6.Chapitre 4, Principes de base des WAN

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    4Principes de base des WAN

    sommaire de ce chapitreCouche OSI 1 pour les WAN point a point. Cette section explique le cablage physiqueet les equipements utilises pour creer les portions clientes d'un circuit loue,Couche OSI 2 pour les WAN point a point. Cette section presente les protocoles de lacouche Liaison de donnees utilisees sur les lignes point a point liees : HDLC et PPP.

    II Frame Relay et services a commutation de paquets. Cette section explique leconcept d'un service a commutation de paquets, avec une insistance particuliere surFrame Relay.

    chapitre precedent, vous en avez appris davantage sur les couches I et 2 du modele OSIsur la facon dont leurs fonctions sont mises en ceuvre par les LAN Ethernet. Celui-cicomment elles sont implementees par les normes et les protocoles des WAN. LaPhysique y est decrite en detail, ainsi que trois protocoles de niveau Liaison de: HDLC (High-Level Data Link Protocol), PPP (Point-to-Point Protocol) et Frame

    'HHHU"H" doit vous permettre de determiner si vous avez reellement besoin de lirepresent chapitre. Si vous avez repondu correctement a au moins sept ques-passer a la section Preparation a l'examen . Le tableau 4.1 presente

    """ll-IaUlA sujets traites dans ce chapitre et les questions correspondantes, afin de.vousconnaissance de ces domaines precis. Vous trouverez les reponses a

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    Frame Relay et services a commutation de paquets

    Ht45 et 67 et 8

    94 Partie I Fondamentaux sur les resesux

    Tableau 4.1 : Correspondance entre les sujets fondamentaux de ce chapitreet les questions d'evaluationSujetArchitecture de protocoles TCPIIPModele de reference OSI

    1. Quel terme decrit Ie mieux la principale fonction des protocoles de la couche OSI 1 ?a. Delimitation de trames.b. Livraison de bits d'un equipement a un autre.c. Adressage.d. LMI (Local Management Interface).e. DLCI.

    2. Quel equipement est generalement connecte a une ligne a quatre fils fournie parroperateur telephonique ?a. Interface serie de routeur.b. CSUIDSU.c. Transcepteur.d. Interface serie de commutateur.

    3. Quel equipement connecte-t-on generalement a une extremite de cable V.35 ou RS-232lors du cablage d'une ligne louee ?a. Interface serie de routeur.b. CSUIDSU.c. Transcepteur.d. Interface serie de commutateur.

    4. Sur une liaison WAN point a point entre deux routeurs, quels equipements corrsidere-t-oncomme des ETTD ?a. Les routeurs.b. Les CSUIDSU.

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    l'-~V~'''''.VH de la couche OSI 2 est specifiee par la norme de protocole pourest implementee au moyen d'un champ d'en-tete proprietaire Cisco pour

    Imaginez que le routeur 1 dispose de trois liaisons serie point a point menant chacunevers un routeur distant. Quelle affirmation est vraie concernant l'adressage HDLCrequis au niveau du routeur 1 ?a. II doit utiliser les adresses HDLC 1,2 et 3.b. II doit utiliser trois adresses uniques entre 1 et 1023.

    II doit utiliser trois adresses uniques entre 16 et 1000.d. II doit utiliser trois adresses sequentielles uniques entre 1 et 1023.

    des choix precites,signifie exactement l' acronyme DLCI, correspondant au nom du champ Framequi sert a identifier les circuits virtuels Frame Relay?

    .; rzata-t.anx Connection Identifier.

    virtuel requiert un lien d' acces separe,

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    Fondamentaux sur les reseau)(

    b . Plusieurs circuits virtuels peuvent partager Ie meme lien.d'acces,c. Tous Ies circuits virtuels qui partagent Ie meme lien d' acces doivent etre relies au

    meme routeur de l'autre cote du VC.d. Tous Ies circuits virtuels qui partagent Ie meme lien d'acces doivent utiliser Ie

    memeDLCI.

    Comme vous avez pu le lire dans Ies chapitres precedents, les couches Physique et Liaisonde donnees du modele OSI collaborent pour acheminer Ies donnees a travers une variete detypes de reseaux physiques. Les normes et protocoles de LAN decrivent comment imple-menter un reseau entre des equipements relativement proches, d' ou Ie terme reseau local.Les normes et protocoles de WAN decrivent quant a eux comment implementer un reseauentre des equipements relativement eloignes, parfois de plusieurs milliers de kilometres,d'ou le terme reseau longue distance ou etendu.Les LAN et Ies WAN mettent en ceuvre les memes fonctions des couches OSI 1 et 2,mais les details et les mecanismes different. Ce chapitre souligne les similitudes entreles deux et detaille les differences. II decrit principalement la facon dont les entreprisesutili sent des WAN pour connecter des sites distants. La partie IV de ce livre aborde uneventail plus large de sujets concernant les WAN, dont les technologies d'acces a I'Internetles plus courantes telles que DSL (Digital Subscriber Line) et Ie cable, ainsi que plusieursquestions de configuration. Le livre Preparation a la certification CCNA ICND2 couvreFrame Relay beaucoup plus en detail et aborde les concepts qui sous-tendent les VPN(Virtual Private Networks), dans Iesquels l'Internet remplace les liaisons WAN tradition-nelles.

    La couche 051 1 pour les WAN point a pointLa couche OSI Physique, ou couche 1, definit Ies details de la transmission de donneesd'un equipement a un autre. En fait, beaucoup se representent cette couche comme etantchargee d'envoyer des bits . Les couches superieures encapsulent les donnees, commenous l'avons vu au chapitre 2, Les modeles de reseau TCPIIP et OSI . Independammentde l' action des autres couches, l' emetteur des donnees a tot ou tard besoin d' envoyer desbits a un autre equipement. Cette couche decrit Ies normes et les protocoles utilises pourcreer Ie reseau physique et transmettre les bits sur ce support.Une liaison WAN point a point se comporte a de nombreux egards comme un tronconEthernet entre deux commutateurs. La figure 4.1 iIlustre un LAN reliant deux immeubles

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    Principes de base desWAN 97.

    de chaque cote. Souvenez-vous que plusieurs types d'Etheflletutili-LU\.,(lUJL" a paires torsadees pour emettre et pour recevoir afin de reduire l'interfe-:tt()lI1agnt!tlQ!Ue.n emploiegeneralement des cables Ethernet droits entre les

    utilisateurs finaux et les commutateurs. Pour les troncons entre commuta-des cables croises, car chacun d'eux emet sur la meme pairede brochessur

    Le cable relie done la paire emettrice d'un commutateur ala paire receptricepartie inferieure de la figure 4.1 rappelle le principe de base d'un cable

    Immeuble 2

    Cablescroises

    Representation conceptuelled'un cable crolse

    .'UF,'H"~ maintenant que les immeubles soient eloignes de 1 000 km au lieu d' etre prochesl'autre. Deux problemes apparaitraient immediatement :

    Htt'PTlnpt ne supporte aucun type de cablage permettant a un seul troncon de couvrir unedistance.

    si Ethernet supportait un tel cablage, ilne serait pas possible d' obtenir le droitnecessaire pour faire courir un cable sur cette distance.essentielle entre un LAN et un WAN reside dans la distance qui les

    d' extremite. Les LAN se trouvent souvent dans un seul immeuble, ou relient.tfelrenl:simmeubles d'uncampus au moyen d'un c~blage opti~geap1:)fogy~pourLes connexions WAN s'etendent sur de plus longues distances, a l'echelle.d'une'un pays. Souvent, seules quelques entreprises, voire une seule, sont 'autorisees a

    des cables souterrains entre des sites. Les concepteurs des . normes de .WANdone utiliser d'autres specifications physiques qu'Ethernet pour pouvoir trans-

    des donnees sur des milliers de kilometres.

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    98 Partie I Fondamentaux sur les reseaux

    On emploie parfois aussi Ie terme de MAN (Metropolitan-Area Network), ou reseeu metropolitain,pour designer les reseaux qui couvrent plusieurs immeubles et beneficlent d'un droit de passageentre sites. Ceterme s'applique generalement a un reseau moins etendu qu'un WANetse limitant aune zone metropolitaine. La distinction entre LAN, MAN et WAN n'est pastoujours nette,car aucunedistance precise ne caracterise l'un ou l'autre de cestypes de reseaux.

    Lors de la creation de liaisons ou de circuits longue distance, Ie cablage physique est habi-tuellement detenu, installe et gere par une societe qui dispose d'un droit de passage luipermettant de faire courir des cables souterrains. Comme les clients d'une telle societe nepossedent pas Ie cable ou la ligne qu'ils utilisent, on parle de ligne louie. C'est souventl'operateur telephonique national qui est proprietaire de 1'infrastructure longue distance.Dans de nombreux pays, cet operateur releve toujours d'un monopole d'Etat. Le termefournisseur de services est de plus en plus employe pour designer une entreprise qui four-nit une connectivite WAN, ce qui comprend les services Internet.Les liaisons WAN point a point constituent la connectivite de base entre deux points. Pouren obtenir une, on fait appel a un fournisseur de services afin qu'il mette en place uncircuit. Ce qu'offre la compagnie telephonique ou le fournisseur de services est analogue aune connexion telephonique jamais interrompue. Les deux equipements a chaque extre-mite de la liaison WAN peuvent s'echanger des bits a tout moment sans qu'il soit neces-saire de composer un numero. Comme la connexion est disponible en permanence, uneliaison WAN point a point est parfois appelee circuit loue ou ligne louee, impliquant undroit d'utilisation exclusif moyennant finance.Reprenons notre comparaison entre Ie LAN qui relie deux immeubles proches et Ie WANqui s'etend sur un millier de kilometres. Si les details physiques different, les fonctionsgeneriques sont Ies memes, comme Ie montre la figure 4.2.

    1000 km

    FiglJre4.2Representation conceptue/le d'une ligne louee point a point

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    Chapitre4 Principes de base des WAN 99

    Ne perdez pas de vue que la figure 4.2 ne constitue qu'une representation coneeptuelled'une liaison WAN point a point. En principe, I'operateur telephonique.instaile entre.lesdeux immeubles un cable physique, avec une paire emettrice et une paire receptrice. Cecable est relie a chaque routeur, qui est a son tour raccorde a un commutateur de LAN.Grace a ce nouveau lien WAN physique et a la logique executee par les routeurs qui y sontconnectes, des donnees peuvent etre transferees entre les deux sites. En realite, l'operateurne fait pas vraiment courir un cable entre les deux immeubles. Vous en apprendrez davan-tage sur les details physiques des WAN dans la prochaine section.

    Les commutateurs Ethernet disposent de nombreux types d'interfaces, se conformentneanmoins to utes a une norme Ethernet. Lesrouteurs permettent de relier des equipernents basessurde nombreux types de technologies de niveau 051 1 et 2. Lorsque vous voyez un LAN connecte a unautre site vi a une connexion WAN, vous devez aussi voir un routeur de chaque cote, comme a lafigure 4.2.

    Connexions WAN cote clientSi les concepts sous-jacents a une connexion point a point sont simples, comprendre preci-sement comment le foumisseur de services conceit son reseau pour pouvoir supporter uneligne point a point demande de consacrer un temps considerable a etudier des technologiesqui depassent la portee de l'examen ICNDl. Heureusement, l'essentiel des connaissancesque vous devez posseder pour le reussir se rapporte a I' implementation des connexionsWAN entre l'operateur telephonique et le site du client. Vous devrez egalement vous fami-liariser avec la terminologie utilisee par le foumisseur.Vous avez vu a la figure 4.2 que la ligne WAN Iouee se comporte comme si I'operateuravait deploye deux paires torsadees entre les deux sites. En fait, les choses ne sont pas sisimples. La creation du circuit fait appel a de nombreuses autres technologies, et les opera-teurs emploient une terminologie differente de celle qui s'applique aux LAN. En realite,l'operateur ne deploie pas un cable de 1000 Ja n entre les deux sites. II possede deja unlarge reseau et doit simplement raccorder chaque immeuble au central telephonique local,si ce n'est deja fait. Independamment de ce que fait l'operateur dans son propre reseau; lesimmeubles beneficient au final d'un circuit lone a quatre fils.La figure 4.3 presente certains des concepts et des termes cles relatifs aux circuits WAN.Chaque routeur est habituellement connecte a un equipement externe appele unite deservice de donnees/unite de service numerique, ou CSUIDSU (Channel Service Unit/Digi-.tal Service Unit). Pour cela, on emploie un cable relativement court, ne depassant genera-lement pas 15 metres, car les CSUIDSU sont le plus souvent.placeesdans un rack pres deleur routeur respectif. Chaque CSU/DSU rejoint le reseau de I'operateur.au.moyensdluncable beaucoup plus long a quatre fils. Ce cable quitte l'immeublepar des conduites

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    100 Partie I Fondamentaux sur lesreseaux

    (generalement enterrees) et aboutit au central telephonique (CO, Central Office). Quant ala ligne physique, elle se termine au niveau d'un.equipement appele-generiquementcommutateur WAN.

    r - " ' - - - - - - - - - - ~ - - C ab le s c ou rts (g en era le me nt m oin s d e 1 5 m ) ----- -~ ---~ ------ ,,----- Cables longs (plusieurs km) -----,

    OPERATEUR

    Equipementsd u clie nt (C PE )

    demarc, demarc, Equipernentsd u clie nt (C PE )

    (S~jet Figure 4.3\...cia Composants et terminologie essocies a une ligne louee point a pointLa meme connectivite physique generale est presente aux deux extremites de la liaisonWAN point a point. Entre les deux centraux, le foumisseur de services peut creer sonreseau avec plusieurs types de technologies concurrentes, mais ceci depasse la portee detous les examens CCNA. Dans tous les cas, les deux routeurs peuvent envoyer et recevoirdes donnees simultanement via ce lien, comme le montre la figure 4.2.D'un point de vue juridique, deux societes sont proprietaires des equipements et des lignesdu reseau de la figure 4.3. Par exemple, le client possede Ie routeur, la CSUIDSU et lecable servant ales relier, tandis que l'operateur possede le cable conduisant au central etles equipements qui s'y trouvent. L'operateur emploie Ie terme point de demarcation(demarc) pour designer la frontiere qui delimite les responsabilites de chacun. Ce pointn' est ni un equipement ni un cable, mais simplement un concept.Aux Etats-Unis, le point de demarcation correspond generalement a l' endroit ou les pairestorsadees se terminent physiquement dans 1'immeuble du client. Ce demier demandenormalement a l'operateur de terminer le cable dans une piece specifique: et laplupart dutemps, sinon toujours, toutes les lignes de 1'immeuble aboutissent au meme local.Le t~rme d'equipements du client, ou CPE (Customer Premises Equip1nenO,designe .esequipemerrts setrouvant sur Ie site du client, du point de vue de l'operateur.LaCSUIDSUet le routeur sont des exemples de CPE.Le point de demarcationn' est pas .toujours localise entre l'operateur et les CPE.Danscertaines situations, I'operateur est proprietaire de Ia CSUIDSU, auquelrcas cepointestplace entrecelle-ci etle routeur.Il arrive meme aujourd'huiquel'operateurdetienneet

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    Chapitre4 Principes de base des WAN 101

    gere le routeur au niveau du site du client, repoussant. encore le point de demarcation.Quelle que soit la position de ce point, juridiquement parlant, le terme CPE designetoujours les equipements du client.

    N orm es d e cab lage W ANCisco offre un large choix de cartesd'interface WAN differentes pour ses routeurs-parmilesquelles des interfaces serie synchrones et asynchrones. Pour toutes les liaisons. seriepoint a point ou Frame Relay de ce chapitre, les routeurs sont dotes d'interfaces quisupportent les communications synchrones.Les interfaces serie synchrones des routeurs Cisco emploient plusieurs types de connec-teurs physiques proprietaires, comme Ie connecteur en D a 60 broches illustre au-des sus dechaque cable a la figure 4.4. Le cable qui relie le routeur a la CSUfDSU est equipe d'uncote d'un connecteur adapte a son interface serie et de l'autre d'un connecteur WAN stan-dard correspondant a celle de la CSUfDSU. La figure 4.4 illustre une connexion type aveccertaines options de cablage serie.

    Equipernentutilisateur Connexions sur Ie routeur

    EnD

    EIAfTIA-232 EIAfTIA-449 V.35 X.21 EIA-530Connexions ressau sur la CSUlDSU

    Figure 4.4Options des cables serie

    L'ingenieur qui deploie un reseau choisit le cable enfonction des connecteurs presents surle routeur etla CSUfDSU. Au-dela de cechoix, iln'a pas vraiment besoin de se.preoccuperdu fonctionnement du cablage et des broches. Nombre d'entreelles sont.utilisees.poun

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    102 Partie I Fondamentaux sur lesteseal.J)(

    des fonctions de controle et quelques-unes seulement pour la transmission des donnees.Par exemple, certaines servent a la synchronisation, comme nous le verrons ala prochainesection.

    LaTlA (Telecommunications Industry Association) est accreditee par I'ANSI.(American National stsn-derds Institute) pour representer les Etats-Unis dans to ute collaboration avec des organismes denormalisation internationaux, tels que I'UIT. Outre les normes de cablaqe LAN, elle definit certainesdes normes de cablaqe WAN. Pour en savoir plus sur ces organismes et pour acquerlr des normes,consultez les sites www.tiaonline.org et www.ansi.org.

    Le cable entre la CSUIDSU et le central de l'operateur utilise generalement un connecteurRJ-48 pour le raccordement a la CSUIDSU. Ce connecteur possede la meme taille et lameme forme que le connecteur RJ-45 employe avec les cables Ethernet.De nombreux routeurs Cisco supportent des interfaces serie avec CSUfDSU integree. Avecune CSUIDSU interne, le routeur n'a done pas besoin de cable pour etre relie a une CSU/DSU externe. Dans ce cas, les cables serie representes a la figure 4.4 sont inutiles, et laligne physique de l' operateur est raccordee directement a un port du routeur, generalementun port RJ-48 sur sa carte d'interface serie.Frequence d'horloge, synchronisation, ETCD et EnDUn ingenieur qui veut installer une nouvelle ligne Iouee point a point entre deux routeursdoit executer plusieurs taches. Tout d'abord, il prend contact avec un fournisseur de servi-ces et commande un circuit dont il specifie le debit en Kbitls. En outre, il doit configurerdeux CSUIDSU a chaque extremite du lien, en fonction du debit defini, Il installe ensuiteles routeurs et connecte chacun a leur CSUIDSU respective au moyen du cablage de lafigure 4.4. Enfin, l'operateur met en service la nouvelle ligne qui peut alors etre connecteeaux CSUIDSU, comme le montre la figure 4.3.Chaque circuit WAN commande a un fournisseur peut fonctionner a differents debitspredefinis (on parle egalement de bande passante, de taux d'horloge ou de vitesse du lien).Le client doit specifierce debit, puis, une fois Ie circuit installe, l'Iagenieur configure lesdeux CSUIDSU en consequence.Pour que la liaison fonctionne, les differents equipements doivent synchroniser leUI"~h9rI9-ges pour que leur frequence soit strictement identique, comme l'imp()sYl1tly.~cirC"uitssynchrones. En substance, tous les equipements s' entendent pour essayer d' avoirexacte-ment la meme frequence, mais la construction d'equipements qui en sont capables estcouteuse, Ils fonctionnent done a des frequences proches et ecoutentceUedel'eqUipementsitue a l'autre extremite dulien. L'un des coteseffectue alors depetiisajllstell1eritspours'accorder a l'autre cote.

    http://www.tiaonline.org/http://www.ansi.org./http://www.ansi.org./http://www.tiaonline.org/
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    Chapitre4 Principes de base des WAN 103

    Pour que deux CSUfDSU d'une ligne louee soient synchrones, rune des deux (l'esclave)ajuste son horloge pour qu'elle corresponde a la frequencede-J'autre.tle 1l1a1tre).Leprocessus fonctionne pratiquement comme dans les scenes des films d' espionnage ou deuxpersonnages synchronisent leurs montres. En l' occurrence, les equipements reseausynchronisent leurs horloges plusieurs fois par seconde.En pratique, Ie concept de synchronisation comprend une hierarchic de differentes sourcesd'horloge. L' operateur fournit aux CSUfDSU des informations basees sur les transitionsdu signal electrique sur Ie circuit. Les deux CSUfDSU ajustent alors leur frequence pourqu'elle corresponde aux signaux d'horloge de l'operateur, Elles envoient ensuite auxrouteurs des signaux auxquels ceux-ci se contentent de reagir en emettant et en recevantdes donnees a la frequence correcte. Du point de vue du routeur, c' est la CSUfDSU quisynchronise la liaison.D'autres termes WAN sont associes au processus de synchronisation. L'equipement quifoumit Ie signal d'horloge, generalement la CSUfDSU, est appele equipement de terminai-son de circuit de donnees ou ETCD (DCE, Data Communications Equipment). Celui quirecoit Ie signal, generalement Ie routeur, est appele equipement terminal de traitement dedonnees ou ETTD (DTE, Data Terminal Equipment).Construire une liaison WAN en laboratoireLors de l'achat du cablage serie aupres de Cisco, vous avez Ie choix entre des cables pourETTD ou pour ETCD. Selon Ie role que joue Ie routeur, vous n' emploierez pas Ie memecable. Dans la plupart des liaisons WAN reelles, Ie routeur fait office d'ETTD : il faut doneun cable du meme type pour Ie connecter a Ia CSUfDSU.Vous pouvez construire une liaison serie en laboratoire sans CSUfDSU, mais il faut pour cefaire qu'un routeur foumisse Ie signal d'horloge. Pour installer un Iaboratoire de travauxpratiques en vue de votre preparation a n'importe quel examen Cisco, vous n'avez pasbesoin d'acheter de CSUfDSU ni de commander un circuit WAN, ce qui permetdeconomiser plusieurs centaines d'euros. Vous pouvez a la place vous procurer deuxrouteurs et deux cables serie pour Ies relier -I'un pour ETTD, l'autre pour ETCD.Connectez ensuite les deux cables ensemble (Ie cable ETCD possede un connecteurfemelle et celui pour ETTD se terrnine par un connecteur male) et aux deux routeurs. Vouspouvez ensuite configurer Ie routeur avec Ie cable ETCD de sorte qu'il gere la synchroni-sation de la ligne, comme Ie ferait une CSUfDSU. Avec une commande de configurationsupplementaire (la commande clock rate), vous obtenez uneliaison serie point a point.Ce type de raccordement entre deux routeurs est parfois qualifie de connexion. serie dosados.La figure 4.5 represente lecablage d'une connexion serie dos a dos. Elle.montre.egale-ment que les cables ETTDIETCD combines inversent Ies fils de transmission (Tx) et de

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    104 Partie I Fondamentaux sur les reseaUx

    reception (Rx), a la maniere dont un cable Ethernet croise permet a deux equipementsdirectement connectes de communiquer.

    Commande clock rate

    ~,...--------,Routeur 1 Routeur2ETTD ETCD

    Cableserie

    Cableserie

    Tx TxRx Rx

    Cable pourETTD Cable pourETCDFigure 4.5Connectivite serie au moyen de cables pour fTTD et fTCD

    Notez que Ie cable ETTD, celui qui sert normalement a relier Ie routeur a la CSUIDSU,n'intervertit pas les fils Tx et Rx. En revanche, Ie cable ETCD les inverse et cette inversionpermet au fil de transmission de chaque routeur de rester connecte au fil de reception del'autre. Le routeur ayant un cable ETCD installe devant fournir Ie signal d'horloge, c'estsur celui-ci qu'on ajoutera la commande clock speed.Debits offerts par les operateursQuel que soit l'operateur - compagnie telephonique ou fournisseur de services -, celui-cine vous laisse pas choisir la vitesse exacte d'une ligne WAN, car des normes definissent Iedebit des liaisons point a point.Pendant longtemps, il etait plus rentable pour les operateurs telephoniques du mondeentier de vendre des services de type voix que des services de donnees. Avec les progrestechnologiques survenus a la fin du xx- siecle, les operateurs mondiaux ont commence aelaborer des normes pour transmettre la voix sur des liaisons numeriques. L'introductionde la signalisationnumerique dans leurs reseaux apermis Ie.developpement'de services dedonnees, plus rentables, comme les lignes louees: Elle a egalement permis uIle exploitationplus efficace, rendant l'expansion des reseaux voix beaucoup moinscoOteuse.La norme d' origine utilisee pour convertir la voix analogique en signal numerique est lamodulation par impulsion et codage, ou PCM (Pulse Code Modulation). La modulationPCM specific qu'un signal vocal analogique entrant doit etreechantillonne 8 000 foispar

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    Chapitre4 Principes de base des WAN 105

    seconde, et que chaque echantillon doit etre represente par un code de huit bits. Par conse-quent, 64 000 bits sont necessaires pour representer une seconde de donnees de type voix.Lorsque les operateurs mondiaux mirent en place leurs premiers reseaux numeriques, ilschoisirent une vitesse de transmission de base de 64 Kbitls qui correspondait a la bandepassante requise pour un seul appel vocal. La norme pour une ligne a 64 Kbit/s est appeleeDSO (Digital Signal level 0).Aujourd'hui, la plupart des operateurs proposent des lignes louees en multiples de 64 .Kbit/s,Aux Etats-Unis, la norme DSI (Digital Service levell) definit une seule ligne avec24 canaux DSO, plus un canal de 8 Kbit/s pour la surcharge de service, Ie tout atteignant undebit de 1,544 Mbitls. La norme DS3 specific quant a elle une ligne avec 28 canaux DSI.Les lignes DSI et DS3 sont plus generalement appelees Tl et T3. Dans Ie reste du monde,d'autres normes sont utilisees. En Europe et au Japon, par exemple, il existe des servicesqui combinent 32 canaux DSO dans une seule ligne, a laquelle on se refere generalementpar la designation El, une ligne E3 contenant trois lignes El.Lorsqu'on combine plusieurs lignes ou canaux a plus bas debit dans une ligne ou un canala plus haut debit, par exemple 24 DSO dans une seule ligne Tl, on parle generalement demultiplexage a division temporelle ou TDM (Time Division Multiplexing).Le tableau 4.2 repertorie certaines des normes relatives au debit des liaisons WAN. IIcomprend Ie type de ligne et le type de signalisation (par exemple DSl). Ces specificationsdefinissent les signaux electriques qui codent les impulsions binaires sur la ligne. Vousdevez en connaitre I'idee generate et memoriser plus particulierement les details deslignes Tl et El pour l'examen ICNDl.Les circuits loues decrits jusqu'ici forment la base des services WAN utilises aujourd'huidans de nombreuses entreprises. Le reste de ce chapitre explique les protocoles de lacouche Liaison de donnees employes lorsqu'un circuit loue connecte deux routeurs.Tableau 4.2 : Debits des liaisons WAN (S~jet\ ..oleType de ligne DebitDSO 64 KbitlsDSI (Tl)DS3 (T3)ElE3

    1,544 Mbitls (24 DSO, plus 8 Kbitls pour la surcharge de service)44,736 Mbitls (28 DS1, plus la surcharge de service)2,048 Mbitls (32 DSO)34,064 Mbitls (16 El, plus la surcharge de service)2,048 Mbitls (32 DSO ; nonnejaponaise)1 (Yl)

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    (S~jet\...cia

    106 P a rtie I F ondam en taux sur les reseau.x

    La couche 051 2 pour les WAN point a pointLes protocoles de WAN utilises sur les liaisons serie point a point assurent les fonctionsde base necessaires a la livraison des donnees. Les deux protocoles de couche Liaison dedonnees les plus repandus sur ces liaisons sont HDLC (High-Level Data Link Control) etPPP (Point-to-Point Protocol).La protocole HOLeComme les liaisons point a point sont relativement simples, la tache du protocole HDLCest assez legere. II doit notamment determiner si les donnees ont ete acheminees correcte-ment et rejeter les trames en cas d' erreurs. De plus, il doit identifier le type du paquetcontenu dans la trame HDLC afin que I' equipement recepteur puisse le connaitre.Pour atteindre ces objectifs - assurer la livraison des donnees, detecter les erreurs et iden-tifier le type des paquets - HDLC definit des trames. L' en-tete HDLC inc1ut un champpour l'adresse et un champ pour le type de protocole, tandis que l'en-queue contient unchamp pour le controle de trame nomme FCS (Frame Check Sequence). La figure 4.6 illustre latrame HDLC standard et la trame HDLC proprietaire Cisco.

    HDLC standard (pas de champ Type)Octets 4ariable

    Indicateur Controle Donneesdresse

    Octets Variable 4Indicateur Contra Ie Dataypedresse

    HDLC proprietaire Cisco (champ Type ajoute)Figure 4.6T ra m e s HDLe

    HDLC definit un champ d'adresse d'un octet qui remontea I'epoque des circuits multi-points et n' est plus vraiment necessaire sur les liaisons point a point. C' est un peu commesi vous dejeuniez en tete a tete avec votre ami Robert: inutile de commencer chaque phrasepar He, Robert , il sait que c' est a l u i que vous parlez. Sur'une liaison point a point, .le

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    routeur situe a une extremite de la liaison sait qu'il n' existe qu'un seul destinataire possibledes donnees, en l'occurrence Ie routeur situe a l' autre extremite. II est donc inutileaujourd'hui de Ie designer au moyen d'une adresse.

    Lechamp d'adresse etait utile par Ie passe, quand lesoperateurs commercialisaient des circuits multi-points et qu'il existait plus de deux equipements sur un meme circuit.

    HDLC gere la detection d' erreurs exactement comme Ethernet, au moyen d'unchampFCS dans l'en-queue de la trame. Si une trame recue contient des erreurs, HDLC ne lescorrige pas et l'equipement recepteur la rejette.L'identification des donnees encapsulees est egalement identique a celle d'Ethernet.Lorsqu'un routeur recoit une trame HDLC, il veut savoir quel type de paquet el1e contient.L'implementation Cisco de HDLC prevoit a cette fin un champ pour le type de protocole(Protocol Type) de deux octets. Cisco utilise les memes valeurs dans ce champ que dans lechamp equivalent pour Ethernet.La norme HDLC initiale ne contenant pas de champ pour le type de protocole, Cisco en aajoute un a ses debuts ( a la fin des annees 1980), creant ainsi une version proprietaire. Laversion Cisco de HDLC ne fonctionne done pas lorsqu'un routeur Cisco est relie a unrouteur d'une autre marque.La simplicite de HDLC s'explique par Ie fait que les liaisons point a point ne demandentpas beaucoup de travail aux protocoles de couche 2.le protocole PPPL'UIT (Union internationale des telecommunications), ancien CCITT (Comite consultatifinternational telegraphique et telephonique), a d'abord cree Ie protocole HDLC. Par lasuite, l'IETF (Internet Engineering Task Force) identifia Ie besoin de disposer d'un autreprotocole de couche 2 pour les liaisons point a point entre routeurs. C' est ainsi que PPP(Point-to-Point Protocol) fut cree et defini dans la RFC 1661 (1994).A la base, PPP se comporte exactement comme HDLC,la delimitation de trame etanr lameme. II dispose d'un champ d'adresse qui n'est pas utilise et elimine les trames erroneesdetectees lors du controle FCS. De plus, il definit un champ de deux octets pour le type deprotocole. Toutefois, comme ce champ fait partie des specifications de ppp, tout.equipe~ment conforme a la norme peut communiquer avec ceux d'autres fabricants. Lors de laconnexion d'un routeurCisco a un routeur d'une autre marque, PPP est donc1eprotocolede couche 2 a choisir.

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    PPP ayant ete defini bien apres HDLC, ses createurs en ont. profite pour le doter-denombreuses fonctions supplementaires par rapport aux autres protocoles WAN de couche 2 del'epoque, faisant de lui le plus repandu et Ie plus sophistique de tous.En resume: WAN point a pointLes lignes WAN louees point a point et les protocoles de couche 2 associes impliquent unautre ensemble de termes et de concepts que ceux relatifs aux LAN. Le tableau 4.3 endonne la definition.

    ('S~jet Tableau 4.3 : Terminologie des WAN\....cle Terme Definition

    Synchrone Mode de transmission et de reception d'un flux binaire avecordonnancement temporel. En clair, les deux extremites de laliaison serie essaient de communiquer a la meme vitesse, 1'une secalant sur l'autre. En examinant les transitions de tension sur laligne, un equipement peut noter de legeres variations et ajuster savitesse.Equipement par rapport auquell' autre extremite ajuste sa vitessedans Ie cas de liaisons synchrones.Equipement utilise sur les liaisons numeriques et servantd'interface avec la ligne de l'operateur telephonique aux Etats-Unis. L'interface serie d' un routeur est generalement raccordee parun cable court a une CSUIDSU connectee a la ligne de l' operateur,Le routeur a l'autre bout de la liaison emploie une configurationsimilaire.

    Source de l'horloge

    CSUIDSU (Channel ServiceUnit/Data Service Unit)

    Telco TELephone COmpany. Terme anglais designant un operateurtelephonique,Ligne d' operateur compo see de quatre fils organises en deuxpaires torsadees. Chaque paire transmettant dans une direction,un tel circuit permet done de communiquer en full-duplex.Ligne d' operateur permettant de transmettre a 1,544 Mbitls.Ligne analogue a une ligne Tl, mais utilisee en Europe. Offre undebit de 2,048 Mbitls Kbitls.

    Circuit a quatre fils

    Souvenez-vous egalement des ' terrnes suivants qui peuvent etre employes pour designerdes lignes louees point a point:

    circuit, circuit loue, liaison, liaison point a point, liaison

    TlEl

    ('S~j~t\...cle

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    Frame Relay et services a commutation depaquetsLes operateurs proposent une autre classe de services WAN, differente deslignes lo.uees:les services a commutation de paquets. Un service a commutation de paquet~irnplique uneconnectivite semblable a celle des lignes louees. Toutefois, un client peut. connecter ungrand nombre de routeurs au service en utilisant une seule ligne serie partantde chaquerouteur. Une fois connecte, un routeur peut envoyer des paquets a tous les autres - de lameme maniere que tous les equipements relies a un concentrateur ou un commutateurEthernet peuvent communiquer directement.II existe actuellement deux types de services a commutation de paquets largement repan-dus : Frame Relay et ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay etant de loin leplus courant. Cette section presente les principaux concepts qui sous-tendent les services acommutation de paquets et explique les bases de Frame Relay.

    Avantages de la commutation de paquetsOn peut toujours employer des liaisons WAN point a point pour relier les routeurs deplusieurs sites distants. Toutefois, un autre service WAN, Frame Relay, presente denombreux avantages en comparaison, surtout lorsqu'on doit connecter de nombreux sitesvia un WAN. L'un de ces avantages apparait immediatement si l'on examine la figure 4.7.

    Figure 4.7Deux lignes louees vers deux sites distants

    Dans cet exemple, deux sites d'agences, SDI et SD2, sont connectes au routeur du siteprincipal. Pour cela, ce dernier doit disposer de deux interfaces serie et de deux CSU/DSU: une pour chaque site distant. Mais qu'adviendrait-il si le nombre de sites de lasociete passait a 10, 100, voire 500? Pour chaque liaison point a point, R1 aurait besoind'une interface serie et d'une CSUIDSU separees. Comme vous pouvez l'imaginer, equi-per une centaine de sites impliquerait un tres grand nombre de routeurs, d'interfaces et deracks pour heberger les CSUIDSU.Supposez main tenant que vous soyez le proprietaire de cette entreprise. Vous recevez U llappel de la compagnie telephonique, qui vous propose de remplacer voslignes loueespar un reseau Frame Relay. Vous n'aurez ainsi besoin que d'une seule interface seriesur R1 et d'une seule CSUIDSU. Pour prendre en charge 100 sites, ilvous .faudra allmaximum deux ou trois interfaces, afin de beneficier de davantagede bande passante.

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    110 Partie I Fondamentaux sur /es reseeu

    L' operateur vous garantit egalement que chaque site pourra envoyer et recevoirdes donnees aun debit de 128 Kbitls, le meme qu'actuellement. De plus, une ligne Tl (1,544 Mbitls) serainstallee au niveau de Rl. Et si jamais le trafic d'un site depasse la bandepassante allouee,il sera quand meme transmis par I'operateur, s'ille peut, sans que cela vous soit facture.Enfin, pour couronner le tout, ce service est plus economique que des lignes louees. C' estpourquoi de nombreux reseaux a base de lignes Iouees ont migre vers Frame Relay, enparticulier dans les annees 1990, et que le parc installe est maintenant tres important.Cette offre ne peut que vous interesser, Frame Relay est moins couteux que des ligneslouees a rapidite egale, voire superieure, et vous pennet de supporter une expansion devotre reseau a moindre cout, Vous vous decidez done a-signer Ie contrat avec l 'operateur ,Dans les sections suivantes, vous allez decouvrir le fonctionnement d'un reseau FrameRelay et les avantages qu'il offre.Principes de base de Fram e RelayFrame Relay possedant davantage de fonctions et d'atouts que les liaisons point a point, lesprotocoles qu'il met en ceuvre sont par consequent plus complexes. Les reseaux Frame Relaysont notamment multiacces, autorisant la connexion de plus de deux equipements ala fois,comme sur un LAN. La figure 4.8 introduit certains concepts de la connectivite FrameRelay. EIle illustre le fait qu'un reseau Frame Relay implemente les memes fonctions decouche 1 que des lignes louees point a point. Lors de la mise en place d'un tel service, uneligne louee est installee entre chaque routeur et un commutateur Frame Relay situe a proxi-mite, creant ainsi des liens d'acces. Ces liens operent donc ala meme vitesse et utili sent lesmemes nonnes de signalisation que des lignees louees. Toutefois, au lieu de relier lesrouteurs entre eux, chaque ligne part d'un routeur et aboutit au commutateur Frame Relay.

    Liend'acces

    Liend'acces

    FrameRelay

    Figure 4.8Composants FrameRelay

    Ce qui differencie une configuration Frame Relay des liais()ns_P()inta.pointestqlie lesequipements de I'operateur exarninent les trames de donnees ecvoyees.parilesrouteur.

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    Frame Relay definit ses propres en-tete et en-queue de couche 2. Chaque en-tete.contientun champ avec une adresse speciale appelee DLCI (Data-Link Connection Identifier).Lecommutateur WAN s'appuie sur cette DLCI pour transmettre la trame a travers .l e reseau del'operateur jusqu'a ce qu'elle atteigne le routeur distant a l'autre extremite du reseau.

    l.'en-tete et I'en-queue Frame Relay sont definis par Ie protocole LAPF (Link Access Proce-dure - Frame).

    Etant donne que les equipements de l'operateur sont capables de transmettre une trame aun site distant et une autre trame a un autre site distant, on considere Frame Relay commeun service a commutation de paquets. Ce terme signifie que le fournisseur choisit ouenvoyer chaque paquet de donnees transitant sur le reseau, commutant un paquet vers unequipement et le paquet suivant vers un autre. Toutefois, comme les protocoles FrameRelay ressemblent plus a ceux de la couche OSI 2 et qu'on emploie le terme de trame pourdesigner les groupes de bits envoyes par un equipement operant dans cette couche, FrameRelay est egalement qualifie de service a commutation de trames.Les termes ETCD et ETTD peuvent prendre un autre sens dans le contexte d'un service acommutation de paquets ou de trames tel que Frame Relay. Les commutateurs FrameRelay sont des ETCD et les equipements du client, ici les routeurs, sont des ETTD. Dansce cas, le terme ETCD se refere a l' equipement qui fournit le service, et Ie terme ETTD acelui qui en a besoin. En meme temps, la CSUIDSU assure la synchronisation avec lerouteur. Par consequent, du point de vue de la couche 1, elle joue toujours le role d'ETCD,et le routeur le role d'ETTD.Alors que la figure 4.8 illustrait la connectivite physique et logique implementant laconnexion au reseau Frame Relay, la figure 4.9 illustre la connectivite de bout en boutassociee a un circuit virtuel.

    Circuitvirtuel

    Figure 4.9Un circuit virtuel Frame Relay

    Le chemin logique que parcourt une trame entre deux routeurs se nomme un circuitvirtuel (VC) Frame Relay. A la figure 4.9, il est represente par les lignes pointillees.

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    (Sujet\..cia

    112 Partie I Fondamentaux sur lesreseaux

    Generalement, Ie fournisseur de services configure au prealable tous les details requis-parun circuit virtuel.On parle dans ce cas de circuit virtuel permanent; ou PVC(PermanentVirtualCircuit). Lorsque R1 doit transmettre un paquet a R2, ill' encapsule dans un en-tete et.unen-queue Frame Relay, puis envoie la trame resultante. nemploie une DLCI afind'identi-fier Ie circuit virtuel correct pour Ie fournisseur. Cela permet aux commutateurs d'acherni-ner la trame jusqu'a R2 sans s'occuper des details du paquet de niveau 3 et en neregardantque l'en-tete et l'en-queue de la trame. Souvenez-vous qu'une trame est acheminee sur uneliaison serie point a point au moyen d'un circuit physique entre Rl et R2. Cettetransaction estsimilaire pour Frame Relay, mais la trame est acheminee sur un circuit virtuellogique.Frame Relay presente des avantages significatifs par rapport aux lignes Iouees point apoint, Ie premier etant lie a l' emploi de circuits virtuels. Observez la figure 4.10, ou FrameRelay remplace trois lignes louees. Frame Relay cree un chemin logique (un VC) entredeux ETTD. Un VC se comporte comme un circuit point a point physique, sauf qu'il estpurement virtuel. Par exemple, Rl termine deux circuits virtuels, l'un Ie reliant a R2 etl'autre a R3. II peut a tout moment envoyer du trafic vers l'un ou l'autre de ces routeurs enutilisant le circuit virtuel approprie, tout en etant raccorde au reseau Frame Relay par unseullien physique.Figure 4.10R es ee u F ra meR e la y t yp iq u ea v ee t ro is s it es

    Les circuits virtuels partagent le lien d' acces et le reseau Frame Relay. Par exemple, lesdeux circuits aboutissant a Rl partagent le meme lien. Ainsi, un reseau comptant denombreux sites devant etre relies a un site central ne necessite qu'un seul liend'accesphysique entre le routeur de ce site central et Ie reseau Frame Relay. Sil'onlltilisaitdesliaisons point a point, chacune d'elles necessiterait un circuit physique, une CSUIDSU etune interface physique sur le routeur.Frame Relay permetdonc d'etendreun.WAN enajoutant moins de materiel.

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    De nombreux clients d'un meme fournisseur de services partagent son reseau.Frame.RelayA l'origine, les entreprises disposant de lignes louees repugnaient a migrer vers FrameRelay: elles craignaient de devoir se disputer la capacite de l'infrastructure avec d'autresclients. Pour repondre aces craintes, Frame Relay a ete concu avec un concept de debitd'informations garanti, ou CIR (Committed Information Rate). Chaque circuit virtuelpossede un CIR qui garantit que Ie fournisseur s' engage a lui attribuer au minimum labande passante specifiee,Meme dans cet exemple de reseau a trois sites, un service Frame R_elayest probableIllentmoins cofiteux que des liaisons point a point. Imaginez maintenant une organisation composeede 100 sites qui aurait besoin d'une connectivite complete entre tous les sites (any-to-any).Combien de lignes louees faudrait-il ? Le calcul est simple: 4950 ! De plus, il faudrait99 interfaces serie par routeur. Par comparaison, Frame Relay ne necessite que 100 liensd'acces vers les commutateurs locaux (un parrouteur), avec 4 950 circuits virtuels s'appuyantsur cette infrastructure, et il suffit d'une seule interface serie par routeur. En consequence,une topologie Frame Relay est plus facile a mettre en oeuvre pour Ie fournisseur de servi-ces, elle lui coute moins cher et le noyau central de son reseau est mieux exploite. Bienentendu, la solution est egalement moins onereuse pour le client. Pour relier de nombreuxsites par un WAN, Frame Relay est tout simplement plus rentable que des lignes louees.

    Revoir tous les sujets desRevoyez les sujets les plus importants de ce chapitre, reperes par l'Icone sujet de .Le tableau 4.4 decrit ces sujets et l'endroit ou chacun d'eux est aborde, (S~jet\ . . c i aTableau 4.4 : Su jets des du chapitre 4

    Sujet Numerode pageDescriptionFigure 4.3Tableau 4.2Figure 4.6Tableau 4.3ParagrapheFigure 4.10

    Diagramme de cablage type d'une ligne louee point a pointDebits typiques des lignes louees WANTrames HDLC

    100105106108108112

    Liste des principaux termes associes aux WANListe des synonymes de ligne louee point a pointDiagramme de circuits virtuels Frame Relay

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    Fondamentaux sur les reseeu

    les tableaux et les listes de memoireImprimez un exemplaire de l'annexe H, Memory Tables (sur Ie CD-ROM d'accompa-gnement), ou au moins la section correspondant ace chapitre, et completez les tableaux etles listes de memoire. A l'annexe I, Memory Tables Answer Key, egalement sur leCD-ROM d'accompagnement, les listes et les tableaux completes vous permettront decontr6ler votre travail.

    Definir les termes importantsDefinissez les termes suivants figurant dans ce chapitre et verifiez vos reponses dans leglossaire:

    cable serie, circuit virtuel, commutation de paquets, CSUIDSU, DSO, DS1, El, ETCD(couche 1), ETTD (couche 1), Frame Relay, HDLC, liaison dos a dos, lien d'acces,ligne Iouee, PPP, synchrone, synchronisation, TI.