Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Les réseaux étendus 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy ©2013, Yves Boutemy 24/09/2013

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Consultant 2 avenue des Tilleuls Les Floralies 69380 DOMMARTIN France yves@boutemy.com www.boutemy.com deperimetrisons.boutemy.com 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy ©2013, Yves Boutemy 24/09/2013

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Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Organisation Réseaux étendus Horaires Émargement Fiches retour 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy ©2013, Yves Boutemy 24/09/2013

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

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Des besoins Réseaux étendus 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… 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy À développer Réseaux étendus 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Le cœur Réseaux étendus 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 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

Caractéristiques, impératifs, besoins Réseaux étendus 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

Technologies issues du transport de la voix Réseaux étendus 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

Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) Réseaux étendus 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 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Synchronous Digital Hierarchy (SDH) (EU) Synchronous Optical Network (SONET) (US) Réseaux étendus Synchrone Tranche de temps de 125μs (8000 trames échantillons de voix/s) Hiérarchies 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Technologies issues du transport de la voix Un problème d’efficacité d’exploitation Réseaux étendus 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Asynchronous Transfer Mode (ATM) Réseaux étendus 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

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

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

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) 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

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

Fibre optiques Wavelength 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

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

Comparez les architectures de réseaux Réseaux étendus 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 ? Travaux Dirigés Illustration : diagrammes de temps, pour montrer ce qui se passe à différents endroits du réseau 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Multiprotocol Label Switching (MPLS) 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 Crédit : Christophe Fillot http://www.frameip.com/mpls-cisco/ 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Haute disponibilité, redondance Réseaux étendus Sécurisez l’infrastructure ! Travaux Dirigés Sécurisez l’infrastructure ! Agir sur Les liaisons FO Les équipements de cœur de réseau Mettre en évidence des structures Maillées En boucle 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Les accès En périphérie du réseau d’opérateur, 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

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 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 Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 log2(1+ Signal / Bruit) Nyquist et Shannon 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

Boucle locale radio Global 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Modèle OSI Réseaux étendus Physique Logiciels Liaison de données Réseau Transport Session Présentation Application 1 -Requête 4 -Confirmation 2 -Indication 3 - Réponse Pour une couche Notions : service, adressage (instanciation d’un service), protocole, PDU = PCI + SDU connexion, acquittement, contrôle de flux, multiplexage (fusion ou éclatement de connexion). Types de fonctionnements possibles a) 1-2-3-4-5-6-7 : service avec réponse du correspondant b) 1-2-9-7 : service confirmé par le site distant c) 1-8-7 : service localement confirmé d) 1-2-3 : service non confirmé e) 3 : : invocation locale par le fournisseur de service f) 1 : : requête sans suite 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 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 Travaux Dirigés 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 d’une prestation plus globale Accès « gratuit » Abonnement auprès d’un opérateur Appartenance à une communauté 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Boucle locale radio WiFi 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Boucle locale radio WiFi Règles d’ingénierie Choix des fréquences dans un réseau de campus Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Boucle locale radio WiFi 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Boucle locale radio Satellite 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Équipements d’accès MoDem, 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 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy 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) Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

ADSL Architecture protocolaire/modèle économique Réseaux étendus Travaux Dirigés BAS : Broadband Access Server 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

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

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

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 Travaux Pratiques 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

Network Address Translation (NAT) Port Address Translation (PAT) Réseaux étendus Technique utilisée à la frontière entre entreprise et Internet Pour cacher le plan d’adressage privé Pour éviter les connexion entrantes (firewall) Pour gérer la pénurie d’adresses IPv4 Technique utilisée sur un cœur de réseau opérateur Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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

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

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

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

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

Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy Messagerie Un service d’entreprise Un service de fournisseur d’accès Internet Un médium : Internet Message User Agent (MUA) Message Transfer Agent (MTA) Crédit : Wikipedia 28/09/2013 Réseaux étendus - ©2013, Yves Boutemy

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