ITRAINONLINE MMTK RÉSEAUX EN MAILLES

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1 ITRAINONLINEMMTK RÉSEAUXENMAILLES Préparépar:SebastianBuettrich,wire.less.dk ITRAINONLINEMMTK... 1 RÉSEAUXENMAILLES... 1 Ausujetdecedocument... 2 Renseignementssurledroitd auteur... 2 Topologieenmailles... 3 Enmailles,latopologiesimple:... 3 Topologieenmailles unexempleplusréaliste,lesmaillespartielles... 4 Topologieenmailles cequecen estpas(nécessairement):... 4 Topologieenmailles définition... 4 Topologieenmailles scénariotypique... 5 Topologieenmailles termesliés... 5 Motivationsetattentes... 5 Laréalitéduterrain... 5 Prix... 5 Organisationetmodèlesd affaire... 6 Simplicité... 6 Résistanceduréseau... 6 Puissance... 6 Environnementsurbainetéloignés... 6 Protocolesderoutageenmailles(RoutageMesh)... 7 Élémentsduroutageenmailles... 7 Protocolesderoutageenmailles:types... 7 Métriques... 7 MMRP(MobileMesh)... 7 OSPF... 8 OLSR... 8 OLSRavecETXmétriques... 8 AODV... 8 Équipementspourtopologieenmailles... 9 Solutionslogicielsdedéploiementderéseau mesh MeshLinux Zebra/Quagga CUWin Pebble OpenWRT Etudesdecas Enjeuxdansleréseautageenmaille Latenceettempsderéponse Problématiquestechniquesassociées Échelle Sécurité DistributionIP DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 1

2 Ausujetdecedocument CesdocumentsfontpartieduItrainOnlineMMTK.LeMMTKestunensembleintégrédedocumentsetde ressourcesdeformationmultimédiadestinéàaiderlesmédiascommunautaires,lescentresmultimédia communautaires,lestélécentresetautresinitiativesquiutilisentlestechnologiesdel informationetdes communications(tic)àrenforcerlescommunautésetsoutenirletravaildedéveloppement. Renseignementssurledroitd auteur CetteunitéestprésentéesouslicenceCreativeCommonsPaternité PartagedesConditionsInitialesàl'Identique 2.5.Poursavoircommentutilisercesdocuments,veuillezlireladéclarationsurledroitd auteuraccompagnant cetteunitéouconsulter sa/2.5/deed.fr DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 2

3 Topologieenmailles Définition: Latopologieenmaillesutilisedeuxformesdeconnexion;mailles«complètes»ou«partielles». Danslatopologieenmaillescomplètes,chaquenœudestconnectéàtouslesautres. Danslatopologieenmaillespartielles,lesnœudssontconnectésàcertainsautres,parmitous.» Enmailles,latopologiesimple: DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 3

4 Topologieenmailles unexempleplusréaliste,lesmaillespartielles Topologieenmailles cequecen estpas(nécessairement): Rienn estnécessairementdynamiquedansunetopologieenmailles.cependant,depuislesdernièresannées,la dénominationenmailleouréseaumeshestsouventutiliséecommeunsynonymepourlesréseaux«adhoc dynamique»ou«mobile». Detouteévidence,lacombinaisondescaractéristiquestopologiquesdesréseauxenmaillesetadhocenfaitune propositionattirante. Topologieenmailles définition Réseauxenmailles unréseauquigèredesconnexionsdeplusieursàplusieurs,etcapabledemettreàjouret optimisercesconnexions. DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 4

5 Topologieenmailles scénariotypique Topologieenmailles termesliés MANETpour«mobileadhocnetwork» RéseauxendirecteouAdhoc RéseauxMulti Hop(àsautsmultiples) Motivationsetattentes Laréalitéduterrain Surleterrainlestopologiesenprésencesontrarementsouslaformeétoilée,enanneauouenbus.Enterrain difficile,urbainouéloigné Ilestengénérallaprobabilitéquedesusagersvoisinssevoiententreeuxest beaucoupplusgrande,quechacund euxvoientunmêmepointcentral. Prix Lefaitquechaquenoeudestàlafoisunclientetpotentielre transmetteurentraînedeséconomiessurlesradios etdoncparconséquent,surlebudgettotal.bienqu aveclabaissedesprixdeséquipements,cepointsoitmoins pertinent,ilrestequel approcheenmaillesréduitlesbesoinsentourscentralesouautresinstallations logistiquespourlesservicesdetypeisp(chèresetparfoisvulnérables). DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 5

6 Organisationetmodèlesd affaire Lanaturedécentraliséeduréseauenmaillespermetunefacilitédegestionoùtouslesparticipantsdansle réseaumaintiennentleurspropreséquipements. Cetyped organisationcommunautairesimplifiedefaçonimportantelagestiondusystèmeglobal. Simplicité Pourunecartepré installéeavecunlogicieldegestionderéseausansfilenmailles(routagemesh)etutilisantles standards802.11b/g,laconfigurationesttrèssimple. Puisquelesroutessontconfiguréesdynamiquement,Ilsuffitdepositionnerl équipementenvisibilitéradioausein duréseau(enassumantquelagestiondynamiquedel adressageipaitétépréalablementrésolu). Résistanceduréseau Lescaractéristiquesdelatopologieenmaillesetduroutagemeshoffrentunemeilleurestabilitédevantdes conditionsfluctuantesoudedéconnectiond unnœud,cequidemeurepossiblesousdesconditionsdifficilesou expérimentales. Puissance Lesnoeudssontfonctionnellesdansdesconditionsminimalesetleursbesoinsenénergieestgénéralementtrès bas.ellespourrontêtredéployéesdefaçontotalementautonomeenutiliserdessourcesdiversifiéesd énergie solaire,éolienne,hydroélectriqueoumêmehumaine. Exemple:LeprojetStarsight« Grefferuneinfrastructurederéseaumaillésuruneinfrastructurededistributiond énergieexistantepeutêtreune stratégietrèsviable. Deplus,lesunitésproductricesd énergieétanthabituellementdéjàconnectéesauxinfrastructureshumaines,cela enfaitdeslieuxpertinentspouraccueillirdesnœuds. Leséquipements Mesh onttouslesavantagesdessolutionsembarquées.ilssontgénéralementpetitset peuventfacilementêtremisdansdesboîtiersétanchesrésistantsauxintempériescequipermetdeles positionnerautantàl extérieurqu àl intérieur. Environnementsurbainetéloignés Jusqu àmaintenant,latopologieenmaillesestplusrégulièrementdéployéedansleszonesurbainesetpourdes réseauxmétropolitains.ellealepotentieldepermettreledéveloppementdescénariosdeconnectivitéenzones ruralesetéloignées. DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 6

7 Protocolesderoutageenmailles(RoutageMesh) Élémentsduroutageenmailles Calculd itinéraire Gestiond adresseip Gestiondel itinéraireallée/retour etplus Protocolesderoutageenmailles:types Pro actif(dirigéparlestableaux) Vérificationproactivedel'étatdesliensetmiseàjourdestablesd acheminement.complexitéetchargecpu élevées,rendementélevé. Réactif(surdemande) Réactifàladétectiondesproblèmes(routesnonfonctionnelles)moinsd exigencesurleprocesseur. Laséparationentrecestypesdeprotocolen estpasextrême.d Autrestypesexistent. Protocolederoutageenmailles:Pro actif(dirigéparlestableaux) OLSR«OptimizedLinkStateRoutingProtocol»,OLSR EXT,QOLSR TBRPF«TopologyBroadcastbasedonReverse PathForwardingroutingprotocol» HSLS«HazySightedLinkStateroutingprotocol» MMRP«MobileMeshRoutingProtocol»,encourt:MobileMesh OSPF«OpenShortestPathFirst» Protocolederoutageenmailles:Réactif(Surdemande) AODV Métriques Lecalculmétriquetraiteducoûtassociéàuncertainitinéraire. Enprincipe,leprotocoled acheminementestindépendantducalculdelamétrique ilajustebesoindeconnaître lavaleurexactedelamétrique(lecoût)ducheminement,nonpasnécessairementd oùvientcettevaleur. Pourtantlecalculdelamétrique,pointilleux,estlenoyaudelagestiondesréseauxad hocsansfilmaillés. MMRP(MobileMesh) LeprotocoleMobileMeshcontienttroisprotocolesséparés,chacungérantunefonctionspécifique; Découvertedesliensunprotocolesimple Hello Routage «LinkStatePacketProtocol» Paquetd étatdeliaison Découvertedesfrontières permetlestunnelsexternes DéveloppébyMitre LelogicielMobileMeshestsouslalicencepubliqueGNU(Version2) Commentaire:BonpointdedépartpourlaconnexiondirectesousLinuxavecsonportable. Voyezcommentà: DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 7

8 OSPF Basésurl algorithmespf,l OSPF,pour«OpenShortestPathFirst»aétédéveloppéparlegroupedetravailIGP, pour«interiorgatewayprotocol»del IETF. Lesspécificitésdel OSPFsontdudomainepublic,publiésousRFC1247 Permetd envoyerdeslsa«link stateadvertisements»àtouslesautresrouteursdanslamêmezone hiérarchique.leslsaintègrentdesinformationssurlesinterfacesattachées,lesmesuresmétriquesutiliséeset d autresvariables. LesrouteursODPFaccumulentdesLSI«link stateinformation»utilisantl algorithmespfpourcalculerlechemin lepluscourt. Étantunprotocolederoutaged étatdulien,ospfcontrastes(etestencompétition)avecleripetleigrpqui sonttousdeuxdesprotocolesderoutagedistance vecteur.lesrouteursfonctionnantavecalgorithmedistance vecteurenvoienttousouunepartiedeleurstableauxdansdesmessagesdemiseàjourdesroutesàleurs voisins. OLSR Pourleprotocole«OptimizedLinkStateRouting».RFC3626. LeprotocolederoutageOLSRestconçupourlesréseauxmobilesetendirect.C estunprotocoleproactif,dirigé parlestableauxetutilisantunetechniqueappeléemrp«multipointrelaying»pouracheminerlesmessages. Actuellement,sonexécutionsecompilesurlessystèmesGNU/Linux,Windows,OSX,FreeBSDetNetBSD OLSRDestconçupourêtrebienstructuréetbiencodé;etdevraitêtrefacileàmaintenir,améliorerouàinstaller surd autresplateformes.l exécutionseconformeaurfc3626etrespecteàlafoislesfonctionscentraleset auxiliaires. Undesprotocoleslesplusstablesetprometteurs OLSRavecETXmétriques ETXaétédéveloppéauMIT. LecheminmétriqueETX,«ExpectedTransmissionCount»estuncheminderoutagemétriquesimple,reconnu, favorisantleslienslesplusfonctionnelsouàhautecapacité.l ETXestcalculéparlaproportiondesignaux envoyésmaisnonreçusdanslesdeuxdirectionsduliensansfil. Laplupartdescalculsdemétriquessontbaséssurlaminimisationdessauts,unconceptinappropriédansle cadredesréseauxsansfil.etxintroduitsdesnotionspluspousséesbaséessurlesconditionsréellesenbasant soncalculdemétriquesurlenombredepaquetsperdusetenvoyés. Commed autresprotocoles,lesliensmétriquessontenprincipeindépendantsduprotocolederoutageetvice versa(transparence).ainsi,etxpeutêtreutiliséencombinaisonavecdiversprotocolesderoutage. AODV LeprotocolederoutageAODVpour«AdhocOnDemandDistanceVector»estconçupourlesréseauxmobiles adhoc.ilpermetunroutagedynamique,automatiqueetlagestiondessautsmultiplesentrelesordinateurs. PrésentementexpérimentéauniveaudesRFC,ceprotocoleserabientôtnormaliséàlaIETF. DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 8

9 BarbaraetdeIntelR&D. Équipementspourtopologieenmailles Ilspeuventvarierdemoinsde50dollarsaméricainspourunordinateurré usinéjusqu àplusieursmillierspourun ordinateurplusrécentintégrantdeséquipementsdecatégorieopérateur.commedanstoutéquipement,ledéfi permanentestd optimiserlerapportentrelescoûtstotauxd acquisition,laqualitéetlesbesoins. Lesmarchéssontendéveloppement,desplateformesetdesnormeslibressontenémergences. DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 9

10 Exemples: 4GAccessCube Dimensions:petitcube(7x5x7cm) Consommationélectriquebasse(ca.4 6W) 100MbpsEthernet PuissanceEthernet(802.3afstandard) Jusqu à2(4,6)wlan(802.11a/b/g)interfaces(rp SMA connecteurs) 400MHzMIPSprocesseur 32MBflash,64MBRAM USB Environ LinksysWRT54G Pasinitialementprévucommeunéquipementpourlatechnologieenmailles UnedesoptionslesplusversatilesetàfaiblescoûtsàcausedulogicielGPLed. Plusieursautresversionsdulogicielsontdisponibles:OpenWRT,EWRT,Batbox,Sveasoft(comment!), FreifunkFirmware,etdavantage Caractéristiques: WRT54Gv2 WRT54GS RAM/Flash/vitesseprocesseur MHz MHz Processeur:BCM4712KPB Prix:60 (WRT54G)/70 (WRT54GS) LocustworldMeshAP Processeurde500Mhz,128mbram,WiFiintégré,32mbdisquecompact. Pasdepartiesamovibles! DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 10

11 LelogicielLocustworldMeshAPestbasésurMobileMesh.Unedesplateformeslespluspopulairesdanslamise enréseaucommunautaire. 250chacunou 220avecunecommandede10et+ Équipementenmailles,n importequelvieuxportablepeutdevenirunnode N importequelvieuxportablepeutdevenirunnoeud Visezn importequelleversiondelinuxincluantdespaquetsswpourcela,ex:pebblelinux,meshlinux,etc. Ilexisteplusieursraisonscontrel utilisationdesvieuxéquipementsré usinés,incluantlaconsommationélevée d électricité. Solutionslogicielsdedéploiementderéseau mesh Nousprésentonsiciunmélangedeversiondetoutordre.Unbonpointdedépartpourl expérimentation.un intérêttoutspécialsurlelogiciellibre. MeshLinux ParElektra,Berlin/Allemagne Basésurslackware,autourde50MBISO Pourlesportableré usinés Protocolesinclus:MobileMesh,OLSR,BGP,OSPF,RIP,AODV Zebra/Quagga parkunihiroishiguro Unlogiciellibre,GNUZebragèreleprotocolederoutageTCP/IPetestdistribuésouslalicenceGNUGPL Protocolesinclus:BGP 4(RFC1771),RIPv1,RIPv2,OSPFv2,IPv6. Fork:QuaggaaddsRIPv3,OSPFv3 DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 11

12 CUWin parchampaignurbanaprojetcommunauté,usa. LeprojetCUWiN«Champaign UrbanaCommunityWirelessNetwork»acrééunsystèmed opérationcomplet pourétabliunnoeud,partid unréseausansfilenmailles.ilestbasésurnetbsdauquelilsontpuajouterdes pilotessansfil,descodesderoutageetdessystèmesspécialiséspermettantauxnoeudsdefonctionneren harmonieetdes échangerdesdonnéeslesunsauxautres.utilisehsls,ospfetetx. Pebble parnycwirelesscommunity. PebbleLinuxestuneversionmicro(moinsde64megs,8megsminimum)conçuepourdescartesintégréestels quesoekrisoustylistic1000.iletbasésurdebiangnu/linuxetestparfaitpourtoutessortesdemachines incluantlesvieux486,lesmini itxboards,etc. Protocolesinclus:OSPF,(OLSR) OpenWRT OpenWrtestuneversionLinuxpourLinksysWRT54G,unpetitlogicielcommercialpermettantd yajouterdes fonctionnalitésetlesajustementsspécifiques. Ildisposededeuxsystèmes:unepetitepartitionsquashfsàlireseulementetunepluslargepartitionjffs2pourle travail. Lapartitionsquashfsfournitlamiseenrouteduréseau(Ethernetetsansfil),firewalling,clientDHCP/serveur, DNSserveur,telnetserveuretenvironnementbusybox sshetinterfacewebdisponibleviaipkg plusieurscompléments,ex:php,nocatspalsh,asterisk Protocolesinclus::OLSR,AODV,... BasésurOpenWRT:FreifunkFirmware,parFreifunkgroup,Berlin/Allemagne. LelogicielFreifunkFirmwarepeutêtreinstallésurLinksysWRT54g(version1.0à2.2),WRT54gs(version1.0et 1.1),WAP54g(version2.0)outoutéquipementpermettantdeconfigurerunnodeOLSRfacilement. DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 12

13 Etudesdecas Sanstenterdelistericitouslescas,nousprésentonsquelquesapprochesetvousencourageonsàliresurlesujet davantage. OLSRFreifunk,Berlin,Allemagne,Freifunk RéseauurbainexpérimentalavecnodesOLSR DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 13

14 DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 14

15 MITRooftop DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 15

16 CUWin Tropos.comàChaska,Minnesota CitantleursiteWeb:...fournissantàl échellemétropolitaineunréseauenmaillesdeserviceetproduitsàplusde125clientet40 revendeursdans8paysàtraversleglobeàlafinde2004.lafaçonlaplussimpleetrapidedefournirdelaréelle largebandepassantesansfil(>1mbps)surdelargesétenduesgéographiquesetutilisantdesnormesàbasprix pourlesclientswifi. PropriétaireMetroMeshTMroutingsoftware& PredictiveWirelessRoutingProtocolPWRPTM Chaska,Minnesota:Réseaumunicipal: environ250nodes DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 16

17 Taipei/Taiwan Unexempledegrandréseaumunicipal. Extraitd uncommuniquédepressedenortel: lavilleoftaipei,taiwanasélectionnénortelnetworkspourla miseenplaced unréseauenmaillesintégrant10000pointsd accèssansfilàlafinde2005etdesservant272 km2oùvivent2.65millionsdepersonnes. Nortel/Qware Réseautageenmailles plusqu unetechnologie l entente«picopeering» L ententepicopeeringreprésenteunetentativedeconnecterdesîlesderéseauxcommunautairesenfournissant lecadreminimalpermettantuneententeentredespropriétairesdenodesderéseauxindividuels. Transitlibre Communicationouverte Pasdegarantie Termesd utilisation Amendementlocal Enjeuxdansleréseautageenmaille Ladiscussionestcontroverséeetparfoisbiaiséeselonlesintérêtspersonnels. Lesattentesdivergentlargement.Uneentreprise«levelQoS»adesbesoinsetdoitreleverd autresdéfisquela connectivitéenmilieurural. Pourcertains,100kbit/sestundésastre,pourd autres,c estunsuccès. Ilyatoutsimplementplusieurschosesquin ontpasencoreétéexpérimentées(échelle,stabilité)etquine peuventêtreanalyséenlaboratoire. Latenceettempsderéponse Defaçonévidente,letempsderéponseaugmenteaveclenombredesauts. Leseffetsdudélaidutempsderéponseoulatencedusystèmesontplusoumoinsperceptiblesselonl application ensurleréseau. Parexemple,surlaVoIP,onpeutressentircesdélaisàpartirde170ms. Problématiquestechniquesassociées Faiblesdébitsutilesréelsdanslesréseauxàsautmultiples Graduation:with1/nor1/n2or1/n1/2? Vuquelesradios802.11fonctionnentenHalf duplex(canalutilisésoitenémissionousoitenréception),ledébit utiledanscesconditionsestdécroissantselon Débitutile~C/n2 (nétantlenombredesautetclenombredestationsconnectéessimultanément) DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 17

18 LefonctionnementdesprotocolesmeshestàlabasedissociéduniveauMAC Échelle Lesréseauxenmaillesn ontpasététestésàtrèsgrandeéchelle. Danslaréalité,lesplusgrandesstructuresnedépassentpaslesquelquesdouzainesdenoeuds. MITroofnet: BerlinOLSR: CUWin: < environ80? Lamiseenplacecommerciale(200à10,000nœuds?)nerendpaspubliquel expérienceacquise.lelaboratoire n estpaslaréalité! Sécurité Lesréseauxendirect(Adhoc)doiventpardéfinitionparleràleurspairsavantdelesconnaître.Ceciconstituesoit undéfiinhérentpourlasécurité. DistributionIP Ladistributiond adressesipdanslesréseauxenmaillesestessentielle.leserveurdhcpensituationderéseau localprivéesfonctionne,maisqu enserat ilavecleréseauenmaillesrx1rencontreraleréseauenmaillesr2? Ipv6estpeut êtrelasolution!possiblementbasésurlalongitudeetlalatitude? DernièremiseàjourledJuneyyyy Disponibleenligneàl adressesuivante: 18