3. Le réseau cœur Particulier Réseau d accès. q Trois types de commutation :

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1 Services réseau Généralités Des opérateurs interconnectés Le réseau cœur est constitué d un ensemble de réseaux d opérateurs de différents niveaux interconnectés. Il forme un réseau maillé avec généralement plusieurs opérateurs capables de couvrir une zone géographique donnée. 3. Le réseau cœur Particulier Réseau d accès Réseau d entreprise Généralités Les ISP Réseau d opérateur Réseau de transport Réseau (cœur) d opérateur Liaisons maillées Stéphane Lohier lohier@univ-mlv.fr Andrew lum What is the Internet really? ESIPE IR1/IG1 Les réseaux d'accès S. Lohier 2 Généralités Différents types d opérateurs Différentes commutations Parmi les opérateurs, on distingue : Ø Les opérateurs de câblage qui possèdent les infrastructures physiques du réseau ; Ø Les opérateurs de transport qui disposent des équipements de transmission et de routage (modems, routeurs, multiplexeurs ) et se chargent du transport des données à travers les infrastructures jusqu au destinataire. Ø les opérateurs de services qui sont les prestataires fournissant un accès à un réseau public de communication contre rémunération (FAI). Serveur d authentification et de tarification Dans le cœur du réseau, des commutateurs de différents types sont utilisés pour assurer le transport des informations sur les liaisons de type maillées (système ouvert). Trois types de commutation : Ø la commutation de circuits ; Ø la commutation de paquets ou de messages ; Ø la commutation de cellules. ETTD ETCD Opérateur de transport Opérateur de services Abonné Point d accès Opérateur de câblage Opérateur de câblage Abonné ETTD ETCD Point d accès ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 3 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 4 1

2 La commutation de circuits Les multiplexages Le lien physique ou logique est établi durant tout l échange entre émetteur et récepteur. Ce type de commutation est au départ réservé aux réseaux téléphoniques mais ceux-ci servent aussi de support à l Internet Ø Exemple : RTC (Réseau Téléphonique Commuté) Ø Avantage : largeur de bande garantie pour les communications vocales, temps de transfert fixes. Ø Inconvénient : circuits attribués même quand il n y a aucun échange. Pour faire passer plusieurs communications sur une même ligne de type circuit commuté, 2 types de multiplexage sont possibles : Ø Le multiplexage en fréquence ou FDM (Frequency Division Multiplexing) consiste à diviser la bande passante de la ligne en sous-bandes ou canaux. Ø ande de garde Voie composite Canal 1 Canal 2 Canal n Fréquence Dans un multiplexage temporel, ou TDM (Time Division Multiplexing), l'allocation complète de la ligne aux différentes voies est effectuée périodiquement et pendant des intervalles de temps constants (IT). Voie 1 Signal Voie 2 multiplexé Voie 3 Voie n IT1 IT2 IT3 ITn IT1 IT2 IT3 ITn Trame 1 Trame 2 T T Temps ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 5 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 6 Le multiplexage temporel La commutation de paquets On veut transmettre sur un réseau à commutation de circuits un fichier d 1 Mo. Caractéristiques : 8 bits tous les 125µs. Combien de temps dure la transmission? 125µs IT0 IT1 IT2 IT30 IT31 IT0 IT1 IT2 IT30 IT31 IT0 IT1 IT2 t Transmission de 8 bits du fichier Ce type de commutation est prévu au départ pour l échange de données numérisées. Un message est découpé en paquets de longueur fixe. Les paquets sont transmis de commutateur en commutateur, chaque paquet est mémorisé dans des tampons alloués et transmis vers le commutateur suivant lorsqu un tampon de celui-ci est disponible. Les tampons d un commutateur peuvent donc contenir à un instant donné les paquets de différents messages. Si l on avait transmis ce fichier sur un support de débit 2,048 Mbit/s ne réalisant pas de multiplexage temporel, combien de temps aurait duré la transmission? Conclusion : le multiplexage temporel sur circuit commuté est-il adapté à la transmission de fichiers volumineux? Avantages : Ø multiplexage temporel des paquets de plusieurs messages dans les commutateurs (optimisation des commutateurs) ; Ø possibilité de reprise en cas d erreur de transmission d un paquet ; Ø adaptation de la transmission entre équipements terminaux hétérogènes (adaptation des vitesses et des procédures, gestion de flux ). ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 7 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 8 2

3 La commutation de paquets La commutation de cellules A Paquet 4 C A Etat des tampons à l'instant t1 4 3 Tampons Message (5 paquets) C t1 Paquet Paquet 2 t Paquet 1 Séquencement de la transmission des paquets Pour éviter d avoir des paquets de longueur variable qui ne permettent pas de prévoir les délais de transmission, l OSI a normalisé une technique de commutation de cellules de longueur constante, émises à intervalle de temps constant sur des voies de communication. Cette technique est principalement exploitée dans le réseau ATM (Asynchronous Transfer Mode). Chaque cellule est identifiée en entrée et en sortie du commutateur par une étiquette comprise dans son en-tête et sera redirigée vers une voie de sortie suivant une table de commutation (voir exemple). Avantages : Ø Les commutateurs n ont pas de fonctions de mémorisation. Ø Ils permettent d optimiser les trafics en créant des chemins virtuels regroupant les différentes voies actives. Inconvénient : Ø Mauvaise utilisation de la bande passante (le cadrage des cellules nécessite des octets de bourrage). Ø Les performances (cellules commutées par seconde) demandées aux commutateurs doivent être très élevées pour satisfaire à la contrainte du temps de transit qui doit rester constant dans le réseau, notamment pour le transfert de la voix. ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 9 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 10 La commutation de cellules L architecture ATM Une cellule arrivant avec l étiquette «A» sur l entrée E1 sera toujours aiguillée sur la sortie S1 avec une nouvelle étiquette «V». T En-tête A A Cellule E1 S1 U V V X L ATM (Asynchronous Transfer Mode) est une technique de transmission commutée de cellules. Les cellules sont transmises suivant le débit demandé par l application. L échange avec le réseau est donc asynchrone et la station source seule gère son débit en fonction des paramètres définis en début de communication (bandwith on demand). Dans les commutateurs, le traitement des cellules est très rapide car il est limité à l analyse de l en-tête pour permettre leur acheminement. C D E2 S2 W Y Y Z E E F Voies de communication E3 Table de commutation Etiquette A C D E F Entrée E1 E1 E2 E2 E3 E3 Etiquette V W U Z Y X Sortie S1 S2 S1 S2 S2 S1 Voix Data Vidéo Données (48 octets) En-tête (5 octets) Cellules ATM vides Cellule Cellule «vidéo» «vidéo» Cellule «voix» Cellule «data» ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 11 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 12 3

4 Label L architecture ATM Commutation ou routage? La commutation est indépendante de la nature des informations véhiculées (voix, données, images), un débit minimum peut être garanti ce qui permet la QoS. Le réseau ATM est orienté connexion. Les connexions sont établies pour toute la durée des échanges par l allocation d un chemin virtuel (voix virtuelle ou conduit virtuel). Conçue dans les années 1990 pour transporter dans le réseau cœur la voix et les données, la technologie ATM est encore présente comme réseau de transport au cœur d Internet mais elle est de plus en plus limitée aux réseaux de collecte des liaisons ADSL. Dans un réseau à commutation de de cellules ou de paquets, la transmission des données est réalisée en mode connecté : Ø Un paquet d appel marque le chemin jusqu au destinataire ; Ø Ø Ø Le destinataire confirme l acceptation de l appel : un circuit virtuel est établi entre les deux extrémités. La source envoie les données munies d étiquettes correspondant au circuit virtuel établi. Pour toute la session, les données emprunterons le même chemin. La fiabilité est apportée par le circuit virtuel dédié et garanti. Un réseau à commutation de cellules ou de paquets (ATM, X25, Frame Relay) est donc un réseau à circuit virtuel. Appel Label Label CV : Circuit Virtuel Label ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 13 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 14 Commutation ou routage? Commutation et routage En revanche, dans un réseau à routage de paquets tel Internet, les routeurs acheminent les paquets en fonction de leurs adresses de destination. Les paquets d une même session peuvent emprunter des chemin différents : il n y a pas de circuit virtuel tracé au préalable. La transmission des données est réalisée en mode non connecté encore appelé mode datagramme. La fiabilité est apportée par la redondance des routes possibles. Un réseau à routage de paquets est donc un réseau à datagramme. La tendance est à la convergence entre ces deux approches. Les paquets transitent dans des routeur/commutateur appelés LSR (Label Switch Router). Les LSR permettent suivant le type d application de privilégier : Ø le routage (par exemple pour de la messagerie où seuls quelques paquets sont nécessaires) Ø la commutation (pour un transfert de vidéo nécessitant de nombreux paquets successifs). Un protocole spécifique est développé pour permettre aux LSR de fonctionner suivant différents types de commutation : MPLS (MultiProtocol Label Switching). Adresse destination Appel LSR CV : Circuit Virtuel ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 15 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 16 4

5 Les ISP Différents niveaux d ISP Les ISP Différents niveaux d ISP Particulier PoP : Point of Presence NAP : Network Access Point PoP ISP3 Réseau d accès ISP2 PoP Réseau fédérateur ISP1 NAP Réseau de transport (cœur) Niveau 1 Niveau 2 Réseau d entreprise Les opérateurs de transport disposent de leur propre réseau et sont organisés de manière hiérarchique. Les réseaux fédérateurs (backbone ISP ou ISP de niveau 1) sont situés au cœur de l Internet : Ø couverture internationale ; Ø reliés directement entre eux par des NAP (Network Access Point) ; Ø liaisons jusqu à 10 Gbit/s ; Ø Exemple : UUNet, SPRINT, AT&T, QWEST, GEANT Les ISP de niveau 2 ou 3 sont situés à la frontière du réseau d accès : Ø couverture nationale ou régionale ; Ø clients des ISP 1 ; Ø connectés aux ISP 1 par des PoP (Point of Presence) Ø certains ISP 2 sont également ISP 1 ; Ø liaisons possibles entre ISP 2 ; Ø liaisons de l ordre du Gbit/s ; Ø fournisseurs d accès aux entreprises et aux particuliers ; Ø exemple : RENATER en France. ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 17 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 18 Les ISP Exemple d opérateur : QWEST Les ISP 60 Hudson street (NY) One of the Most Important Internet Hubs in the World Is in Manhattan During the heyday of the telegraph, the Western Union uilding was a premier nexus of worldwide communications. Since Western Union moved its headquarters to New Jersey, the building has been converted into a colocation center where over 100 telecommunications companies have offices and can interchange Internet traffic through a meet-me-room and individual fiber optic lines. It is once again a premier nexus of worldwide communications The room is on the 9th floor in a 15,000 square foot area that is powered by a 10,000 Amp DC power plant. 10 Gbps Gbps Mbps Mbps Mbps ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 19 undled, uried & ehind Closed Doors ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 20 5

6 Les ISP Exemple d opérateur : GEANT Les ISP Exemple d opérateur : RENATER ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 21 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 22 La fibre optique La fibre optique est présente partout dans le cœur d Internet pour relier les POP. L augmentation de la capacité des backbones reliant les FAI entre eux et les Datacenter aux FAI passe par l installation de nouveaux câbles optique avec des débits passant de 10 Gb/s à 100Gb/s voir 400 Gb/s Exemples : Ø Verizon (fournisseur d'accès américain) est la première société de télécommunication à mettre en service un lien à 100 Gb/s, entre Paris et Francfort (893 kilomètres). Ø France-Télécom et Alcatel-Lucent ont inauguré en 2013 une liaison fibre optique Lyon/Paris en fibre optique de 400 Gb/s. La fibre optique ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 23 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 24 6

7 Les GIX Un GIX (Global Internet exchange) ou IXP (Internet exchange Point) ou nœud d échange est une infrastructure physique permettant aux différents ISP d'échanger du trafic entre leurs réseaux de systèmes autonomes grâce à des accords mutuels dits de «peering». Le but premier d un GIX est de permettre l interconnexion directe des réseaux, par l intermédiaire des points d échanges (POP), plutôt qu à travers un ou plusieurs réseaux tiers. Concrètement, un GIX prend la forme d'un local technique neutre et mutualisé, au sein duquel les partenaires interconnectent leurs réseaux sur des routeurs et des switches mis en commun. Les GIX L' Europe compte actuellement 122 GIXs, opérant dans quelques 33 pays différents. En Europe, toutes les capitales ont leur nœud d échange Pour les grands pays, toutes les secondes villes ont également leur nœud d'échange. Exemple du GIX Lyonix de Lyon : Le trafic ne passe plus par Paris ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 25 ESIPE IR1/IG1 S. Lohier Le réseau coeur 27 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 26 S. Lohier 28 7

8 About the TAT-14 Cable Network The TAT-14 transatlantic cable system is in full service, connecting the United States to the United Kingdom, France, The Netherlands, Germany, and Denmark by 10 Gbs Direct Wave Access (DWA) or STM-16, STM-4, and STM-1 interfaces. The cable system is comprised of four fiber pairs configured for 47 x 10Gbs DWDM channels of which 10 are utilized for dual, bi-directional SDH rings. TAT-14 has a total design capacity or 3.2Tbs calculated as: 2 (North & South Routes) x 4 Fiber Pair x 40 10Gbs channels Total = 3.2 Tbs TAT-14 has a total system capacity of 1.87Tbs calculated as: Southern route: 41 x 10Gbs channels Gbs SDH capacity Northern route: 18 x 10Gbs channels Gbs SDH capacity Total = 1.87 Tbs ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 29 ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 30 Le réseaux cœur Questions Quelle est le type de commutation utilisé dans le réseau de collecte ATM? Quel est son avantage? Comment sont fabriqués les câbles optiques sous-marins? Les câbles optiques sous marins Les secrets de la pose de câble optique sous-marin Quel est l avantage de la commutation sur le routage? Quel est le rôle du protocole MPLS? câbles sous les mers (Arte) De quel niveau sont les ISP tels que Free, SFR ou orange? Qu est ce qu un GIX? ESIPE IR1/IG1 Le réseau coeur S. Lohier 31 ESIPE IR1/IG1 Les réseaux d'accès S. Lohier 32 8