe d’encapsulation ........................................................................................ 10

Chapitre 2 : Les réseaux X.25 .................................................................................................. 11

1. Rôle de la couche réseau ............................................................................................... 11

2. Généralité sur X.25 ........................................................................................................ 12

2.1. Le niveau physique ................................................................................................. 12

2.2. Le niveau trame ...................................................................................................... 14

2.3. Le niveau paquet .................................................................................................... 14

2.3.1. Gestion de circuit virtuel .................................................................................... 14

2.3.2. Voie logique ....................................................................................................... 15

2.3.3. Contrôle de flux .................................................................................................. 15

2.3.4. Multiplexage ....................................................................................................... 15

3. Format de paquet ........................................................................................................... 16

3.1. Paquet de données .................................................................................................. 16

3.2. Paquet de supervision ............................................................................................. 17

4. Plan d’adressage ............................................................................................................ 17

5. Etablissement d’un circuit virtuel .................................................................................. 18

6. Le contrôle de flux dans X.25 ....................................................................................... 20

Chapitre 3 : Le relais de trames ................................................................................................ 21

1. Rappel ........................................................................................................................... 21

1.1. Les modes de connexion ........................................................................................ 21

1.2. Les techniques de commutation ............................................................................. 21

2. Principes généraux du Frame Relay ........................................................................ 22

3. Format de la trame...................................................................................................... 24

4. Mécanismes du Frame Relay .................................................................................... 25

4.1. Adressage ............................................................................................................... 25

4.2. Le contrôle de flux de FR ....................................................................................... 26

4.3. Contrôle de congestion ........................................................................................... 27

4.4. Etablissement d’un CV commuté ........................................................................... 28

4.5. Le protocole LMI ................................................................................................... 29

5. Comparaison entre le FR et X25 ............................................................................... 30



Chapitre 4 : Asynchronous Transfert Mode ............................................................................. 31

1. Concepts de base ........................................................................................................... 31

2. Modèle de référence ...................................................................................................... 31

3. La couche Physique ....................................................................................................... 32

4. La Couche ATM ............................................................................................................ 33

5. La couche AAL ............................................................................................................. 34

5.4. AAL1 ..................................................................................................................... 34

5.5. L’AAL2 .................................................................................................................. 36

5.6. L’AAL3/4 et l’AAL5 ........................................................................................... 37

6. Les classes de services ATM ......................................................................................... 37

6.1. Définition des classes de services ...................................................................... 38

6.2. Formatage du trafic par circuit virtuel ............................................................. 39

Chapitre 5 : Multi-Protocol Label Switching ........................................................................... 41

1. Le routage classique ...................................................................................................... 41

2. Pourquoi MPLS ............................................................................................................. 42

3. Principes de MPLS ........................................................................................................ 42

3.1 Forwarding Equivalence Class (FEC) ............................................................... 43

3.2 Label ...................................................................................................................... 44

3.3 Implicit Routing (LDP) ....................................................................................... 44

4. Explicit Routing ............................................................................................................. 45

5. Applications de MPLS................................................................................................... 46



Chapitre 1 : Généralités sur les réseaux

1. Pourquoi les réseaux ?

� Raisons techniques et économiques – Partage et mise à disposition de ressources

• imprimantes, données, programmes, … – Amélioration de la fiabilité

• duplication – Réduction des coûts

� Raisons services nouveaux – Travail coopératif

• rédaction de logiciel – Communication et diffusion de l’information

• messagerie électronique, web, téléphonie – Commerce et paiement électronique

• carte bancaire – Jeux interactifs

2. Notion de réseau

• Un réseau : – deux ou plusieurs noeuds connectés par une liaison physique – deux ou plusieurs réseaux connectés par deux ou plusieurs noeuds

• Noeuds : – station de travail ou des noeuds de commutation ou d’interconnexion

• Liaison physique : câble, fibre, satellites,... Exemple : Internet



3. Réseau extrémité

• Système terminal (hôte): • Modèle client/serveur • Modèle communication de groupe • Modèle pair-à-pair (peer to peer)

4. Le coeur du réseau

• Ensemble de nœuds interconnectés • Transfert des données à travers le réseau ?



5. Transfert des données à travers le réseau

• Deux approches basées sur la commutation ; – Commutation de circuits : circuit dédié – Commutation de paquets : "store-and-forward"

5.1. Réseaux à commutation de circuit

• Technique d’établissement d’un circuit dans le réseau téléphonique • Mise en place d’un chemin dédié par séquence d’appel

– Phase d’établissement d’un appel • Ressources réservées par appel

– Garantie au niveau performance) • Exemple

– RTC (Réseau Téléphonique Commuté) – Commutation de la voix

5.2. Multiplexage dans un réseau à commutation de circuits

• Partage du même support physique entre plusieurs stations • Multiplexeur : le débit de sortie est égal à la somme des débits en entrée • ≠ Concentrateur : intéressant si taux d’activité faible



a. Multiplexage fréquentiel MRF (Multiplexage par Répartition de Fréquence) ou FDM

(Frequency Division Multiplexing)

b. Multiplexage temporel MRT (Multiplexage à Répartition dans le Temps) ou TDM

(Time Divison Multiplexing)

5.3. Réseaux à commutation de paquets

• But : acheminer des paquets de la source vers la destination • Deux types de réseaux :

– Réseaux datagramme – Réseaux circuit virtuel

a. Datagramme

– Pas de phase de connexion (modèle sans connexion) – Chaque paquet est émis de manière indépendante – Chaque commutateur maintient une table de routage pour aiguiller le paquet – Exemple

o Réseau Internet b. Circuit virtuel

– Établissement explicite de la connexion et de la terminaison (orienté connexion) – Maintien d’un circuit virtuel – Les paquets suivent le même circuit

o Exemple : ATM, X25



6. Types de réseaux (en fonction de la taille)

• LAN (Local Area Netwok) − Réseau local

• MAN (Metropolitan Area Network) − Réseau métropolitain qui relie des ordinateurs dans une même ville ou

agglomération (peut relier des LANS ensemble) • WAN (Wide Area Network)

− Réseau étendu permettant de relier des MAN ou LAN Un réseau étendu, souvent désigné par l'anglais Wide Area Network (WAN), est un réseau informatique couvrant une grande zone géographique, typiquement à l'échelle d'un pays, d'un continent, voire de la planète entière. Le plus grand WAN est le réseau Internet.

7. Le modèle de référence ISO de l’OSI

• Le Modèle de référence ISO pour Interconnexion des Systèmes Ouverts a été proposé en 1984 par l’OSI :

• Modèle fondé sur un principe énoncé par Jules César : o Diviser pour Régner »

• Le principe de base est la représentation des réseaux sous la forme de couche de fonctions superposées les unes aux autres.

o Leur nombre, leur nom et leur fonction varient selon les réseaux

• L’étude du système de communication revient alors à l’étude de ses éléments et offre une plus grande :

o Facilité d’étude o Indépendance des couches o Souplesse d’évolution



7.1. Couches et unités des données



7.2. Principe du protocole

7.3. Principe du relais



7.4. Principe d’encapsulation



Chapitre 2 : Les réseaux X.25

1. Rôle de la couche réseau

La couche réseau fournit :

a. les moyens d’établir, de maintenir et de libérer des connexions réseau entre des systèmes désirant communiquer.

b. des fonctions et des procédures permettant aux entités de transport d’échanger des NSDU en utilisant des connexions réseau (réseaux orientés connexion), ou en utilisant des datagrammes (pour les réseaux sans connexion).

c. elle rend les entités de transport indépendantes des problèmes de routage et de relais.

d. elle rend les entités de transport indépendantes des problèmes liés à

l’établissement et au fonctionnement d’une connexion réseau donnée, y compris dans le cas où plusieurs sous réseaux sont utilisés en tandem ou en parallèle.

e. elle masque aux entités de transport la façon dont les ressources des couches inférieures (par exemple les connexions de liaison de données) sont utilisées pour fournir des connexions réseau.

f. elle effectue également l’administration des réseaux (taxation, identification

d’abonné, exploitation, etc.)



2. Généralité sur X.25

• X.25 définit les règles de communication entre un ETTD et un ETCD d’entrée sur le sous réseau de communication

• Cette norme définit trois niveaux indépendants de protocole ou d’interface permettant l’interconnexion d’ETTD au travers d’un réseau à commutation de paquets. Elle ne définit en aucun cas les protocoles mis en oeuvre au sein des réseaux à commutation de paquets.

• Les trois niveaux définis par X.25 correspondent aux trois premières couches du modèle de référence OSI (physique, liaison et réseau), mais comme ils ont été définis avant l’apparition du fameux modèle, ils sont dénommés respectivement niveaux physique, trame et paquet.

2.1. Le niveau physique

Les réseaux à commutation de paquets peuvent offrir une ou plusieurs des interfaces physiques suivantes. Ils peuvent bien sûr en offrir d’autres.

a. Recommandation ITU-T X.21 (figure 3): Accès par réseau à commutation de circuits

b. Recommandation ITU-T X.21bis (figure 4): Accès par liaison spécialisée c. Recommandations ITU-T de la série V (figure 5): Accès par réseau commuté d. Recommandation ITU-T X.31 (figure 6): Accès par réseau RNIS





2.2. Le niveau trame

Le niveau trame correspond à la couche liaison de données du modèle de référence OSI. Deux types de procédures sont utilisables à ce niveau :

a. procédure à liaison unique (identique au mode LAPB du protocole HDLC) ;

b. procédure multi-liaison (plusieurs supports physiques).

L’objectif du niveau trame est de se prémunir contre les erreurs de transmission pouvant survenir entre l’usager et le réseau. Le niveau trame permet également un contrôle de flux global au niveau de l’interface usager-réseau.

2.3. Le niveau paquet

L’objectif du niveau paquet est de permettre l’interconnexion entre deux usagers du réseau par l’intermédiaire de ce l’on appelle un circuit virtuel. Un usager peut ouvrir (créer) plusieurs circuits virtuels ce qui lui permet de pouvoir gérer plusieurs communications simultanément (multiplexage).

2.3.1. Gestion de circuit virtuel

Un circuit virtuel consiste en une mise en communication de deux usagers.



On distingue deux types de circuits virtuels :

a. les circuits virtuels permanents (CVP) qui sont des circuits établis et maintenus de façon permanente par le réseau (plutôt rares) ;

b. les circuits virtuels commutés (CVC) qui sont des circuits établis et libérés à chaque communication sur demande d’un usager.

Le niveau paquet gère les circuits virtuels établis par l’usager avec ses correspondants en assurant :

1. l’établissement et la libération des circuits virtuels commutés, 2. le transfert des données sous forme de paquets, 3. le contrôle du transfert des données, 4. la gestion des erreurs.

Les niveaux physique (bit) et liaison de données (trame) d’un ETTD sont purement locaux, c’est dire qu’ils n’ont aucune interaction avec ceux de l’autre ETTD. Les actions prises au niveau paquet sont par contre répercutées au niveau paquet de l’autre ETTD. Les données d’un ETTD sont intégralement transmises à l’autre ETTD. Un ETTD peut, dans les limites de la capacité de sa liaison physique, établir et utiliser plusieurs circuits virtuels simultanément.

2.3.2. Voie logique

Afin de permettre la coexistence à un instant donné de plusieurs communications virtuelles, on utilise des identifiants de communication appelés numéro de voie logique. Un numéro de voie logique est attribué lors de l’abonnement à chaque circuit virtuel permanent. Dans le cas d’une communication commutée, le numéro de voie logique est attribué lors de la phase d’établissement du circuit virtuel.

2.3.3. Contrôle de flux

Le contrôle de flux permet à un récepteur d’information de limiter la vitesse à laquelle un émetteur émet ses paquets de données. Le contrôle de flux ne s’exerce habituellement pas de bout en bout. Lorsque l’abonné récepteur de données ne peut plus continuer à recevoir des données, il signale cet état de fait au noeud du réseau auquel il est rattaché. Ce dernier peut répercuter ce contrôle vers l’abonné émetteur des données.

2.3.4. Multiplexage

Le multiplexage permet à un abonné d’établir plusieurs communications (appelées circuits virtuels) sur un même support physique, ou plus précisément sur une même liaison d’accès entre l’abonné et le réseau. Dans la figure 9, le circuit virtuel entre les usagers A et B emprunte la voie logique nº 1 sur la liaison d’accès de A, et la voie logique nº 2 sur la liaison d’accès de B. Ainsi,



lorsqu’un paquet est émis entre A et le réseau (à destination de B), il utilise la voie logique numéro 1 ; lors de l’émission de ce paquet entre le réseau et B, il utilise la voie logique numéro 2. Simultanément, le circuit virtuel entre les usagers A et C emprunte la voie logique nº 2 sur la liaison d’accès de A, et la voie nº 1 sur celle de C. Enfin, le circuit virtuel entre les usagers A et D emprunte la voie logique nº 3 sur la liaison d’accès de A, et la voie nº 1 sur celle de D. Les numéros de voie logique ont une signification locale, entre un usager et le réseau.

3. Format de paquet

3.1. Paquet de données



3.2. Paquet de supervision

4. Plan d’adressage

• Le champ d’adresse est déterminé par un champ de longueur d’adresse sur 4 bits (adresse 16 demi-octets)

• La norme d’adressage X.121 – C’est le plan de numérotage pour les réseaux publics de données – L’adresse à 14 chiffres : 3 pour le pays 1 pour le réseau 7 pour la région

et 3 pour les numéros locaux. – Le premier des trois premiers chiffres du pays est défini par : (0, 1) réservé, (2-7) pour les codes d’identification de réseau, 8 interfonctionnement avec le telex, 9 pour l’interfonctionnement avec le réseau téléphonique.

Un certain nombre de numéro ont été réservé US : 310-329, Canada 302-307, France 208-212, U. K. 234-238.



5. Etablissement d’un circuit virtuel

L’objectif de l’établissement d’un circuit virtuel est de créer un chemin à travers un réseau à commutation de paquet, de le marquer (de façon à ce que les paquets suivants empruntent ce chemin, quel que soit le sens de transmission), et de réserver des ressources dans les noeuds de commutation de façon à permettre le passage de ces paquets.

Quelques procédures dans X.25

Exemple d’établissement de circuit virtuel.





6. Le contrôle de flux dans X.25

• Mécanisme de fenêtre coulissante. Ce contrôle est réalisé de manière

indépendante pour chaque VC et pour chaque direction.

• Chaque paquet de données contient dans le champ TYPE de l'en-tête un numéro de séquence pour l'envoi P(S) et un numéro de séquence pour la réception P(R). Ce dernier concerne les données arrivant dans la direction inverse (le prochain attendu).

• Pour une communication simple-duplex, le récepteur envoie des paquets RR (Receive Ready) en indiquant un P(R) qui indique le nombre de paquets acquittés.

• Envoi exceptionnel d'un paquet sans tenir compte du contrôle de flux. Celui-ci doit être acquitté avant de pouvoir en envoyer un autre.



Chapitre 3 : Le relais de trames

1. Rappel

1.1. Les modes de connexion

- Mode connecté : blocs acheminés sur le même chemin physique

- Mode non-connecté : blocs acheminés indépendamment les uns des autres

- Mode orienté connexion : blocs acheminés sur le même chemin virtuel

Le mode orienté connexion préserve le séquencement des informations et allège le travail des terminaux.

1.2. Les techniques de commutation

a- La commutation de circuits

b- La commutation de paquets

Figure 2.2 Réseau à commutation de paquets

Figure 2.1 Réseau à commutation de circuit



c- La commutation de trames

- La commutation de trame consiste à transporter des trames d’un bout à l’autre du réseau sans avoir à remonter au niveau paquet.

- La norme de niveau trame retenue dans la commutation de trames est LAP-D.

- L’objectif d’une commutation de niveau trame est d’améliorer les performances de la commutation en diminuant le nombre de niveaux de l’architecture à traverser. En descendant la commutation au niveau trame, on simplifie considérablement le travail des nœuds. En effet dans un transfert de paquet, on attend d’abord de recevoir correctement la trame, en tenant compte des retransmissions éventuelles de cette trame, avant de pouvoir traiter le paquet, après décapsulation de la trame. Un acquittement part vers le nœud précédent, où une copie de la trame est conservée tant que le nœud suivant n’a pas fait parvenir un acquittement positif.

- Un autre avantage du transfert de niveau trame est offert par l’introduction d’une signalisation séparée du transport des données. La mise en place de la connexion de niveau trame, indispensable pour effectuer la commutation, s’effectue par une connexion logique, différente de celle de l’utilisateur. Les nœuds intermédiaires n’ont pas à se préoccuper de maintenir cette connexion.

- Les contrôles d’erreur et de flux sont reportés aux extrémités de la connexion. La simplification du travail effectué par les nœuds intermédiaires est considérable. On considère que l’on parvient ainsi à multiplier par 10 le débit du réseau pour une puissance d’équipement donnée.

- Le relais de trames, « Frame Relay », est un cas particulier de commutation de trame, avec des simplifications supplémentaires de façon à gagner encore en débit. Cette simplification est principalement apportée par les reprises sur erreur et les contrôles de flux, qui sont repoussés aux extrémités.

2. Principes généraux du Frame Relay

- Le Frame Relay, apparu en 1988, est une évolution de la commutation par

paquets X25. - Le Frame Relay offre un service orienté connexion. - Il établit une liaison virtuelle entre les deux extrémités. Cette liaison est soit

permanente (PVC : Permanent Virtual Circuit), soit établie à la demande (SVC : Switched Virtual Circuit).

- Un réseau à relais de trames peut comprendre des ordinateurs, des serveurs, etc., du côté utilisateur, ainsi que des périphériques réseaux Frame Relay tels que des commutateurs, des routeurs, des multiplexeurs. Les unités utilisateur sont souvent désignées sous le nom général ETTD, alors le matériel réseau qui



communique avec cet équipement est appelé ETCD, comme l'illustre la figure suivante :

Figure 2.3 Aperçu sur le Frame Relay

- Le Frame Relay couvre les couches 1 et 2 du modèle OSI mais n’est pas conforme à ce dernier :

• La couche physique utilise du bit stuffing (transparence binaire) : insertion d’un zéro tous les cinq 1 à l’émission et suppression du 0 suivant cinq 1 à la réception. Cette technique est pénalisante car elle introduit une irrégularité dans le débit utile. Elle est utilisée afin de s'assurer que la suite de bits 01111110 (fanion des trames du Frame Relay) ne puisse apparaître « par hasard ». L’interface physique n’est pas précisée par la norme, elle dépendra du constructeur ou de l’opérateur.

• La couche liaison de données est subdivisée en 2 sous-couches, le noyau (Core) et une sous-couche complémentaire et facultative non normalisée dont les fonctionnalités sont laissées à la discrétion des utilisateurs (EOP : Element Of Procedure). Une utilisation typique est l’utilisation de la procédure HDLC LAP-B comme sous-couche EOP. Cette sous-couche est utilisée uniquement par les équipements terminaux.

Figure 2.4 Architecture en couche du relais de trames



- Le Frame Relay apporte une simplification supplémentaire à la commutation de trame. Dans les nœuds intermédiaires, les trames sont commutées sans qu’il soit tenu compte des erreurs potentielles à l’intérieur de la trame et d’une éventuelle reprise sur erreur, du séquencement, du temporisateur de reprise, etc.

- Les principales fonctionnalités :

• Délimitation et transparence des trames

• Multiplexage et démultiplexage des trames à l’aide du champ portant la référence de commutation

• Inspection de la trame pour vérifier qu’elle possède un nombre entier d’octet avant insertion ou après extraction des 0 intégrés pour la transparence.

• Inspection de la trame pour vérifier qu’elle n’est ni trop courte ni trop longue.

• Détection des erreurs de transmission et demande de retransmission dans les éléments extrémité de la connexion.

• Fonction de contrôle de flux de bout en bout (aussi dans les éléments extrémité).

Le Frame Relay a pour but de diminuer au maximum le temps passé dans les commutateurs, en n’effectuant qu’un travail minimal.

3. Format de la trame

La trame utilisée par le Frame Relay au niveau 2 (Noyau) est de type HDLC (High Level Data Link Control) dérivée de LAP-D et délimitée par deux fanions (01111110). Son format est le suivant :

Figure 2.5 Format d’une trame Frame Relay - Le champ adresse (DLCI : Data Link Connection Identifier) est divisé en 2 blocs dans la version de base, un bloc de 6 bits et un autre de 4 bits. - Le champ EA (End Address) indique si le champ adresse a une suite (EA = 0) ou s’il est le dernier (EA = 1). Dans les versions étendues, le champ adresse est incrémenté d’un octet (7 bits plus le bit EA). L’adresse peut donc être exprimée sur 10, 17 (en-tête de 3 octets), ou 24 (en-tête de 4 octets).



- Le champ C/R (Command/Response) indique s’il s’agit d’une trame de commande ou de réponse. - Les bits FECN (Forward Explicit Congestion Notification) et BECN (Backward Explicit Congestion Notification) permettent d’éviter les congestions. Ils sont utilisés lorsque le seuil de congestion est pratiquement atteint dans un sens ou dans l’autre de l’échange de trame. L’utilisateur qui reçoit ces avertissements se doit de réduire ses échanges en diminuant son débit ou la taille de ses fenêtres glissantes. - Le bit DE (Discard Eligibility) permet aux organes du réseau de marquer les trames à éliminer en priorité lors d’une congestion.

4. Mécanismes du Frame Relay

4.1. Adressage

De même que pour un réseau X25, on établit la connexion à travers une liaison virtuelle. Un circuit virtuel est identifié par un identificateur de lien virtuel (DLCI) équivalent au NVL (Numéro de voie logique) d’X25. Dans la version de base de 2 octets, le DLCI permet d’adresser 1024 liaisons virtuelles dont seules 992 sont utilisables. Comme l’illustre la figure ci-dessous un DLCI est un numéro qui désigne le point d'extrémité au sein d'un réseau à relais de trames. Ce numéro n'a de signification que pour le réseau local. Le commutateur relais de trames mappe-- les DLCI entre deux routeurs pour créer un circuit virtuel permanent.

Figure 2.6 Adressage dans Frame Relay



Allocation des valeurs de DLCI pour 1 adresse sur 2 octets :

Volume DLSI Fonction

0 Etablissement du circuit et LMI

1 – 15 Réservées

16 – 991 DLCI utilisateurs

992 – 1007 Réservé pour la gestion du réseau FR

1008 – 1022 Réservés

1023 Réservé aux message de gestion des couches supérieures et CLLM

4.2. Le contrôle de flux de FR

Dans les premières versions du FR, le contrôle de flux a pratiquement été éliminé. Lorsque le trafic soumis en entrée d’un nœud excède sa capacité de sortie, le nœud FR mémorise les messages au fur et à mesure de leur arrivée quelque soit leur circuit virtuel. Il faut 250 Koctets de mémoire pour stocker sans perte le flot en excès des deux rafales pendant 2 sec. Lorsque la mémoire du nœud est saturée, il n’y a plus d’autre alternative que de jeter les nouveaux paquets. En plus on sait que les trafics soumis sur les réseaux locaux sont sujets aux phénomènes de rafales qui vont produire des congestions dans le réseau. Pour limiter ce risque il fallu ajouter des algorithmes capables de réguler les flux. La solution choisie repose sur un accord entre l’utilisateur et l’opérateur sur le débit moyen à respecter.

• Le CIR (Committed Information Rate) : qui définie un flux à ne pas dépasser que sous certaines conditions. On définie les paramètres.

• CBS (Committed Burst Size), qui pour un temps T définie la quantité d’information maximale pouvant être transportée sans dépasser le seuil garanti CIR,

L’utilisateur a le droit de dépasser par moments le débit CIR. Ces dépassements peuvent toute fois mettre l’opérateur en difficulté, puisque celui-ci n’a réservé des ressources dans son réseau que pour la valeur garantie. C’est la raison pour laquelle l’autorisation de dépassement est accompagnée d’une indication relative aux données en surplus et spécifiée dans la trame. Les dépassements peuvent se faire, suivant un additif au contrat de base par la détermination d’un débit maximal.

• EIR (Excess Information Rate)

• EBS (Excess Burst Rate), c’est la quantité d’information supplémentaire que l’opérateur transmet lorsque le seuil est dépassé.

EBS = (EIR – CIR) * T

CBS = CIR * T



L’opérateur laisse entrer les données supplémentaires jusqu’à la valeur EIR, mais celles-ci sont indiqués par DE = 1, donc la trame peut être détruite par l’opérateur s’il y aura congestion. Débit de l’utilisateur Débit moyen garanti Pour CIR

4.3. Contrôle de congestion

Le contrôle de congestion est basé sur l’alerte des utilisateurs en cas de congestion possible observée le long du circuit virtuel. Pour cela 2 bits sont prévus :

• FECN : notification explicite la congestion aval

• BECN : notification explicite la congestion amont

Lorsque une trame passe par un nœud congestionné elle est marquée par les bits FECN = 1 ou BECN = 1 selon que la trame part en direction du récepteur ou de l’émetteur.

• La notification vers l’avant correspond à un avertissement envoyé au récepteur pour l’informer que le réseau présent un nœud saturé.

• La seconde notification (BECN) part vers l’émetteur pour lui indiquer qu’il est souhaitable qu’il diminue provisoirement son débit. Problème : Demande effectué à toutes les machines extrémités de réduire le trafic indépendamment des connexions fautives.

Pour un contrôle plus efficace des extrémités, le protocole CLLM a été définit (Consolidated Link Layer Mangement) c’est une trame de supervision utilisée pour transporter des informations de contrôle. Cette trame permet à un nœud congestionné d’informer ses voisins de son état de congestion. Les nœuds voisins peuvent à leur tour avertir leurs voisins et ainsi de suite (envoyé sur un circuit virtuel de DLCI = 1023). Le format d’une trame CLLM est le suivant :

EIR

CIR

EBS

CBS

Temps

Débit

Trame1 Trame4 Trame2 Trame3

Trame 4 de rejet

Trame 3, DE=1

Trame 1 et 2, DE=0

Figure 2.7 Contrôle de flux de FR



4.4. Etablissement d’un CV commuté

Les messages d’établissement des circuits virtuels sont acheminés sur le DLCI : se sont des messages complexes puisqu’ils doivent préciser les paramètres de la liaison demandée. Les échanges de la trame au cours d’une communication sont le suivant : Le bit F(Flag) sert à repérer un message appelant (F = 0) d’un message appelé (F = 1) Le format d’un message Setup est le suivant :

Fanion

DLCI = 1023

: :

Information Sur la

congestion

FCS

Fanion

Valeur de la case de congestion 2- Congestion de courte durée : pointe de trafic 3- Congestion de longue durée : pointe de trafic 6- Panne de courte durée d’un équipement 10- Maintenance de longue durée 16- Congestion de courte durée (cause inconnue)

Type de message Cause de congestion = 2

Longueur de paramètre = 1

Valeur de la cause

Type de message liste DLCI = 3

Longueur de paramètre =

2n (n DLCI)

DLCI 1

DLCI n

SETUP F = 0

Call proceding SETUP F = 1

Connect Appel accepté Connect

Disconnect

Echange de données

Disconnect

Release Release

Release Complete

Figure 2.8 Format d’une trame CLLM

Figure 2.9 Etablissement d’un CV



Rq : Le FR travail en mode connecté. Deux types des circuits virtuels entre 2 usagers sont envisageables, d’une part les circuits virtuel permanant PVC/CVP qui sont établit par l’opérateur lors de l’abonnement usagers, d’autre part les circuits virtuels commuté SVC/CVC qui sont établit à l’initiative de l’usager.

4.5. Le protocole LMI

Ce protocole permet à l’utilisateur de connaître l’état des CVP, les liens physiques ou de la modification du statut du lien. Les messages LMI sont transmis par des trames utilisant un DLCI= 0 Le format de la trame est le suivant :

Deux types de message ont été définis : les messages d’état et les messages d’interrogation d’état. Les messages d’état sont émis en réponses au message d’interrogation d’état.

Fanion

DLCI = 0 : :

Type de message

: :

Autre éléments d’information

FCS

Fanion

SetUP = 5 Call proceding = 2 Connect = 7 Disconnect = 9 Release = 17 Release complete = 16

Flag

DLCI = 0 : :

Indicateur de protocole LMI : :

Type de message

Champs d’information

flag

Types de message statue en query

Identificateur de message vérification d’intégrité

Longueur 2

N° de séquence émis (Ns)

N° de séquence reçu (Nr)

: : :

Figure 2.10 Format d’un message Setup

Figure 2.11 Format d’un message LMI



5. Comparaison entre le FR et X25

X25 FR

Niveau 1 Même fonctionnalité

Niveau 2

- Type de trame - Validité et contrôle d‘erreur - Contrôle de séquencement - Gestion de la fenêtre et des

temporisations - Acquittement éventuel

- Validité - DLCI - Acheminement - Envoi des messages

CLLM - Positionnement des

bits - DE, FECN, BECN

Niveau 3

- Type de paquet - Contrôle de séquencement - Gestion de la fenêtre et des

temporisations - Acquittement - Routage

X25 FR

Niveau 2

Niveau 3

Trame Valide

Trame Information

Trame en séquence

Paquet Data

CV Connu

Paquet en Séquence

Trame Validé

DLCI Connu

Oui

Non

Rejet

Non

Oui

Emission Emission

Non

Non

Non

Non

Non

Non

Oui

Oui

Oui

Oui

Oui

Oui

Reprise

Reprise

Reprise

Traitement des trames S et V

Rejet

Traitement de paquet de service

(connect/disconnect)



Chapitre 4 : Asynchronous Transfert Mode

1. Concepts de base

♦ Le but est d’avoir un réseau unique pour transporter tout type de trafic (voix, vidéo, données, images, applications temps réel,…)

♦ Comme il n’existe pas un support physique unique, ATM se doit d’en être indépendant, pour cela une couche de convergence physique permet d’adopter le protocole ATM à tous supports de transport

♦ Les flots des données véhiculés sont :

• Isochrone tel que son, image animée …

• Asynchrone avec ou sans rafale

♦ A cela s’ajoute la nécessité de fournir à chaque client un contrat débit adapté à ses besoins.

♦ Il faut également pouvoir fournir un délai d’acheminement réduit pour les applications interactives.

♦ ATM offre aux utilisateurs un service orienté connexion. Pour transférer des informations, une source établit un chemin virtuel. ATM respecte l’ordre d’émission des cellules pendant le transport, il garantit le séquencement mais pas l’intégralité des séquences.

♦ ATM utilise la commutation de cellule (qui remplace à la fois la commutation de circuit et de paquet)

♦ L’unité de transfert est une cellule de petite taille fixe (53Ø), pour faciliter l’allocation de la mémoire dans les commutateurs. Il est plus rapide à commuter et garantit un meilleur entrelacement des données (minimiser le temps d’attente au niveau du commutateur)

♦ ATM prend en compte la qualité de service au niveau de la négociation.

♦ Comme plusieurs dizaines des milliers de connexions virtuelles peuvent traverser un commutateur, la table de commutation peut occuper un espace mémoire considérable et le temps de recherche à l’intérieur de la table peut devenir important. Pour pallier cet inconvénient, les connexions virtuelles de l’utilisateur sont multiplexées dans un conduit virtuel.

2. Modèle de référence

♦ Les réseaux de commutation de cellule utilisent un nouveau modèle de référence, dit modèle UIT-T pour pouvoir prendre en charge les applications multimédia. Ce nouveau modèle en couche diffère donc du modèle OSI qui



correspondait à l’architecture du réseau d’ordinateurs (uniquement la transmission de données)

Figure 5.1 Modèle de référence d’un réseau ATM

♦ Le modèle est en trois dimensions définissant :

• Un plan utilisateur pour transférer les informations venant des applications des utilisateurs

• Un plan de contrôle lié au problème de signalisation

• Plan d’administration responsable de la gestion et de la coordination des différents plans

♦ La couche physique s’occupe du transport des cellules sur un support Physique et regroupe à peu près les fonctionnalités des trois 1erè couches de modèle OSI.

♦ Cette couche est subdivisée en deux sous couches : TC (Transmission Convergence) et PM (Physical Medium).

♦ La couche ATM gère le transport de bout en bout de la cellule (équivalent à la couche transport du OSI)

♦ La couche AAL est une couche d’adaptation à l’ATM, elle se recharge de l’interface avec des couches supérieures.

3. La couche Physique

♦ Elle comprend les deux sous couches PM et TC ; la couche PM ne comprend que les fonctions physiques spécifiques du support. Elle permet la transmission des bits, codages, synchronisation… Les fonctions de transmission dépendent du support utilisé, la sous couche PM effectue la synchronisation.

♦ La sous couche TC réalise les fonctions nécessaires pour placer/recevoir les cellules dans les flots de bit fournit par la sous couche PM.

♦ Donc la sous couche TC réalise :

• La génération des trames et leur reconnaissance

Plan

d’ad

ministratio

n

Couche physique – TC/PM

ATM

AAL

Couche supérieur

Couche supérieur

Plan d’administration

Plan utilisateur Plan contrôle



• L’adaptation aux trames du support

• La délimitation des cellules (ou cadrage)

• La génération des HEC (Header Error Control), le polynôme générateur utilisé est X8 + X2 + X + 1

• La détection des erreurs sur l’entête des cellules.

4. La Couche ATM

♦ Dans les nœuds ATM seules les entêtes sont traités, les champs d’information restent inchangés. Les principales fonctions de la couche ATM sont :

• Créer une cellule ATM en ajoutant un entête au champ d’information reçu par l’AAL. A la réception la couche ATM retire l’entête avant que la cellule ne soit reçue par l’AAL.

• Multiplexer et démultiplexer les flux des cellules provenant des différentes connexions. Les connexions sont identifiées par VCI (identificateur du voix virtuel) ou par VPI (identificateur du conduit virtuel) qui sont contenus dans les entêtes des cellules.

• Lire et interpréter les champs d’information contenus dans l’entête des cellules. Le VCI / VPI est utilisé pour s’assurer que les cellules sont envoyées aux adresses correctes.

• Fournir les mécanismes de contrôle de flux

12 16 3 1 8 VPI : Virtuel Path Identifier VCI : Virtuel Channel Identifier PT : Payload Type (type de L’information) CLP : Cell Loss Priority (indique la préférence à l’écartement d’une cellule) HEC : Header Error Control

Figure 5.3 Format de trame d’une cellule ATM à un utilisateur GFC : Genenic Flow Control : les 4 bits de contrôle de flux GFC de l’interface UNI servent aux contrôles d’accès et de flux sur la partie terminale (extrémité) entre l’utilisateur et le réseau. L’objectif est d’assurer que la bande passante allouée à chaque service ne sera pas excédée.

En tête Données

VPI VCI PT HEC CLP

5 48

Figure 5.2 Format de trame d’un nœud à un autre

GFC VCI VPI PT HED UNI CLP



5. La couche AAL

AAL : ATM Adaptation Layer Les types de trafic appartiennent à quatre catégories

♦ Type 1 : C’est un trafic isochrone pour lequel la source de données produit à débit constant et à un rythme fixe et périodique. L’information doit être délivrée au même rythme à la destination. On doit pouvoir identifier les pertes d’information sans chercher à les corriger

♦ Type 2 : Trafic isochrone pour lequel la source de donnée produite à débit variable. L’information ne doit pas nécessairement être délivrée exactement au même rythme à la destination, une gigue plus ou moins grande est acceptable. On doit aussi pouvoir identifier les pertes sans pour autant chercher à les corriger.

♦ Type 3 : Trafic asynchrone, il s’agit essentiellement des échanges sur connexion dans une application transactionnelle. Le flot de données est irrégulier mais peut être contraint par les bornes négociées. En revanche les pertes de données doivent être corrigées. Les unités d’informations doivent être délivrées dans le bon ordre.

♦ Type 4 : Trafic asynchrone pour lequel les rafales d’informations peuvent être arbitrairement élevées, il s’agit typiquement des flots de datagrammes utilisés dans les applications d’un réseau local.

CS(classe de service) A B C D

TP (type de protocole) 1 2 3 4

CT (contrainte temporel)

Oui Non

Débit Constant Variable

Mode connecté/Non Connecté Non

• Pour répondre aux besoins de ces grandes familles de trafic, ATM propose la notion de couche d’adaptation (AAL) : - AAL1 : Correspond à la définition d’un service pour le trafic de type 1 - AAL2 : correspond à la définition d’un service pour le trafic de type 2 - AAL3/4 : définit un service commun aux besoins de trafic de type 3 et 4 - AAL5 : simplification de la couche AAL ¾

5.4. AAL1

♦ Elle offre un service en mode connecté à débit constant (appelé aussi CBR Constant Bit Rate) et à délai minimal (exemple la téléphonie)

♦ Les objectifs des services fournis par l’AAL1 sont :



• transférer des unités de données issues de la source à débit constant et les délivrer avec le même débit

• transférer les informations de synchronisation entre la source et la destination

• indiquer les éventuelles pertes

• l’AAL1 doit donc disposer des mécanismes suivants : � Segmentation et réassemblage des informations � Gestion de la gigue inter-cellule � Restitution du signal d’horloge au récepteur � Détection des cellules hors séquence (lors de pertes d’une

cellule)

a- La sous couche SAR de l’AAL1

• Elle va assurer la correction d’erreur et de séquencement. L’information est classée dons une unité de données qui se compose de 48 Ø.

• Cette information est subdivisée en paquet contenant 47 Ø de données et 1Ø d’entête.

• Ces paquets sont ensuite envoyés vers la couche ATM.

Figure 5.4 Entête AAL1

CSI : Convergence Sublayer Information, SN : Sequence Number , maximum 8 séquences CRC : Correction d’erreurs sur les 4 premiers bits, calculé avec le polynôme X3 + X + 1 P : un bit de parité sur le 1er Ø b- La sous couche de convergence (CS) de l’AAL1

• Cette sous couche a pour but de restituer aux récepteurs un signal d’horloge produit par l’émetteur, ceci permet de gérer les variations de délais de transmission ou de délivrer l’information à un rythme fixe et débit constant.

• Vérifie que le numéro de séquence et l’indication d’erreur sont utilisés pour détecter les pertes des cellules et de séquencement.

CSI 1

SN 3

CRC 3

P 1

1Ø



5.5. L’AAL2

L’AAL2 offre des services de classe B, le débit est variable (VBR : Variable Bit Rate), le service est en mode connecté, le délai est minimal (Exemple : Multimédia).

a- La sous couche SAR de l’AAL2

L’AAL2 classe le flux provenant des niveaux supérieurs dans un sp réduit de 48Ø qui est

ensuite envoyés à la couche ATM. Le rôle de la couche SAR est semblable à celui de trafic

CBR :

- transfert d’information à débit variable - segmentation et réassemblage des entités de données - indication de pertes d’information ou d’erreurs sans reprise

Figure 5.5 Trame AAL2

SN : numéro de séquence qui permet de numéroter les trames modulo 8 ou 16 et ainsi de détecter si les cellules ont été perdues ou mal insérées IT : Information Type, permet d’indiquer le début d’un message LI : Length Indicator : Qui permet de détecter la zone de données effectivement occupée sur les 45 Ø disponible. CRC : permet de détecter les erreurs au cours de transfert (le contrôle a eu lieu aussi sur les 45 Ø de données, ce qui n’est pas le cas pour la classe A Comme dans le cas de l’AAL1 il n’est pas nécessaire que tous les octets soit utilisés :

Figure 5.6 Encapsulation ATM

IT 4

Info 45 Ø

LI 6

CRC 10

SN 4

Header Traiter

CS

SAR

ATM H: 5 Ø Inf: 48 Ø

H1 Ø Inf : 47 Ø

45 Ø

H : 1 Ø Inf : 45 Ø T : 2 Ø

5 Ø 48 Ø

AAL2 AAL1

53 Ø 53 Ø



b- La sous couche de convergence (CS) de l’AAL2

Elle remplie les mêmes fonctions que la couche CS de l’AAL1

5.6. L’AAL3/4 et l’AAL5

Initialement l’AAL3 et l’AAL4 étaient séparés mais vu leurs similitudes ils ont été combinés pour former l’AAL3/4. L’AAL5 a était conçu lorsqu’on a décidé que l’AAL3/4 est devenu trop compliqué pour certains services, la sous couche CS de ces deux protocoles a été devisé en deux sous couches ; la sous couche CPCS (Commit Part Convergence Sablayer) et la sous couche SSCS (Service Specific Convergence Sablayer) La sous couche CPCS : elle prend en charge la délimitation de séquencement, la réservation de mémoire aux extrémités et la détection d’erreur. La sous couche SSCS prend en charge la segmentation, le réassemblage, la correction d’erreur et le contrôle de flux.

a- L’AAL3/4

Les paquets d’information de taille variable sont envoyés vers la couche CS qui les entasse dans une unité de données CSPDU, cette dernière est ensuite envoyée vers la couche SAR où elle est subdivisée en SARPDU de 48 Ø. Le SARPDU de cette classe est de nouveau constitué d’entête et queue.

b- L’AAL5

Un désavantage de l’AAL ¾ est son overhead relativement grand et par conséquent sa faible efficacité, pou cette raison l’AAL5 a été développé, il est moins complexe et fournit un meilleur contrôle.

6. Les classes de services ATM

La couche AAL (ATM Adaptation Layer) permet d'améliorer, voire d'adapter les services offerts par la couche ATM à la couche supérieurs suivante. Les fonctions accomplies dans l'AAL dépendent des besoins de cette couche supérieure.

CS

SAR

SSCS

CPCS

AAL



6.1. Définition des classes de services

Pour limiter le nombre de protocole d'adaptation à l'ATM, l’ITU-T a défini quatre classes de service (A, B, C, D) selon la nature du débit (constant ou variable), le mode de connexion (connecté ou non connecté) et la relation de temps entre source et destination (forte ou faible).

Service Classe A Classe B Classe C Classe D

Relation de temps

Forte Forte

Faible

Faible

Débit Constant

Variable

Variable

Variable

Mode de connexion

Connecté

Connecté

non-connecté

non-connecté

Type d'adaptation

AAL type 1

AAL type 2

AAL type 3/4

AAL type 5

Exemple Emulation de circuit

Vidéo à débit

variable

Donnée mode non connecté

Datagramme

CBR

VBR

ABR

Tableau 1: Définition des classes de services ATM

Dans l'architecture de l’ATM, les mécanismes de gestion de trafic évoluée assurent la prise en charge des salves de trafic client/serveur, ainsi que des applications qui requièrent un niveau de service garanti ou «au mieux». Toutes ces classes de services ATM sont UBR, VBR-rt, VBR-nrt et ABR. La classe VBR-rt concerne les applications qui requièrent un niveau de service garanti, tandis que les classes ABR et UBR s'appliquent aux applications qui n'impliquent qu'un service «best effort = au mieux». L'ABR supporte les modes ER (Explicit Rate), RR (Relative Rate) et EFCI (Explicit Forward Congestion Indicator). Le débit disponible ABR est conçu pour réduire au maximum les pertes de cellules et optimiser la qualité de transmission sur le réseau ATM. Le mode ER est généralement déployé sur des réseaux WAN/ATM, tandis que le mode RR est plus communément utilisé pour les parcs de bâtiments. L'EFCI est généralement utilisé lorsqu'il faut assurer la compatibilité amont avec des commutateurs ATM traditionnels ne supportant ni le mode ER ni le mode RR.



Classes de services ATM

Utilisation typique

VBR-nrt : Débit variable (VBR) - Hors temps réel

Utilisé pour toutes les applications exigeant une garantie de niveau de service sur le réseau ATM

VBR-rt : Débit variable (VBR) - Temps réel

Utilisé pour les connexions qui transmettent à un débit variable en fonction du temps (par salves) et qui requièrent une bande passante importante. Conçu pour les applications qui une transmission ultra-rapide comme les données VoIP compressées et la vidéoconférence.

ABR : Débit

disponible

Utilisé pour optimiser l'exploitation de la bande passante sur la liaison ATM grâce à la notification rétroactive de congestion. Temps de réponse non garanti

UBR : Débit

non spécifié

Service «best effort = au mieux» destiné aux applications par salves non temps-réel ne nécessitant pas de garantie de caractéristiques de trafic, telles que la bande passante, le délai de cellule et la gigue

UBR+

Garantit un débit de trames (GFR) grâce à un algorithme de type «fuite de robinet» ; possibilité de réservation d'une bande passante minimale, ou spécification d'une bande passante maximale; similaire au débit variable (VBR) dans le sens où le débit minimal garanti (MCR) augmente lorsque le débit cellulaire chute au-dessous du MCR

CBR: débit

constant

Destiné aux applications en temps réel, telles que le trafic SNA (Systems Network Architecture), la voix et la vidéo, nécessitant une bande passante fixe et un faible délai de cellule. Débit constant pris en charge pour le trafic voix, vidéo et données

Tableau 2 : Paramètre du formatage de trafic par classe de service ATM

6.2. Formatage du trafic par circuit virtuel

Le formatage du trafic est une fonction fournie sur les équipements de périphérie ATM pour garantir que le trafic par salves se conforme à un «contrat» prédéfini. Cela permet d'éviter que le trafic d'un circuit virtuel ait un impact négatif sur un autre circuit virtuel, ce qui pourrait entraîner des pertes de données. Cette fonction est d'une importance primordiale pour les connexions à un réseau ATM/WAN ou public, surtout lorsque les commutateurs ATM utilisent des méthodes de surveillance du trafic qui rejettent à l'entrée du commutateur tout trafic excédant le contrat prédéfini.



Pour chaque classe de service ATM, il est nécessaire de configurer plusieurs paramètres: débit maximal garanti (PCR), prolongation possible du débit des cellules (SCR), taille de salve maximale (MBS) et débit minimal garanti (MCR). Ces paramètres peuvent être définis en fonction des besoins en bande passante de chaque circuit virtuel selon l'application utilisée.

Paramètres VBR rt et nrt

Paramètres ABR

Paramètres UBR

PCR (kbits/s)

PCR (kbits/s)

PCR (kbits/s)

SCR (kbits/s)

MCR (kbits/s)

MBS (cellules)

Tableau 3 : Paramètres de trafic

Les trafics haute priorité et garantis sont par conséquent prioritaires par rapport au trafic au mieux. Il faut aussi configurer très précisément chacun de ces paramètres.



Chapitre 5 : Multi-Protocol Label

Switching

1. Le routage classique

Un routeur analyse l’entête IP du paquet, en fonction de sa table de routage choisie un « Next Hop ». Ce processus est répété au niveau de chaque routeur traversé. L’entête IP contient plus d’informations que nécessaire pour le routage (temps de traitement élevé).

IP est un protocole de niveau réseau fonctionnant dans un mode non connecté, c'est-à-dire que l'ensemble des paquets (ou datagrammes) constituant le message sont indépendants les uns des autres : les paquets d'un même message peuvent donc emprunter des chemins différents utilisant des protocoles de routage. Chaque routeur maintient une table de routage, dans laquelle chaque ligne contient un réseau de destination, un port de sortie, et le prochain routeur relaie vers ce réseau de destination.



A la réception d'un datagramme, les nœuds intermédiaires (ou routeurs) déterminent le prochain relais (ou next-hop) le plus approprié pour que le paquet rallie sa destination. Ensuite l'adresse mac destination (niveau 2 du model OSI) du datagramme est remplacée par l'adresse mac du routeur relaie (ou next-hop), et l'adresse mac source du datagramme est remplacée par l'adresse mac du routeur courant, laissant sans changement les adresses ip (niveau 3 du model OSI) du datagramme afin que le prochain routeur effectue les même opérations sur le paquet pour les sauts suivants. Ce calcul fastidieux est effectué sur tous les datagrammes d'un même flux, et cela autant de fois qu'il y a de routeurs intermédiaires à traverser. Il est donc gourmand en terme de ressource machine. Le mode non connecté du protocole IP, qui était initialement l'un de ses atouts, en particulier pour sa scalabilité, est devenu aujourd'hui un frein à son évolution.

2. Pourquoi MPLS

� L’idée est de réduire le temps de traitements des paquets dans les routeurs afin de gagner en performance!!

� En MPLS, l’entête IP du paquet est analysé une seule fois par le Routeur à l’entrée du réseau « Ingress »

� Le Routeur Ingress l’affecte à une classe « FEC », identifiée par un « Label » � Les autres Routeurs commutent le paquet selon le Label sans analyser l’entête IP.

3. Principes de MPLS

Basée sur la permutation d'étiquettes, un mécanisme de transfert simple offre des possibilités de nouveaux paradigmes de contrôle et de nouvelles applications. Au niveau d'un LSR (Label Switch Router) du nuage MPLS (réseau MPLS), la permutation d'étiquette est réalisée en analysant une étiquette entrante, qui est ensuite permutée avec l'étiquette sortante et finalement envoyée au saut suivant. Les



étiquettes ne sont imposées sur les paquets qu'une seule fois en périphérie du réseau MPLS au niveau du Ingress E-LSR (Edge Label Switch Router) où un calcul est effectué sur le datagramme afin de lui affecter un label spécifique. Ce qui est important ici, est que ce calcul n'est effectué qu'une fois. La première fois que le datagramme d'un flux arrive à un Ingress E-LSR. Ce label est supprimé à l'autre extrémité par le Egress E-LSR. Donc le mécanisme est le suivant: Le Ingress LSR (E-LSR) reçoit les paquets IP, réalise une classification des paquets, y assigne un label et transmet les paquets labellisés au nuage MPLS. En se basant uniquement sur les labels, les LSR du nuage MPLS commutent les paquets labellisés jusqu'à l'Egress LSR qui supprime les labels et remet les paquets à leur destination finale.

3.1 Forwarding Equivalence Class (FEC)

L'affectation des étiquettes aux paquets dépend des groupes ou des classes de flux FEC (forwarding équivalence classes). Les paquets appartenant à une même classe FEC sont traités de la même manière. Le chemin établi par MPLS appelé LSP (Label Switched Path) est emprunté par tous les datagrammes de ce flux. L'étiquette est ajoutée entre la couche 2 et l'en-tête de la couche 3 (dans un environnement de paquets) ou dans le champ VPI/VCI (identificateur de chemin virtuel/identificateur de canal virtuel dans les réseaux ATM). Le switch LSR du nuage MPLS lit simplement les étiquettes, applique les services appropriés et redirige les paquets en fonction des étiquettes. Ce schéma de consultation et de transfert MPLS offre la possibilité de contrôler explicitement le routage en fonction des adresses source et destination, facilitant ainsi l'introduction de nouveaux services IP. Un flux MPLS est vu comme un flux de niveau 2.5 appartenant niveau 2 et niveau 3 du modèle de l'OSI.



3.2 Label

Un label a une signification locale entre 2 LSR adjacents et mappe le flux de trafic entre le LSR amont et la LSR aval. A chaque bond le long du LSP, un label est utilisé pour chercher les informations de routage (next hop, lien de sortie, encapsulation, queueing et scheduling) et les actions à réaliser sur le label : insérer, changer ou retirer. La figure ci dessous, décrit la mise en œuvre des labels dans les différentes technologies ATM, Frame Relay, PPP, Ethernet et HDLC. Pour les réseaux Ethernet, un champ appelé shim a été introduit entre la couche 2 et la couche 3. Sur 32 bits, il a une signification d'identificateur local d'une FEC. 20 bits contiennent le label, un champ de 3 bits appelé Classe of Service (CoS) sert actuellement pour la QoS, un bit S pour indiquer s'il y a empilement de labels et un dernier champ, le TTL sur 8 bits (même signification que pour IP). L'empilement des labels permet en particulier d'associer plusieurs contrats de service à un flux au cours de sa traversé du réseau MPLS.

3.3 Implicit Routing (LDP)

La distribution implicite de labels aux LSR est réalisée grâce au protocole LDP (Label Distribution Protocol). LDP définit une suite de procédures et de messages utilisés par les LSR pour s'informer mutuellement du mapping entre les labels et le flux.



LDP est bi-directionnel et permet la découverte dynamique des nœuds adjacents grâce à des messages Hello échangés par UDP. Une fois que les 2 nœuds se sont découverts, ils établissent une session TCP qui agit comme un mécanisme de transport fiable des messages d'établissement de session TCP, des messages d'annonce de labels et des messages de notification. LDP supporte les spécifications suivantes :

� les labels sont assignés à un nœud amont à partir des informations contenues dans la table de routage:

� 3 FEC (Forwarding Equivalent Classes) sont définies : il est possible de mapper un label soit à un flux de trafic, à un préfixe d'adresse IP ou à un router-ID. Le flux de trafic reçoit le même traitement de forwarding selon le label qui lui est associé.

� une connexion LDP peut être établie entre 2 LSR directement ou indirectement connectés

4. Explicit Routing

L'Explicit Routing est la solution MPLS pour faire du Traffic Engineering dont l'objectif est le suivant :

� utiliser efficacement des ressources du réseau � éviter les points de forte congestion en répartissant le trafic sur l'ensemble du

réseau. En effet, le plus court chemin déterminé par le routage classique IP pour atteindre une destination peut ne pas être le seul chemin possible et certains chemins alternatifs peuvent être sous-utilisés alors que le plus court chemin est sur-utilisé.

Aujourd'hui, MPLS émerge comme un nouveau mécanisme de Traffic Engineering en offrant une plus grande flexibilité de routage IP (bande passante, QoS,...), grâce à l'Explicit Routing. Dans ce cas, le LSP n'est plus déterminé à chaque bond comme pour l'implicit routing : c'est l'ingress node qui choisit le chemin de bout en bout. Au



niveau des LSR en cœur du réseau, seul le label MPLS est analysé (pas l'en-tête du datagramme IP).

L'Explicit Routing permet à un opérateur de faire du Traffic Engineering en imposant au réseau des contraintes sur les flux, du point source jusqu'au point destination. Ainsi, des routes autres que le plus court chemin peuvent être utilisées. Le réseau détermine lui-même le chemin en suivant les étapes ci-dessous :

1. connaissance de l'état du réseau : topologie, bande passante réelle d'un lien, bande passante utilisée, bande passante restante. Des extensions ont été apportées aux protocoles de routage OSPF et IS-IS car la distribution dynamique des bases de données était limitée aux nœuds adjacents et à une seule métrique.

2. calcul d'un chemin répondant aux contraintes spécifiées. Les extensions d'OSPF et d'IS-IS sont nécessaires.

3. établissement du ER-LSP (Explicitly Routed Path). La source connaît le chemin complet de l'ingress node à l'egress node et c'est elle qui spécifie les LSR à l'intérieur du LSP. Deux options de signalisation spécifiées pour l'établissement du LSP : RSVP ou CR-LDP (Constraint-Based Routing LDP) :

4. CR-LDP est l'alternative à RSVP; il est jugé plus fiable dans la mesure où il met en œuvre TCP (orienté connexion). De plus, CR-LDP peut inter-fonctionner avec LDP et utilise les messages LDP pour signaler les différentes contraintes. Les fonctions de CR-LDP sont réalisées par des instructions matérielles (asics) ne nécessitant pas de fréquents rafraîchissements, contrairement à RSVP dont les fonctions sont réalisées par le logiciel nécessitant de fréquents messages de rafraîchissement.

5. envoi du trafic sur le chemin trouvé 6. supervision de l'état des LSP et le transmet à l'IGP 7. ré-optimisation des LSP quand nécessaire

5. Applications de MPLS

Les applications les plus courantes du MPLS sont les suivantes :

1. L'ingénierie de trafic est activée par des mécanismes MPLS permettant de diriger le trafic via un chemin spécifique, qui n'est pas nécessairement le



chemin le moins coûteux. Les administrateurs de réseau peuvent mettre en œuvre des politiques visant à assurer une distribution optimale du trafic et à améliorer l'utilisation globale du réseau.

2. La bande passante garantie constitue une amélioration à forte valeur ajoutée par rapport aux mécanismes d'ingénierie de trafic traditionnels. MPLS permet aux fournisseurs de services d'allouer des largeurs de bande passante et des canaux garantis. La bande passante garantie permet également la comptabilité des ressources QoS (qualité de service) de manière à organiser le trafic 'prioritaire' et 'au mieux', tels que la voix et les données.

3. Le reroutage rapide permet une reprise très rapide après la défaillance d'une liaison ou d'un nœud. Une telle rapidité de reprise empêche l'interruption des applications utilisateur ainsi que toute perte de données.

4. Les réseaux privés virtuels MPLS simplifient considérablement le déploiement des services par rapport aux VPN IP traditionnels. Lorsque le nombre de routes et de clients augmente, les VPN MPLS peuvent facilement monter en charge, tout en offrant le même niveau de confidentialité que les technologies de niveau 2. Ils peuvent également transporter des adresses IP non-uniques à travers un domaine public.

5. La fonction Classe de service (CoS) MPLS assure que le trafic important est traité avec la priorité adéquate sur le réseau et que les exigences de latence sont respectées. Les mécanismes de qualité de service IP peuvent être mis en œuvre de façon transparente dans un environnement MPLS.

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Table des matières - e-monsiteisima.e-monsite.com/medias/files/cours-reseaux-etendus... · 2013-09-24 · − Réseau étendu permettant de relier des MAN ou LAN Un réseau étendu,