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

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

2 Yves Boutemy Consultant 2 avenue des Tilleuls Les Floralies DOMMARTIN France deperimetrisons.boutemy.com 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 2

3 ©2013 Yves Boutemy Ce document est publié sous la licence Créative Commons 3.0, avec les options « Attribution » et « Partage à l'Identique » (CC BY-SA 3.0 FR). Vous êtes libre de : reproduire, distribuer et communiquer le document, dadapter le document, dutiliser ce document à des fins commerciales. selon les conditions suivantes : Attribution Vous devez attribuer le document de la manière indiquée par lauteur du document ou le titulaire des droits (mais pas dune manière qui suggérerait quils vous approuvent, vous ou votre utilisation du document). Partage dans les Mêmes Conditions Si vous modifiez, transformez ou adaptez ce document, vous navez le droit de distribuer votre création que sous une licence identique ou similaire à celle-ci. Le texte de cette licence est disponible sur le site Web : Creative Commons Attribution Partage à l'Identique 3.0 France (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/fr/legalcode)Creative Commons Attribution Partage à l'Identique 3.0 France 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 3

4 Organisation Horaires Émargement Fiches retour 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 4

5 Sommaire 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 5

6 Réseau étendu = WAN WAN : Wide Area Network Par opposition à LAN (Local Area Network), à lintérieur dun bâtiment, de quelques bâtiment proches, dun campus. 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 6

7 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, dadduction deau… 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 7

8 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 dinvestissements Rentabilité à long terme 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 8

9 Le cœur Le cœur, lépine 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 dusagers De faible capacité, mais en nombre, quand le nombre dusagers diminue 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 9

10 Les accès Des moyens dédiés à chaque usager Les moyens sont offerts en fonction des besoins 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 10

11 Le cœur du réseau Il est installé et exploité par des opérateurs qui fournissent des services de transport de données entre leurs clients, entreprises et particuliers. 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 11

12 Caractéristiques, impératifs, besoins Transporter des données entre tous points du territoire Supporter une charge importante Disponible Temps de transit faible Économique 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 12

13 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%) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 13

14 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 14 Niveaux EUDébitCanaux E-12,048 Mbits/s32 E-28,448 Mbits/s128 E-334 Mbits/s512 E-4139,264 Mbits/s2048 Niveaux USDébitCanaux T-11,544 Mbits/s24 T-26,312 Mbits/s96 T-344,736 Mbits/s672

15 Synchronous Digital Hierarchy (SDH) (EU) Synchronous Optical Network (SONET) (US) Synchrone Tranche de temps de 125μs (8000 trames échantillons de voix/s) Hiérarchies 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 15 Niveaux EUNiveaux USDébit OC-151,84 Mbits/s STM-1OC-3155,52 Mbits/s STM-4OC-12622,08 Mbits/s STM-16OC ,32 Mbits/s

16 Trame SDH STM-1 (1) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 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 : WikipediaWikipedia

17 Trame SDH STM-1 (2) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 17 Crédit : WikipédiaWikipédia

18 Technologies issues du transport de la voix Un problème defficacité dexploitation Problème dexploitation Retrouver une transmission élémentaire dans lenchevêtrement du multiplexage. Il faut tout démultiplexer dans chaque commutateur ! Avant de commuter ou router Puis multiplexer pour envoyer sur le canal suivant 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 18

19 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 19

20 Asynchronous Transfer Mode (ATM) Structure des trames UNI (User-Network Interface) NNI (Network-Network Interface) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 20 GFCVPI VCI PTCLP HEC Payload and padding if necessary (48 bytes) VPI VCI PTCLP 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 : WikipediaWikipedia

21 Asynchronous Transfer Mode (ATM) Brasseurs, commutateurs 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 21

22 Asynchronous Transfer Mode (ATM) Couche dadaptation ATM Adaptation Layer (AAL) Adaptation à lutilisation 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 22

23 Asynchronous Transfer Mode (ATM) Classes de service 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 23

24 Fibre optiques Wavelength Division Multiplexing (WDM) Débits : 2,5, 10 ou 40 Gbits/s Distances : jusquà 80 km sans répéteur Multiplexage en longueurs donde 8 à 160 canaux 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 24

25 Commutation Ethernet Routage IP Réseau hiérarchique Réseau métropolitain Réseau maillé Internet 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 25

26 Commutation Ethernet Routage IP Commutation de paquets de taille variable Réseau asynchrone Cadencement aléatoire Débit des liens hétérogène 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 26

27 Comparez les architectures de réseaux Quest-ce qui entre dans le réseau ? Quelle est la provenance ? Que se passe-t-il lorsquune 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 lorsquun destinataire est ajouté ? 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 27 Travaux Dirigés

28 Multiprotocol Label Switching (MPLS) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 28 Crédit : Christophe Fillot 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

29 Haute disponibilité, redondance Sécurisez linfrastructure ! 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 29 Travaux Dirigés

30 Temps de transit Sur lexemple précédent, donnez une estimation des temps de transit à travers le réseau 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 30 Travaux Dirigés

31 Les accès En périphérie du réseau dopérateur, ils permettent aux utilisateurs, entreprises et particuliers, du bénéficier du service de transport de données à grande distance. 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 31

32 Boucle locale La boucle locale relie lutilisateur dun réseau étendu (entreprise ou particulier) à léquipement de linfrastructure de lopérateur. Une connexion physique Cuivre Paire téléphonique Courants Porteurs en Ligne (CPL) Cable television (CATV) Fibre optique Radio GSM WiFi Satellite 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 32

33 Boucle locale cuivre La boucle locale cuivre en France, c'est : 39 millions de lignes sous-répartiteurs 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 lon sapproche de labonné 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 33 Crédit : WikipediaWikipedia

34 Boucle locale cuivre Capacité 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 log 2 (1+ Signal / Bruit) Nyquist et Shannon 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 34

35 Boucle locale fibre optique FTTx FTTN: Fiber to the Node FTTC: Fiber to the Curb (trottoir) FTTB: Fiber to the Building FTTH: Fiber to the Home 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 35 Crédit : WikipediaWikipedia

36 Boucle locale radio GSM Structure du réseau Boucle locale Cœur de réseau GSM Bandes de fréquence WiFi Structure du réseau Boucle locale Cœur de réseau GSM Règles dingénierie Satellite Structure du réseau Boucle locale Cœur de réseau GSM 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 36

37 Boucle locale radio Global System for Mobile communications (GSM) Mobilité, itinérance (roaming = errance, itinérance) Abstraction de la notion de point daccès Le support radio permet daccéder au cœur du réseau, sans connaître le point daccès physique. Allocation de ressources : fréquences, circuits Lors de lutilisation par un terminal Sécurité des conversations et des données Chiffrement des communications Authentification de labonné (carte SIM) Mais pas dauthentification du point daccès 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 37

38 Boucle locale radio Global System for Mobile communications (GSM) Réseau mobile terrestre public (Public Land Mobile Network, PLMN) Une infrastructure de cœur de réseau propre au GSM 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 38 Crédit : WikipediaWikipedia

39 Modèle OSI 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 39 Physique Logiciels Liaison de données Réseau Transport Session Présentation Application 1 -Requête 4 -Confirmation Physique Logiciels Liaison de données Réseau Transport Session Présentation Application 2 -Indication 3 - Réponse

40 Modèle OSI Quelques cas 2 réseaux locaux interconnectés 2 ordinateurs 2 segments de réseau local 1 switch Ethernet sur un des segments 1 câble coaxial sur lautre 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 40 Travaux Dirigés

41 Boucle locale radio WiFi 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 dune prestation plus globale Accès « gratuit » Abonnement auprès dun opérateur Appartenance à une communauté 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 41

42 Boucle locale radio WiFi Portée réduite, autour dune borne (20 à 100m) Extension : réseau sur un campus Itinérance, dun point daccès à lautre, sur un campus Modalités daccès Établir un connexion. Identifier lusager. Auditabilité règlementaire des accès Facturation Vérification de la santé de léquipement qui accès Éventuelle Essentiellement en environnement dentreprise Session dutilisation 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 42

43 Boucle locale radio WiFi Règles dingénierie Choix des fréquences dans un réseau de campus 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 43 Crédit : WikipediaWikipedia

44 Boucle locale radio WiFi Architecture Service dauthentification Service de configuration de léquipement qui accède DHCP Confinement sur un réseau privé Réseau de transport IP Boucle locale cuivre ou fibre optique entre point daccès WiFi et cœur de réseau Cœur de réseau opérateur Service de résolution de noms DNS Service de facturation 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 44

45 Boucle locale radio Satellite Station terrestre émettrice/réceptrice Satellite relai Technique Temps de latence élevé : 650 ms Sensible aux conditions météo Nécessite une puissance démission assez forte depuis la station terrestre 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 45

46 Équipements daccès MoDem, switches, routeurs Laccès physique à un réseau nécessite un équipement Léquipement 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 46

47 Réseau Numérique à Intégration de Services (RNIS) Support physique Cuivre, paire torsadée téléphonique Modulation N octets par intervalle de 125μs 2 types daccès 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 47 Type daccèsBasePrimaire Canaux 2B + D (signalisation) 30B + D (signalisation) Débits 2 x 64kbits/s + 16kbits/s 30 x 64kbits/s + 64kbits/s Crédit : LIRIS, CNRS, LilleLIRIS, CNRS, Lille

48 ADSL La boucle locale Support physique Cuivre, paire torsadée téléphonique 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 48 Crédit : WikipediaWikipedia

49 ADSL La 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 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 49 Crédit : WikipediaWikipedia

50 ADSL Architecture protocolaire/modèle économique 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 50 Travaux Dirigés

51 Services à valeur ajoutée Des applications, ou services applicatifs fournis par les opérateurs pour valoriser leur infrastructure 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 51

52 Règlementation CNIL Commission Nationale de lInformatique et des Libertés Conservation des données de trafic : hot-spots wi-fi, cybercafés, employeurs, quelles obligations ? 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 dInformation 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 52

53 Domain Name System (DNS) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 53 Crédit : WikipediaWikipedia

54 Domain Name System (DNS) Analyser une capture de trafic réseau mesurée au point daccès dune entreprise sur Internet entre le service DNS de lentreprise et le système mondial 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 54 Travaux Pratiques

55 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 /09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 55

56 Network Address Translation (NAT) Port Address Translation (PAT) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 56 Crédit : WikipediaWikipedia

57 Firewall 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 57 Crédit : WikipediaWikipedia

58 Réseau privé virtuel Virtual Private Network (VPN) Tunnel 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 58 Crédit : WikipediaWikipedia

59 Réseau privé virtuel Virtual Private Network (VPN) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 59 Crédit : WikipediaWikipedia IPsec IP sur HTTPS MPLS

60 Border Gateway Protocol (BGP) Résilience Pondération des liens 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 60 Chemins de secours

61 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 dévolutivité Limitation du nombre de connexions Segmentation du réseau 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 61

62 Messagerie Un service dentreprise Un service de fournisseur daccès Internet Un médium : Internet 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 62 Message User Agent (MUA) Message Transfer Agent (MTA) Crédit : WikipediaWikipedia

63 Téléphonie IP Voice over IP (VoIP) 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 63


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