EC Système-réseaux Partie Réseau

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1 Université Paris Ouest Nanterre Master Miage M1 EC Système-réseaux Partie Réseau Emmanuel Hyon & Jean-François Pradat Peyre *Les transparents de cette EC sont établis à partir de

2 Livres Bibliographie/ Webographie» J. F. Kurose and K. W. Ross, Analyse Structurée des réseaux Des applications de l internet aux infrastructures de communication (2e edition), Pearson Education, 2003 A. S. Tanenbaum, Réseaux, 4e Edition, Pearson, 2004 Sites web commentcamarche.net ou wikipedia les sites de normalisation site du w3c : site des RFQ : 2

3 3 Plan du cours Approche «Descendante»: Des applications réseau au médium de transmission. 1 Introduction 2 Applications 3 Socket et programmation Socket 3 Transport (TCP, UDP)

4 Rappels généraux sur les réseaux

5 Internet : une définition 5 Internet = un réseau de réseaux Un réseau virtuel fondé sur un ensemble de réseaux physiques isolés reliés entre eux par des routeurs Protocoles : contrôlent l émission et la réception de messages Ex: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP Standards Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force Réseau 1 Réseau 3 Réseau 2 routeur

6 Analyse de la structure du réseau 6 Le bord du réseau (network edge) Applications et hosts Le cœur du réseau (network core) Routeurs Réseau de réseaux Réseaux d accès, supports physiques Liens de communication Fonctionnement décrit par des protocoles

7 Le cœur du réseau (Network Core) 7 1.Ensemble de routeurs interconnectés (Routage) 2.Comment les données sontelles acheminées à travers le réseau? 3.Tout d abord : Comment les données sont-elles acheminées sur un lien de communication? Notions de transmission de données

8 Une taxonomie des réseaux (point 2) 8 Réseaux de télécommunication Réseaux à commutation de circuit Réseaux à commutation de paquets FDM TDM Réseaux à CV Réseaux à datagramme

9 Structure d Internet (point 1) : réseau de réseaux 9 Hiérarchique national/international backbone providers (NBPs) Ex USA : BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet Interconnexion directe privée pair-à-pair, ou à un point d accès public (Network Access Point - NAPs) regional ISPs Connectés aux NBPs local ISP, company Connectés aux regional ISPs NAP regional ISP local ISP NBP B NBP A local ISP regional ISP NAP

10 Exemple de Renater 10 Voir Questions : Nom du NBP de Renater? Débit(s) du NBP? Comment un réseau régional est-il raccordé au NBP? Quels sont les noms des réseaux régionaux? Celui de l IdF? Combien y a-t-il de points d accès au NBP en IdF et où sont-ils? À quelle boucle Paris X est-elle raccordée? Nom réseau européen Les NAP en France Que sont freeix, sfinx, parix, opentransit Qu'est ce qu'un point de présence (où sont-ils)?

11 Traceroute Interconnexion 11 Connaître la route empruntée par un paquet dans un réseau à datagramme ftp.lip6.fr loria.loria.fr Eniac.seas.upenn.edu Sous Windows XP -> Executer une commande -> tracert nomserveur Sous Linux : traceroute nomserveur

12 Le bord du réseau (Network Edge) 12 Les end systems (terminaux) Font tourner les applications Par ex : WWW, Au bord du réseau applications organisées en client/serveur Le client émet des requêtes et reçoit les services fournis par le serveur Par ex : navigateur IE : client permettant d interroger un serveur pair à pair Flots de communication unidirectionnels entre processus voisins Par ex : Gnutella, FreeNet

13 Réseaux d accès 13 Liens physiques qui connectent un système terminal à son routeur de bord (edge router), (i.e., le 1er routeur sur le chemin entre deux end systèmes) Réseaux d accès résidentiels (PPP) Relient système terminal domestique à un réseau Exemple : ordi-modem-réseau téléphonique-réseau ISP Techno ADSL : FDM 18Mb/sec des. 1Mb/sec montant Réseaux d accès institutionnels (LAN ) Relient un système terminal d une organisation à un réseau. Techno Ethernet : 1 Gb/sec Réseaux d accès mobiles Relient un système terminal mobile à un réseau Téléphonie CDDP ou GSM (et suite) Wlan (Wifi, wimax, bluetooth)

14 14 Réseau domestique Éléments d un réseau domestique type Modem ADSL ou câble routeur/firewall Ethernet Borne WLAN de/vers l extérieur modem routeur/ firewall Borne WLAN portables Ethernet (switched)

15 15 Partie II : Fonctionnement Introduction à l Architecture réseau Les réseaux sont complexes! Bcp d éléments : Hosts Routeurs Liens de transmission à supports variés Applications Protocoles Matériels, logiciels Question : Y a-t-il moyen d organiser la structure d un réseau? Ou au moins les discussions sur les réseaux?

16 16 Pourquoi les couches? Traitement de systèmes complexes Structure explicite permettant l identification, et le mise en relation des éléments d un système complexe Modèle de référence en couches pour la discussion Modularité = facilité de maintenance, de MAJ du système Changer l implantation du service d une couche : transparent au reste du système Ex : changer la procédure d embarquement à une porte n affecte pas le reste du système (ex : livraison des bagages) => architecture des protocoles réseau en couches

17 Modèle OSI 17

18 18 Pile de protocoles Internet (modèle DoD) Application: support des applications réseau ftp, smtp, http Transport: transfert de données de bout en bout (host-host) tcp, udp Réseau: routage de datagramme de source à destination ip, protocoles de routage Liaison: transfert de données entre éléments voisins (1 seul lien) ppp, ethernet Physique: bits sur le fil application transport network link physical Message Segment Datagramme Trame bit

19 Les couches et les PDU : Encapsulation des PDU 19 À l émission, chaque couche (N) Prend les PDU de la couche supérieure (N+1) : (N+1) PDU Ajoute ses info (entête) pour créer une (N)PDU Passe sa (N)PDU à la couche inférieure (N-1) À la réception, stricte réciproque Hl data Ha Ht Ha Hn Ht Ha Hn Ht Ha M M M M source application transport network link physical destination application transport network link physical data Ha Ht Ha Hn Ht Ha Hl Hn Ht Ha M M M M message segment datagramme trame

20 Rappels généraux sur la couche réseau

21 21 Fonctions de la couche réseau Transport de paquets de l host émetteur vers le récepteur Les protocoles de couche réseau sont dans chaque host et routeur application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical Trois fonctions importantes : Détermination du chemin : route prise par les paquets de la source au dest. Algorithmes de routage Commutation : aiguiller les paquets de l entrée du routeur vers la sortie appropriée Établissement d appel : dans certains réseaux, avant le transfert des données network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical

22 22 Le service réseau : quel modèle? abstraction de service Modèle de service Les caractéristiques du service fourni par le canal qui transporte les paquets de l émetteur au récepteur Garantie de BP? Préservation du délai inter-paquet? Remise de paquets sans perte? Remise de paquets en séquence? Informations de congestion pour l émetteur? L abstraction la plus importante fournie par la couche réseau :??? circuit virtuel ou datagramme?

23 Datagramme : le modèle Internet 23 Pas d établissement d appel routeurs: pas d état sur les connexions Pas de concept de connexion au niveau réseau Les paquets sont routés d après l ID host destination Les paquets d une paire identique (source-dest) peuvent emprunter des routes différentes application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data application transport network data link physical

24 24 Adressage IP : introduction adresse IP : identifiant (sur 32-bits) de l interface d un host/routeur Interface : attache (ou frontière) entre un host/routeur et le lien physique Les routeurs ont plusieurs interfaces Un host peut avoir plusieurs interfaces IP sont associées aux interfaces, pas à l host ni au routeur =

25 25 Adressage IP : Une partie id_réseau (bits de poids fort) Une partie id_local (bits de poids faible) Qu est-ce qu un réseau? (dans une optique adressage IP) Ensemble des interfaces qui ont leur partie id_réseau de IP identique Ensemble des interfaces qui peuvent s atteindre sans passer par un routeur LAN Réseau formé par l interconnexion de 3 réseaux IP (la partie id_réseau est formé des 24 premiers bits de

26 26 Adresses IP classe A B C 8 bits 24 bits 0Id_réseau Id_local 16 bits 16 bits 10 Id_réseau Id_local 24 bits 8 bits 110 Id_réseau Id_local to to to D 1110 multicast address to bits Par convention, un identificateur local nul n est jamais affecté à une machine. Il sert à référencer le réseau lui-même désigne le réseau de classe A d adresse désigne le réseau de classe C d adresse

27 Plages d adresses IP selon les classes Classe plage d id_réseau plage d id_local A 1 à à B à à C à à 254 Plages d'adresses spéciales de bouclage (localhost) et locales illégale en tant qu'adresse de locale adresse de diffusion. Réservées à un usage local (172.16/12)

28 28 Adressage IP : CIDR 4 classes d adresses : Utilisation inefficace de plages d adresses Nombre de machines adressables d une classe B? D une classe C? CIDR: Classless InterDomain Routing L id_réseau d est d une longueur quelconque Format d adresse: a.b.c.d/x, avec x = nb de bits de l id_réseau Id_réseau Id_local /23 Très lié au subnetting

29 Extraction id_réseau et sous réseau 29 À est associé un ^ masque = permet de séparer les bits de qui forment l id_réseau (et sous réseau) de ceux qui forment l id_machine Exemples : et Même réseau? Id_réseau et sous réseau? Si je ne connais pas le masque, je ne peux pas répondre Opération un ET logique, le 1 est filtrant Pour X [0, 1], 1 ET x = x Pour X [0, 1], 1 ET x = x Masque : Sur 32 bits, le nb de bits à 1 dans le masque = le nb de bits qui forment l id_réseau ds

30 Valeurs de masque et opérations Valeurs Classe A, id_réseau: 8 bits => masque = Classe B, id_réseau: 16 bits => masque = Classe C, id_réseau: 24 bits => masque = CIDR /25 : 25 bits => masque = Opérations : Effectuer le ET logique entre et masque de classe C (idem avec ). Sont elles dans le même réseau? Exercices : et sont-ils dans même réseau? masque = masque =

31 Acheminement d un datagramme Acheminement vs routage Acheminement = prendre un datagramme, regarder de destination, consulter une table de routage et envoyer le datagramme dans la destination déterminée par cette table Routage = procédé par lequel les tables sont construites Datagramme dest données Ces champs du datagramme restent inchangés, pendant son parcours de S à D A B Table de routage de A Dest. Net. next router Nhops E 31

32 Acheminement d un datagramme données Partant de A, un datagramme est adressé à B : id_réseau de B? Application du masque Même id_réseau que celui de A, A et B sont sur le même réseau Table de routage : même réseau, 1 saut => direct IP délivre le datagramme à l interface et la couche liaison l enverra directement à B B et A sont directement connectés A B Dest. Net. next router Nhops E

33 33 Acheminement d un datagramme données Partant de A, dest. E: Chercher l id_réseau de E E sur un réseau différent A, E pas directement attachés Table de routage : prochain saut vers E : routeur IP délivre le datagramme à l interface et la couche liaison l envoie au routeur Le datagramme arrive à Suite A B Dest. Net. next router Nhops E

34 34 Acheminement d un datagramme données Arrivée à , à destination de Chercher l id_réseau de E E sur le même réseau que l interface du routeur routeur, E directement attaché IP délivre le datagramme à l interface et la couche liaison l enverra directement Le datagramme arrive à !!! A B Dest. next network router Nhops interface E

35 Applications : 35 Table de routage : Sur miage03, commande netstat -r Sur miage03, commande netstat -rn Configuration manuelle d'un réseau. Champs à remplir Adresse Masque Passerelle

36 Translation d'adresses NAT (network adress translation) NAT permet à un ou plusieurs hôtes de partager la même adresse IP = partage de connexion Les synonymes sont SNAT ou Masquerade (masquage/usurpation) 36

37 37 Routage Intra-AS and Inter-AS a Host h1 C C.b b A.a Routage Inter-AS entre A et B A.c a d A b c Routage Intra-AS dans l AS A B.a a B c b Host h2 Routage Intra-AS dans l AS B

38 38 Routage Intra-AS Connu également comme Interior Gateway Protocols (IGP) Quelques IGPs bien connus RIP: Routing Information Protocol OSPF: Open Shortest Path First IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco propr.)

39 Pourquoi un routage différent Intra- et Inter-AS? Politique Inter-AS: admin veulent contrôler comment leur trafic est routé et qui emprunte les routes de leur réseau Intra-AS: une seule admin, donc pas de décisions communautaires à prendre Échelle Le routage hiérarchique permet d économiser sur la taille des tables et de réduire le trafic de MAJ Performance Intra-AS: peut de focaliser sur les performances Inter-AS: la politique domine sur les performances 39

40 40 IPv6 Motivation initiale: Espace d'adresse 32-bit completement alloué entre 2008 et Motivations Additionelles : Format header améliorent vitesse processing/forwarding Changements header facilitent QoS Nouvelles adresse anycast : route vers meilleures des différents serveurs repliqués Format datagramme IPv6 : Header de longueur fixe 40 octets Pas de fragmentation qui soit permise

41 Adresses IPv6 Fonctionnement : Une adresse Ipv6 joue donc le même rôle qu'une adresse IPv4 Format: Une adresse IPv6 est longue de 16 octets, soit 128 bits (4 octets (32 bits) pour IPv4). Soit environ 10^40 adresses Notation : écriture hexadécimale Séparation en 8 groupes de 16 bits. 4 bits = 1 caractère hexadecimal (2^4=16) Ce qui donne 8 groupes de 4 lettres Groupes sont séparés par un signe «:». Ex: fe80:0000:0a88:3fff:fe1e:be71:ac1f:

42 Adresses IPv6 42 Simplification de la notation: Remplacement des groupes de 0000 par 0 ou rien. Ex: fe80:0000:0000:3fff:fe1e:0e71:ac1f:8001 est identique à fe80:0:0:3fff:fe1e:e71:ac1f:8001 est identique à fe80::3fff:fe1e:e71:ac1f:8001 Attention dans les suppressions il ne faut pas qu'il y ait d'ambiguités (notamment sur les longueurs).

43 Adresses IPv6 (masque) Id_local et Id_reseau : 64 bits local et 64 bits réseau Masque Le nombre de bits à 1 que comporte le masque est notée en décimal derrière un slash. Ex : fe88:6b0:1:1a0::/48 correspond à 48 premiers bits à 1. C'est à dire à la plage d'adresse fe88:6b0:0001:0:0:0:0:0 fe88:6b0:0001:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff 43