Les réseaux étendus 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 1

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 1

Les réseaux étendus

28/09/2013


Yves BoutemyConsultant

2 avenue des TilleulsLes Floralies69380 DOMMARTINFrance

[email protected]

28/09/2013

mailto:[email protected]

http://www.boutemy.com/

http://deperimetrisons.boutemy.com/


©2013 Yves Boutemy

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28/09/2013

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Organisation

Horaires

Émargement

Fiches retour

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Sommaire

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Réseau étendu = WAN

WAN : Wide Area Network

Par opposition à LAN (Local Area Network), à l’intérieur d’un bâtiment, de quelques bâtiment proches, d’un campus.

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Des besoins

Interconnecter Des entreprises Des particuliers

Pour échanger Des données : sites Web, intra-entreprise, Échange de Donnes

Informatisées (EDI) entre entreprises De la voix : téléphonie, messagerie vocale, information, musique Des images : photos, vidéos …

Un besoin universel de communication et de transport Infrastructures traitées au même titre que les réseaux routiers,

ferroviaires, maritimes, électriques, d’adduction d’eau…

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À développer

Lister les problématiques des WAN Étendue, taille géographique

Pb de physique Pb de technologie

Pb juridique Des intervenants multiples Traversée du domaine public Mutualisation des moyens

Économie Taille Besoins d’investissements Rentabilité à long terme

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Le cœur

Le cœur, l’épine dorsale, le backbone Des moyens communs à tous les usagers

Les moyens sont hiérarchisés De haute capacité, pour ce qui utilisé par le plus grand nombre

d’usagers De faible capacité, mais en nombre, quand le nombre d’usagers

diminue

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Les accès

Les accès Des moyens dédiés à chaque usager

Les moyens sont offerts en fonction des besoins

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Le cœur du réseauIl est installé et exploité par des opérateurs qui fournissent des services de transport de données entre leurs clients, entreprises et particuliers.

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Caractéristiques, impératifs, besoins

Transporter des données entre tous points du territoire

Supporter une charge importante

Disponible

Temps de transit faible

Économique

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Technologies issues du transport de la voix

Voix : bande passante de 4000 Hz Numérisation à raison de 8000 échantillons par seconde,

Soit un échantillon (de 8 bits) toutes les 125 µs Soit 64 kbits/s

Tout le réseau « bat » à cette cadence

Structure des trames Taille fixe Synchronisation + service

Champs supplémentaires insérés dans le trafic Légère surcharge sur la bande passante (<5%)

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Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH)

Synchrone (presque synchrone dans la version US) Tranche de temps de 125μs (8000 trames échantillons de voix/s)

Visibilité fonctionnelle : N canaux voix Hiérarchies

Europe et US

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Niveaux EU Débit Canaux

E-1 2,048 Mbits/s 32

E-2 8,448 Mbits/s 128

E-3 34 Mbits/s 512

E-4 139,264 Mbits/s 2048

Niveaux US Débit Canaux

T-1 1,544 Mbits/s 24

T-2 6,312 Mbits/s 96

T-3 44,736 Mbits/s 672


Synchronous Digital Hierarchy (SDH) (EU)Synchronous Optical Network (SONET) (US)

Synchrone Tranche de temps de 125μs (8000 trames échantillons de voix/s)

Hiérarchies

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Niveaux EU

Niveaux US Débit

OC-1 51,84 Mbits/s

STM-1 OC-3 155,52 Mbits/s

STM-4 OC-12 622,08 Mbits/s

STM-16 OC-48 2 488,32 Mbits/s


Trame SDH STM-1 (1)

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8000 trames/s x 9 colonnes x 270 octets = 155,52 Mbits/s Capacité utile : 150,336 Mbits/s

AU (Administrative Unit) Pointer : pointe sur un

Crédit : Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_Digital_Hierarchy


Trame SDH STM-1 (2)

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Crédit : Wikipédia

http://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_Digital_Hierarchy


Technologies issues du transport de la voixUn problème d’efficacité d’exploitation Problème d’exploitation

Retrouver une transmission élémentaire dans l’enchevêtrement du multiplexage. Il faut tout démultiplexer dans chaque commutateur !

Avant de commuter ou router Puis multiplexer pour envoyer sur le canal suivant

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Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Commutation de cellules Petites cellules : 53 octets, dont 48 utiles De taille fixe

Accès direct à chaque communication élémentaire au niveau des commutateurs

Simplification du routage

Taille fixe des cellules Pas de gigue du temps de transit dans le réseau

Une technologie adaptée à la voix numérisée, avec un tramage de 125µs au transport des données par paquets

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Asynchronous Transfer Mode (ATM)Structure des trames UNI (User-Network Interface) NNI (Network-Network

Interface)

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GFC VPIVPI VCI

VCIVCI PT CLP

HEC

Payload and padding if necessary (48 bytes)

VPIVPI VCI

VCIVCI PT CLP

HEC

Payload and padding if necessary (48 bytes)

GFC = Generic Flow Control (4 bits) (default: 4-zero bits)

VPI = Virtual Path Identifier (8 bits UNI) or (12 bits NNI)

VCI = Virtual Channel identifier (16 bits) PT = Payload Type (3 bits) CLP = Cell Loss Priority (1-bit) HEC = Header Error Control (8-bit CRC, polynomial =

X8 + X2 + X + 1)Crédit : Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_Transfer_Mode


Asynchronous Transfer Mode (ATM)Brasseurs, commutateurs

Couche Virtual Path

Couche Virtual Circuit

Utilisation

Terminal TerminalCommutateur Brasseur

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Asynchronous Transfer Mode (ATM)Couche d’adaptation

ATM Adaptation Layer (AAL) Adaptation à l’utilisation

Type 1 : Constant Bit Rate (CBR) Émulation de circuit à débit fixe

Type 2 : Variable Bit Rate (VBR) Débit variable Forte contrainte sur le temps de transit

Types 3/4 : Available Bit Rate (ABR) Débit variable Pas de contrainte sur le temps de transit

Type 5 : Simple Efficient Adaptation Layer (SEAL) Type ABR

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Asynchronous Transfer Mode (ATM)Classes de service

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ABRVBR

CBR

Commutateur Commutateur


Fibre optiquesWavelength Division Multiplexing (WDM)

Débits : 2,5, 10 ou 40 Gbits/s

Distances : jusqu’à 80 km sans répéteur

Multiplexage en longueurs d’onde 8 à 160 canaux

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Commutation EthernetRoutage IP Réseau hiérarchique

Réseau métropolitain

Réseau maillé Internet

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Commutation EthernetRoutage IP

Commutation de paquets de taille variable

Réseau asynchrone Cadencement aléatoire

Débit des liens hétérogène

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Comparez les architectures de réseaux

Qu’est-ce qui entre dans le réseau ? Quelle est la provenance ? Que se passe-t-il lorsqu’une source est

ajoutée ? À quelle cadence ?

Comment sont acheminées les données ? Comment les données sortent-elles du réseau ?

À quelle cadence ? Quel est le temps de transit ? Quelle est la destination ? Que se passe-t-il lorsqu’un destinataire

est ajouté ?

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Travaux Dirigés


Multiprotocol Label Switching (MPLS)

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Crédit : Christophe Fillot http://www.frameip.com/mpls-cisco/

MultiProtocol : transport universel pour différents protocoles : IPv4, IPv6, Ethernet, PPP, ATM…

Label Switching (commutation par étiquettes) : le routage est fondé sur une étiquette pour une commutation par paquets

http://www.frameip.com/mpls-cisco/

http://www.frameip.com/mpls-cisco/


Haute disponibilité, redondance

Sécurisez l’infrastructure !

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Travaux Dirigés

Lille

Paris

Metz

Marseille Toulon

NiceMontpellier


Temps de transit

Sur l’exemple précédent, donnez une estimation des temps de transit à travers le réseau

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Travaux Dirigés


Les accèsEn périphérie du réseau d’opérateur, ils permettent aux utilisateurs, entreprises et particuliers, du bénéficier du service de transport de données à grande distance.

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Boucle locale

La boucle locale relie l’utilisateur d’un réseau étendu (entreprise ou particulier) à l’équipement de l’infrastructure de l’opérateur.

Une connexion physique Cuivre

Paire téléphonique Courants Porteurs en Ligne (CPL) Cable television (CATV)

Fibre optique

Radio GSM WiFi Satellite

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Boucle locale cuivre

La boucle locale cuivre en France, c'est : 39 millions de lignes 126 000 sous-répartiteurs 13 000 répartiteurs téléphoniques 18 millions de poteaux dont 5 millions gérés par ERDF Un coût de mise en œuvre estimé à 28 milliards d'euros par l'ARCEP

Paires de fils de cuivre Torsadées

Protection contre perturbations électromagnétiques Groupées par multiples de 7 Fils de 4/10 ou 6/10 mm

Organisation du câblage Répartiteurs distribués sur le territoire Câbles, de capacité diminuant à mesure que l’on s’approche de l’abonné

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Boucle_locale_en_France


Boucle locale cuivreCapacité

Rapidité de modulation maximale sur un canal de largeur de bande B :

R (Bauds) < 2 x B(Hz)

Capacité théorique d'un canal analogique :

Capacité (bits/s) < B (Hz) x log2(1+ Signal / Bruit)

Nyquist et Shannon

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Boucle locale fibre optiqueFTTx

FTTN: Fiber to the Node FTTC: Fiber to the Curb (trottoir) FTTB: Fiber to the Building FTTH: Fiber to the Home

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Crédit : Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/FTTH


Boucle locale radioGlobal System for Mobile communications (GSM)

Mobilité, itinérance (roaming = errance, itinérance) Abstraction de la notion de point d’accès

Le support radio permet d’accéder au cœur du réseau, sans connaître le point d’accès physique.

Allocation de ressources : fréquences, circuits Lors de l’utilisation par un terminal

Sécurité des conversations et des données Chiffrement des communications Authentification de l’abonné (carte SIM) Mais pas d’authentification du point d’accès

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Boucle locale radioGlobal System for Mobile communications (GSM)

Réseau mobile terrestre public (Public Land Mobile Network, PLMN)

Une infrastructure de cœur de réseau propre au GSM

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Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Public_Land_Mobile_Network


Modèle OSI

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Physique

Logiciels

Liaison de données

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application

1 -Requête4 -Confirmation

Physique

Logiciels

Liaison de données

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application

2 -Indication 3 - Réponse


Modèle OSIQuelques cas

2 réseaux locaux interconnectés 2 ordinateurs 2 segments de réseau local

1 switch Ethernet sur un des segments 1 câble coaxial sur l’autre segment

2 ponts reliés par un faisceau optique

Petit réseau IP 3 ordinateurs

Poste de travail, avec un navigateur Internet Serveur Web Serveur DNS

1 routeur

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Travaux Dirigés


Boucle locale radioWiFi

Services de transmission de données Accès à Internet

Service accessible dans les lieux publics Écoles, universités, Gares, aéroports, Centre commerciaux, salons, Hôtels, restaurants Mairies, hôpitaux… À la maison !!!

Modèle économique Partie d’une prestation plus globale

Accès « gratuit » Abonnement auprès d’un opérateur Appartenance à une communauté

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Portée réduite, autour d’une borne (20 à 100m) Extension : réseau sur un campus Itinérance, d’un point d’accès à l’autre, sur un campus

Modalités d’accès Établir un connexion. Identifier l’usager.

Auditabilité règlementaire des accès Facturation

Vérification de la santé de l’équipement qui accès Éventuelle Essentiellement en environnement d’entreprise

Session d’utilisation

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Règles d’ingénierie Choix des fréquences dans un réseau de campus

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Crédit : Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11



Architecture

Service d’authentification Service de configuration de l’équipement qui accède

DHCP Confinement sur un réseau privé

Réseau de transport IP Boucle locale cuivre ou fibre optique entre point d’accès WiFi et cœur de

réseau Cœur de réseau opérateur

Service de résolution de noms DNS

Service de facturation

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Boucle locale radioSatellite

Station terrestre émettrice/réceptrice Satellite relai

Technique Temps de latence élevé : 650 ms Sensible aux conditions météo Nécessite une puissance d’émission assez forte depuis la station

terrestre

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Équipements d’accèsMoDem, switches, routeurs

L’accès physique à un réseau nécessite un équipement

L’équipement couvre les couches 1, 2 et 3 du modèle OSI Couche 1 : modulateur/démodulateur (MoDem) Couche 2 : commutateur (switch), pont (bridge) Couche 3 : routeur (router)

Plusieurs fonctions sont installées sur un équipement

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Réseau Numérique à Intégration de Services (RNIS)

Support physique Cuivre, paire torsadée téléphonique

Modulation N octets par intervalle de 125μs 2 types d’accès

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Type d’accès Base Primaire

Canaux2B+ D

(signalisation)

30B+ D

(signalisation)

Débits 2 x 64kbits/s+ 16kbits/s

30 x 64kbits/s+ 64kbits/s

Crédit : LIRIS, CNRS, Lille

http://liris.cnrs.fr/amille/enseignements/emiage/emiage%20-%20ModuleC214/GMC/214_5_4.htm#RNIS


ADSLLa boucle locale

Support physique Cuivre, paire torsadée téléphonique

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Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Asymmetric_Digital_Subscriber_Line


ADSLLa boucle locale

Signal Exploitation de la bande passante effective des installations

téléphoniques actuelles : on parle en MHz (et non des 4kHz du téléphone)

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/ADSL_spectrum_Fritz_Box_Fon_WLAN.png


ADSLArchitecture protocolaire/modèle économique

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Travaux Dirigés


Services à valeur ajoutée

Des applications, ou services applicatifs fournis par les opérateurs pour valoriser leur infrastructure

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Règlementation

CNIL Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés Conservation des données de trafic : hot-spots wi-fi

, cybercafés, employeurs, quelles obligations ?

ACERP Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des

Postes

ANSSI Agence Nationale de la Sécurité des Systèmes d’Information

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http://www.cnil.fr/

http://www.cnil.fr/en-savoir-plus/fiches-pratiques/fiche/article/conservation-des-donnees-de-trafic/





http://www.arcep.fr/

http://www.ssi.gouv.fr/fr/anssi/


Domain Name System (DNS)

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Domain_Name_System


Domain Name System (DNS)

Analyser une capture de trafic réseau mesurée au point d’accès d’une entreprise sur Internet entre le service DNS de l’entreprise et le système mondial

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Travaux Pratiques


Border Gateway Protocol (BGP)

Construire les tables de routages sur Internet Autonomous Systems (AS)

Un opérateur Une entreprise

Échanger des informations d'accessibilité de réseaux entre Autonomous Systems (AS)

Norme : BGP v4, RFC 4271

28/09/2013


Network Address Translation (NAT)Port Address Translation (PAT)

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Network_address_translation


Firewall

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Zone_d%C3%A9militaris%C3%A9e_(informatique)


Réseau privé virtuelVirtual Private Network (VPN)

Tunnel

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_priv%C3%A9_virtuel


Réseau privé virtuelVirtual Private Network (VPN)

28/09/2013

Crédit : Wikipedia

IPsec IP sur HTTPS MPLS

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_priv%C3%A9_virtuel


Border Gateway Protocol (BGP)Résilience

Pondération des liens

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Chemins de secours


Border Gateway Protocol (BGP)Évolutivité

Les routeurs participant au routage BGP au sein d'un AS doivent établir des connexions entre eux (full mesh)

Le nombre de connexions augmente selon le carré du nombre de routeurs dans l'AS

Problèmes d’évolutivité

Limitation du nombre de connexions Segmentation du réseau

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Messagerie

Un service d’entreprise Un service de fournisseur d’accès Internet

Un médium : Internet

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Message User Agent (MUA)

Message Transfer Agent (MTA)

Crédit : Wikipedia

http://fr.wikipedia.org/wiki/Messagerie_%C3%A9lectronique


Téléphonie IPVoice over IP (VoIP)

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Documents

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