rsx101 réseaux et télécommunications diaporama séance 12 les réseaux haut débit révision...
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RSX101Réseaux et Télécommunications
RSX101Réseaux et Télécommunications
Diaporama séance 12
Les Réseaux Haut Débit
Révision AJean-Claude KOCH
Les évolutions RéseauxLes évolutions Réseaux
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 3
Les évolutions réseaux…Les évolutions réseaux…
Objectifs recherchés:
Grands débits
Meilleurs temps de transfert
Mais aussi…
Qualité de service
Surveillance réseau
Suivi coûts et imputations
Adaptation aux besoins
Sécurité
Interopérabilité
Facilité d’évolution
Gestion du réseau
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Le suivi de la Qualité de ServiceLe suivi de la Qualité de Service
Via des Engagements de Service (SLA - Service Level Agreement). Ceux-ci
garantissent niveau de débits, délais d’attente, temps moyen de réparation,
priorités de trafic ainsi que QoS.
Les réseaux à haut débit modernes permettent de respecter ces contraintes.
Les protocoles Internet anciens ne savent pas satisfaire à ces exigences, une
nouvelle génération d’ IP VPN sait y remédier.
Basés sur la technologie de commutation multiprotocole avec étiquetage des
flux (MPLS -multiprotocol label switching) ils peuvent supporter les
communications voix et données en temps réel et les associer à des garanties
contractuelles de qualité.
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Aménagements TCPAménagements TCP
La QoS initiale de TCP est insuffisante.Pour satisfaire aux exigences précitées, il requiert au niveau Réseau, l’intervention d’un protocole RSVP: Ressource Reservation Protocol
– Permet de réserver dans les routeurs des ressources permettant de
garantir un débit, délai de traversée...
– C’est le destinataire qui est à l’origine des réservations en fonction de la
QoS attendue
– Nécessite des échanges de paquets de signalisation
– Différentiation de service (DiffServ) avec définition de classes de services de qualités différentes
– Marquage des paquets et traitement prioritaire dans les routeurs
Ces techniques sont encore peu utilisées à grande échelle car nécessitent la mise en œuvre de routeurs et commutateurs spécifiques aptes à satisfaire ces exigences. Elles se développent cependant rapidement.
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 6
Le « Priority Queuing »Le « Priority Queuing »
La fonction QoS du Priority Queuing est de plus en plus fréquemment incluse
dans les caractéristique de base des routeurs.
Cela consiste en une mise en files d'attente par priorités (priority output
queuing) permettant à l'administrateur de réseau de définir quatre ou cinq
niveaux de priorité pour les flux réseau : haute, normale, moyenne, basse ou
aucune pour chaque interface et chaque protocole.
Tout paquet entrant dans le routeur est affecté à l'une de ces files d'attente.
L’ordonnancement des ces files est fait de façon à assurer le respect des
débits, y compris durant les périodes de congestion. Les données de priorité
haute étant servies avec le maximum d’attention.
Cette fonction, habituellement présente sur les grands routeurs, maintenant
de plus en plus rencontrée dans les routeurs d'entrée de gamme, et permet
donc d’assurer ce respect de QoS de bout en bout pour des coûts
accessibles.
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Files multi-niveaux sans retroactionPriorité croissante par niveaux (4…0)Priorité reste fixe à chaque niveauTq = Quantum = nombre de paquets prélevés à chaque tourQuanta différents par niveaux, définis par administrateurLa valeur du quantum peut changer en cas de congestion, de façon à satisfaire les priorités les plus élevées, et pour la file à priorité nulle, les paquets seront alors souvent détruits.
Traitement des prioritésTraitement des priorités
43
2
0
Tq = a Tq = a/n1Tq = a/n2
Tq = a/n4
Priorité max
1 Tq = a/n3
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Techniques de gestion des prioritésTechniques de gestion des priorités
Les outils de gestion de la bande passante permettent d'allouer en
priorité la bande passante aux flux critiques, interactifs, pour le
"métier" de l'entreprise en diminuant en compensation la priorité des
flux non critiques. Certains produits combinent plusieurs fonctions
pour mettre en oeuvre cette gestion de priorités avec une charge
minimisée pour l'administrateur réseau, en mettant en œuvre certaines
techniques:
–Reconnaissance des flux par signature applicative (niveau OSI 7) pour
allouer la bande passante aux applications identifiées comme critiques et
non aux autres
–Analyse statistique des flux: monitoring en temps réel, historique,
rapports d'audit : pour identifier l'état d'utilisation de la bande passante
–Edition interactive de la politique d'allocation des ressources: garantie,
limitation des débits, affectation de priorités, marquage (labeling, tagging)
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Exigences et niveaux de servicesExigences et niveaux de services
Classification ISO
5 Classes de débits
Isochrone exigent (faible gigue), débit fixe
Isochrone lâche (gigue tolérée), débit variable
Débit variable
Débit sporadique
Débit aléatoire
Type de flux / Qualité Service Fiabilité Tps Transfert Isochronisme Débit
Téléconférence forte faible fort fort
Audio moyenne moyen fort fort
Téléphonie faible fort fort moyen
Session Client/serveur forte faible nul moyen
Accès Web moyenne moyenne nul moyenTransfert fichier forte faible nul moyen/fortCourrier Electronique forte faible nul faible
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Le plan unique du modèle OSI (rappel)Le plan unique du modèle OSI (rappel)
Médium
Physique
Liaison
Transport
Session
Présentation
Réseau
Applications
Ce modèle a été élaboré à une époque où les flux étaient essentiellement de type données alphanumériques, sans impératifs autres que le débit (et encore!)...
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La notion de Plans Multiples du modèle UIT-T
Médium
LIAISON
PHYSIQUE
APPLICATION
PRÉSENTATION
PLAN GESTION Sécurité
Qualité de service
PLAN CONTROLESurveillance et signalisation
PLAN USAGERTransport de l'information
Aujourd’hui, avec l’avènement du multimédia, les exigences sont tout autres…Il en va de même pour les multiples aspects de maintenance et de gestion, ce qui accroît notablement les variétés de protocoles à mettre en œuvre.
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Le plan usagerLe plan usager
Transport de l ’information
Couches basses :
Modulation
Accès au médium
Couches moyennes :
Gestion circuits
Fiabilisation de base
Fragmentation
Couches hautes :
Gestion sessions
Connexions applicatives
Présentation de base
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Le plan gestionLe plan gestion
Qualité de Service
Fiabilité
Priorités
Débits
Synchronisations
Sécurité
Authentification
Confidentialité
Tunneling
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Le plan ContrôleLe plan Contrôle
Routage
Choix des algorithmes
Équilibrage
Optimisation
Fonctionnement
Signalisation
Surveillance
Mécanismes de repli
Trafic
Contrat usager
Imputations
Suivi consommation
A . T . M . PrésentationA . T . M .
Présentation
Jean-Claude KOCH
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Aspects Techniques:
Commutation de "paquets" de taille fixe et réduite :
les CELLULES (53 Octets : 5 d’entête + 48 de charge)
Multiplexage temporel asynchrone indépendant du débit du canal
Mode connecté (chemin virtuel)
Haut débit (jusqu'à 155 millions de bit/s sur paire torsadée)
Applications:
Mode de transfert universel
WAN et interconnexion de LAN (MAN)
Voix, données, images
A T MA T M
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Examen et rejet de la commutation de circuit : débit fixe pas souple
Examen et rejet de la commutation de paquets : non isochrone
Choix de la commutation de cellules :Simplicité (longueur fixe) : émulation de circuit isochrone possible
Flexibilité : connexion virtuelle multiplexable, débit adaptable
Allègement des protocoles (fiabilité des lignes)Simplification du traitement des erreurs et du contrôle de flux
(perte de cellule acceptée)
Asynchronisme : adaptation aux émissions sporadiques
Fusion de deux démarches (1982 - 1988)ATD Asynchronous Time Division (CNET, projet européen RACE)
FPS Fast Packet Switching (Bellcore, ATT, IBM)Proposition US : 64 octets
Proposition Europe : 32 octets => Choix de 48 octets (charge)
ATM FORUM assure les spécifications (1991)
Historique ATM Historique ATM
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Les Multiplexages STM / ATMLes Multiplexages STM / ATM
TRAME
1 23 31 3029
ATM = Asynchronous Temporal Multiplexer(Multiplexage Statistique)
TRAME
1 2 3 313029
STM = Synchronous Temporel Multiplexer
29 3
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En tête de cellules réduit (5 octets)Identification de la connexion logiqueMécanisme de détection d'erreur dans l'entêteFonctions de maintenanceContrôle de flux élémentaire (autorisation suppression cellule si congestion)
Routage en mode Connecté : Établissement d'une connexion logique avec réservation des ressources
Universalité du réseau :Nombreux niveau de Qualités de Services
Simplification des protocoles :Pas de protection contre les erreurs sur les données ni contrôle de flux. (Report en couches supérieures si nécessaire)
Partage statistique optimal des ressources :Allocation dynamique de la bande passante.
Haut débit : Jusqu’à 2 Gbps sur fibre optique
Principales caractéristiquesPrincipales caractéristiques
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Temps de transferts comparésTemps de transferts comparés
3
2
1
4
TtTe
Tp
T1
3
2
1
4
T2
Te : temps émission paquetTp : temps de propagationTt : temps de transit commutateurT1 : temps de transfert paquetT2 : temps de transfert cellule
Mode «PAQUET»
Mode «CELLULE»
Exemple de temps comparés avec 3 segments et 4 nœuds
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Architecture ATMArchitecture ATM
physique
ATM
AAL
Couchessupérieures
physique
ATM
AAL
Couchessupérieures
physique
ATM
physique
ATM
A
B
A Délimitation unités de données, Détection d ’erreurs (entête)Commutation cellule
B Segmentation, ré-assemblage,Traitement d ’erreurs (pertes de cellules)
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Composée de 2 niveaux entre les couches "Utilisateurs" et la couche de transmission ATM
Couche AAL : Atm Adaptation LayerCouche AAL : Atm Adaptation Layer
Sur ATM : SAR (Segmentation And Reassembly)
Indépendante des services. Segmentation en cellule (numérotation et
bourrage ) et réassemblage.
Niveau supérieur : CS (Convergence Sublayer)
Synchronisation de bout en bout selon prestations demandées.
Classes de services/ classes de débits
AAL1 : émulation de circuit : Isochrone débit fixe : Voix
AAL2 : émulation de circuit : Isochrone débit variable : Vidéo compressée
AAL3 : émulation de paquet : Débit variable : Données
AAL4 : émulation de paquet : Débit sporadique
AAL5 : Aléatoire
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Répartition des classes de débitsRépartition des classes de débits
CBR : émulation de circuit : Isochrone débit fixe
VBR-rt : émulation de circuit : Isochrone débit variable
VBR-nrt : émulation de paquet : Débit variable
ABR : émulation de paquet : Débit sporadique
UBR : Aléatoire
A.B.R.
V.B.R.
C.B.R.
U.B.R.
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La relation classes SERVICES / classes DÉBITSLa relation classes SERVICES / classes DÉBITS
FONCTIONALITÉS
CBR VBR-rt* VBR-nrt*
oui non
variable
connecté
AAL5
isochronisme fiabilité
ABR UBR
Au choix
Utilisation
Non connecté
AAL4AAL3AAL1 AAL2 AAL
Contraintes
Interco.réseaux
Voix/videocompressée
Voix/videointeractive
fixe
Mode
Débits
Isochronisme
* rt = Real Time (Temps réel) - nrt = Not Real Time
Internetweb
Transfert données
CLASSES DÉBIT
Le RELAIS de TRAMESPrésentation
Le RELAIS de TRAMESPrésentation
Jean-Claude KOCH
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Concept de base :
Simplification des protocoles au niveau des nœuds en minimisant les
contrôles et en portant le routage au niveau 2.
Dans les nœuds (Noyau, assimilable à couche MAC)
Vérification par FCS, et élimination si erreur (Pas de reprise)
Routage par lien virtuel au niveau 2
Dans les extrémités (EOP, Elements Of Procedure)
Acquittements et reprises
Contrôle de flux de bout en bout
RELAIS de TRAME(Frame Relay)
RELAIS de TRAME(Frame Relay)
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RELAIS de TRAMEArchitecture
RELAIS de TRAMEArchitecture
A Délimitation unités de données, Détection d ’erreurs Routage par liens virtuels
B AcquittementsTraitement d ’erreurs (reprises)Contrôle de flux
B
physique
Noyau
EOP
physique
Noyau
physique
Noyau
A
physique
Noyau
EOPLiaison Liaison
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Souscription d ’un contrat :
De «Débit Moyen Garanti» et «Débit Maximum Autorisé»
(CIR - Committed Information Rate)
Respect du contrat par :
Transmission de toutes les trames comprises dans le «débit moyen
garanti»
Destruction éventuelle si engorgement des trames au dessus de ce débit et
d ’une valeur maximale autorisée
Destruction systématiques des trames au dessus de ce maximum autorisé.
Si constat d ’une congestion dans un nœud :
Signalement à l ’ensemble des nœuds du circuit
Destruction de toutes les trames au dessus du débit garanti
Contrôle de fluxContrôle de flux
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Contrôle de Congestion (Suite)Contrôle de Congestion (Suite)
DMGDMG
DMADMA
DÉBIT
TEMPS
Trames supprimées si engorgement
Trames systématiquement supprimées
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Interconnexions longues distance de réseaux locaux
Jusqu ’à 2.048 kbps
Trames de 4096 octets maximum
Bien adapté aux réseaux virtuels
Cohabitation facile avec autres réseaux
Évite l ’encapsulation IP :
niveau 3
niveau 2
IP IP
Relais de Trame
X25 X25
LAP-B
IP IP
Au lieu de (exemple X25)
Utilisation du Relais de TramesUtilisation du Relais de Trames
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 31
Ces deux types de réseaux seront étudiés plus en détail
dans une autre U.E.
Seuls les principes de base seront à retenir ici, pour une
meilleure compréhension de certaines évocations dans les
chapitres suivants, et une préparation à l’étude plus
approfondie de l’évolution des réseaux