Deuxième partie Les protocoles modernes

Présentation au sujet: "Deuxième partie Les protocoles modernes"— Transcription de la présentation:

1 Deuxième partie Les protocoles modernes
Réseaux haut débit Deuxième partie Les protocoles modernes

2 La convergence : ATM Cellule de 53 octets 5 octets d’en tête
48 octets de données ( payload) Le choix d’une petite cellule était du au désir de réduire le temps de latence pour transmettre la voix Sur une ligne E1 un paquet de 1500 octets met 6mS a être transmis. Un codec 4Khz demande une entrée tous les 125uS 48 octets ? Les européens voulaient des cellules de 32 octets ( petits pays, pas besoin d’annulation d’écho ) (1000Km =3mS de propagation + 4mS de remplissage, écho perceptible à partir de 20mS) , les américains voulaient 64 octets. Le compromis s’est fait sur 48 !

3 ATM > en tête Deux type d’en tête de 5 octets
UNI entre station et commutateur NNI entre commutateurs Les champs GFC Generic flow contro,l contrôle de flux élémentaire (000 = pas de contrôle généralement) VPI Virtual path identifier, identification chemin virtuel VCI Virtual channel identifier, canal virtuel VPI+VCI sont les informations de routage de la cellule, soit VC. Un VC est bidirectionnel PTI Payload type indication sur 3 bits Source (1 réseau,0: utilisateur)|congestion rencontrée| dernière cellule AAL5 CLP Cell loss priority, 1 si la cellule est à éliminer en priorité HEC Header error control, controle d’erreur en tête ( possibilité d’autocorrection d’un bit)

4 ATM > CVC CVP En ATM il y a aussi des CVC et des CVP
le numéro de VC n’est fixe qu’ entre 2 commutateurs Chaque commutateur a une table donnant interface d’entrée | numéro VC entrant interface de sortie| numéro de VC sortant

5 Signalisation,congestion, maintenance
La signalisation se fait en utilisant un numéro VCI réservé (5) et les messages Q.2931 (setup, call proceeding, alerting, information notify….) Un message de signalisation comporte plusieurs cellules, le commutateur doit donc réassembler le paquet avant de l’interpréter La maintenance se fait par des cellules OAM avec un PTI de 100 sur VCI 3 et 4 ou avec le VC concerné La gestion de congestion se fait par des cellules RM avec un PTI de 110 et le VC concerné

6 Établissement/libération d’un VC
COMMUTATEUR 1 COMMUTATEUR 2 SOURCE setup DESTINATION setup Call proceeding setup Call proceeding connect connect Connect ack connect Connect ack Connect ack Release Release Release Release ack Release ack Release ack NB :ATM est niveau 2, l’établissement d’une connexion est niveau 3 !

7 ATM > établissement d’un VC
L’adressage ATM est de type ISO ( genre X121 de X25) ESI : end system identifier, SEL : sélecteur d’application L’établissement d’un chemin se fait par Setup,Call proceeding, connect comme vu précédemment Le message setup contient l’adresse source et destination, la bande passante demandée, la classe de service,… Le routage effectif se fait par IS-IS ou mieux PNNI ( private network to network interface) Une connexion peut être multipoint

8 ATM > Routage Le routage ATM porte souvent seulement sur les VPI ( brasseurs, cross connect) On reroute ainsi d’un coup tous les VCI utilisant un VPI Soit un réseau élémentaire de 3 tronçons Le parcours normal entre les points 1 et 2 est le chemin A Il y a un incident sur A Le réseau reroute immédiatement tous les VPI utilisant A vers B C 1 B A C 2

9 ATM > routage PNNI Chaque commutateur envoie ses caractéristiques au travers du réseau (CR,CTD,..) Pour éviter des échanges massifs le réseau est subdivisé en groupes organisés hiérarchiquement. Chaque groupe à un maître ( et un backup), c’est à eux que tous les membres du groupe envoient leurs caractéristiques et c’est lui qu’ils consultent pour connaître les caractéristiques des autres membres du groupe. Chaque commutateur maître appartient aussi au groupe de niveau supérieur. Si le commutateur d’entrée peut accepter les caractéristiques demandées de la liaison il établit une liste de routage contenant les commutateurs pouvant satisfaire la demande. La demande se propage de commutateur en commutateur. Un commutateur peut refuser la demande car son état n’est plus celui connu à l’origine. Dans ce cas il la renvoie (cranck back) au commutateur précédent qui recalcule une route ( s’il peut)

10 ATM > qualité de service
Paramètres PCR ( peak cell rate) débit max pic SCR ( sustained) débit sur une longue période MCR (minimum) minimun acceptable CDVT ( variation delay tolerance ) gigue max CLR( loss ratio) taux de cellules perdues ou hors délai CTD ( transfer delay) temps d’acheminement CDV (delay variance) variance du CTD considéré comme une distribution gaussienne CER (error ratio) taux de cellule avec un bit en erreur SECBR (severely errored block ratio) taux d’erreur sur des blocs de N cellules CMR ( misinsertion rate) nombre moyen de cellules mal dirigées

11 ATM > RM Le premier mécanisme de congestion de ATM est donné par le 2eme bit du PTI (EFCI) Des cellules RM ( ressource management ) sont échangées toutes les 32 cellules Elles ont PTI=110 et indique le VPI ou le VPI+VCI concernés Dans le champ de données on a : Identificateur de protocole (0) Type de message ( congestion oui/non, no increase, direction, requète/ack) Caractéristiques débit Si une congestion est rencontrée le commutateur met le bit CI à 1 Il y a plusieurs méthodes de gestion ABR (available bit rate ) explicit rate les cellules RM vont de la source à la destination et reviennent à la source. En fonction de l’indication de congestion la source augmente son débit ( suivant une loi linéaire) ou le diminue (selon une loi exponentielle) ABR explicit rate La source initialise le débit à celui qu’elle souhaite, chaque commutateur peut le réduire En fonction de l’indication en retour la source règle son débit ABR quantum flow control chaque commutateur indique au commutateur amont combien de cellules il peut recevoir

12 Classes de service Classes de service CBR : débit garanti (téléphone)
RT-VBR : débit variable sans gigue( visio) NRT-VBR : débit variable avec gigue ( relais de trame) ABR : Débit possible avec CIR EIR (WEB) UBR : débit non spécifié ( batch).

13 ATM > contrats proposés
La Qos est vérifiée par l’algorithme GCRA ( generic cell rate algorithm) en utilisant deux paramètres :l’intervalle normal entre 2 cellules et la tolérance de délai. CBR GCRA (1/PCR, CDVT) VBR GCRA (1/SCR, CDVT) GCRA (1/PCR, CDVT+BT) BT tolerance burst ABR GCRA (1/ACR , t) ou : ACR est spécifiée (PCR>ACR>MCR) t tolérance

14 ATM > AAL La couche d'adaptation à l’ATM (AAL) permet de transporter d’autres protocoles (pas forcement de niveau supérieur) L'information reçue de l’autre protocole est segmentée dans des cellules ATM. L'information reçue de la couche ATM , doit être réassemblée. Ces opérations , qui s'appellent segmentation et réassemblage (SAR) est l’essentiel d'AAL. A l’origine on pensait qu’il fallait un modèle d’adaptation par classe de service d’où AAL1,2,3,4, ¾ Seul AAL1, AAL2 et surtout AAL5 ont vraiment survécu

15 ATM >AAL5 L’information de contrôle d’AAL5 est transmise sur le dernier octet de la dernière cellule d’un paquet ( un bourrage peut être nécessaire pour remplir un nombre entier de cellules, la dernière cellule ( indiquée grâce au PTI) contient la longueur du paquet sur 2 octets, une information utilisateur et un CRC L’information de contrôle est donc transmise sans connaissance à priori de la longueur du paquet Il n’y a aucune indication de type de protocole transporté. Les deux extremités ne peuvent donc utiliser qu’un protocole sur un circuit.

16 ATM > LLC SNAP On peut utiliser AAL5 tel quel, ce qui oblige à prendre un circuit par protocole ou inclure dans le paquet des informations de type Logical Link Control (LLC) et SNAP LLC trame En tête DSAP (destination service access point) SSAP ( source service access point) contrôle ( séquencement, contrôle de flux) LPDU link protocol data unit : la charge utile SNAP OUI ( 3 octets) Organizationally Unique Identifier (OUI) ( pour ethernet) PID type (2 octets) (08.00 pour IP) Encapsulation d’une trame TCP/IP ( protocole routable) LLC 0xAA-AA-03 | OUI 0x00-80-C2| PID 0x00-08 | LPDU (charge utile) Encapsulation d’une trame ethernet ( protocole non routable) LLC 0xAA-AA-03 | OUI 0x00-80-C2| PID 0x00-01 or 0x00-07 | PAD 0x00-00 |MAC destination address |remainder of MAC frame | LAN FCS (if PID is 0x00-01) Encapsulation PPP (PPoA) LLC 0xFE-FE-03) | PID 0xCF) |Charge utile PPP

17 MPLS Multiprocol labels switching
Les petites cellules d’ATM avaient pour motivation le temps de transfert d’un gros paquet. Avec les débits des artères optiques cela devient inutile. La motivation initiale de MPLS est d’avoir des commutateurs simples Internet à la plus grosse croissance de trafic MPLS sera dans le « monde » IP Chaque commutateur MPLS met des labels (tags ) sur les paquets à transmettre. On peut avoir une pile (stack) de labels sur un paquet. On a deux types de commutateurs : commutateur d’accès (LER label edge router) Les paquets entrants dans le réseau sont dits ingress, les sortants egress commutateur de transit (LSR label switching router ) Un chemin MPLS est unidirectionnel

18 MPLS > trame 20-bit label Exp 7bits « expérimental »
3-bit CoS classe de service (priorité)) 1-bit S bas de pile. S’il est positionné ce label est le dernier de la pile. 8-bit TTL (time to live)

19 MPLS > les protocoles
+ = MPLS MPLS: Multi Protocol Label Switching architecture MPLS les protocoles de routage as BGP, ATM PNNI, OSPF etc.  LDP: Label Distribution Protocol CR-LDP: Constraint-Based LDP extension de LDP RSVP-TE: Resource Reservation Protocol – gestion de trafic 

20 MPLS > LSP Un commutateur construit une table de FEC (forwarding equivalence class ) c’est à dire un ensemble de paquet devant être traités de la même façon ( subnet de destination identique, type de paquet, type de service,…) Quand un paquet arrive il doit déterminer à quelle FEC il appartient Regarder dans la table des FEC vers quel nœud suivant il doit l’envoyer Dans un routeur IP classique l’identification de la FEC à laquelle appartient un paquet se fait par l’analyse de l’entête. L’algorithme regarde le mapping le plus large de masque de sous réseau dans la table de routage puis le cas échéant regarde le TOS (type of service) pour déterminer le chemin correct L’analyse est faite par chaque commutateur du réseau L’idée de MPLS est d’associer à chaque FEC un label simple Chaque commutateur n’a plus qu’a se préoccuper que du label Un commutateur à une table de routage Label d’entrée, Interface de sortie, Label de sortie

21 MPLS >exemple

22 MPLS > stack MPLS a la possibilité de réunir le trafic entrant dans un commutateur via plusieurs Labels dans un seul et unique Label sortant. L’ancien Label peut être effacé ou gardé en pile. Cette fonction permet de réduire au maximum le nombre de connexions que les commutateurs de coeur de réseau ont à gérer, dans ce cas on garde en pile l’ancien Label Une fois le cœur de réseau traversé on peut dépiler et retrouver l’ancien Label qui donne une information de routage fine Labela Labelcoeur de réseau Labela Labelb Labelb

23 Routage Dans le monde IP les protocoles de routage modernes sont : OSPF (open shortest path first) à l’intérieur d’un système autonome (IGP protocole à état de liens) BGP ( border gateway protocol ) entre systèmes autonomes (EGP protocole à vecteur de distance ) Rappel : Un système autonome est par exemple l’ensemble du réseau d’un FAI. Sa connectivité avec les autres systèmes autonomes dépend des accords qu’il a négocié. Les commutateurs MPLS « héritent » de ces techniques

24 Routage OSPF Un système autonome est divisé en zones (area) reliées à un backbone. Le routage est hiérarchique Un routeur envoie aux autre routeurs de sa zone l’ état de ses liaisons avec sa métrique ( généralement l’inverse de sa bande passante) NB : Il n’envoie que des informations le concernant, pas le nb de sauts comme RIP Pour éviter un trop gros trafic on désigne un routeur (DR) et un routeur de secours(BDR) C’est ce routeur maître auquel les autres envoient leurs informations qu’il rediffuse aux autres routeurs Trois types de message Hello Échange Inondation On utilise l’algorithme de Djistraa pour calculer le plus court chemin Les routeurs MPLS commencent par calculer leur tables de routage avec OSPF

25 Routage BGP Quand on sort d’un système autonome il est nécessaire d’appliquer des règles Ex : interdire la Corée du nord pour un chemin qui commence au pentagone BGP calcule des distances sous contraintes de règles On distingue entre les réseaux souches, les réseaux multi connectés et les réseaux de transit Les routeurs MPLS utilisent BGP

26 MPLS > LDP Deux routeurs LSR (label switching routers) voisins ouvre une session pour s’échanger des messages LDP (label distribution protocol) Trame de message LDP numéro de version (1 actuellement) PDU Length – la longueur totale du message utile LDP identifier – Ce champ identifie l’espace des labels de l’émetteur LSR : 4 octets pour l’adresse IP du LSR + 2 octets choisi par le LSR Message LDP

27 MPLS > LDP 4 types de messages Discovery messages Session messages
0x100Hello Session messages 0x200Initialization 0x201Keep Alive Advertisement messages 0x300Address 0x301Address Withdraw 0x400Label Mapping 0x401Label Request 0x404Label Abort request 0x402Label Withdraw 0x403Label Release Notification messages. 0x001Notification

28 MPLS > LDP Trame d’un message
U| message type | message length | message ID |parameters U 1 bit Message type ( hello, notification…..) Message length Message ID 4 octets d’identification du message Parameters Obligatoires ou optionnels suivant les messages. Donnés sous un format TLV TLV ( type length value) U unknown TLV bit. F Forward unknown TLV bit. Type code comment interpréter la valeur Length longueur de la valeur Value

29 MPLS > LDP diffusion
LSR1 et LSR2 sont adjacents Diffusion arrière non sollicitée (downstream unsolicited) LSR2 découvre un nœud suivant pour une FEC particulière LSR2 génère un label pour la FEC et communique l’association à LSR1 LSR1 insère l’équivalence dans sa LIB Si LSR2 est son noeud suivant pour la FEC, LSR1 peut utiliser le label en sachant qu’il sera reconnu Diffusion arriére sollicitée (downstream on demand) LSR1 reconnaît LSR2 comme son nœud suivant pour une certaine FEC Il demande une association de FEC et de label à LSR2 Si LSR2 reconnaît la FEC et connaît un nœud suivant, il crée une association et répond à LSR1 Contrôle de distribution des labels Independant LSP control Décision de communiquer des labels prise par chaque LSR Ordered LSP control Le lsp se forme de l’EGress vers l’ingress conservation des labels Liberal retention mode Un LSR conserve les labels reçus même s’ils ne correspondent pas à un next hop Conservative retention mode Ne conserve que les labels correspondant à un next hop

30 Mpls >explicit routing
On veut utiliser de façon optimale les ressources du réseau Éviter les congestions Le routage classique IP est basé sur le plus court chemin et ne traite pas ces problèmes Dans l’explicit routing c’est la source qui indique les LSR à traverser On utilise RSVP ou CR-LDP On peut indiquer tous les LSR ou seulement certains

31 MPLS > Qos Deux types d’approche pour la QoS IP :
Integrated Services (IntServ) Differential Services (DiffServ) IntServ suppose que pour chaque flux demandant de la QoS, les ressources nécessaires sont réservées à chaque bond entre l'émetteur et le récepteur. IntServ requiert une signalisation de bout en bout, assurée par RSVP, et doit maintenir l'état de chaque flux (messages RSVP, classification, policing et scheduling par flux de niveau 4). IntServ permet donc une forte granularité de QoS par flux et pour cette raison, est plutôt destiné à être implémenté à l'accès. DiffServ est davantage destiné à être appliqué en coeur de réseau opérateur. Les différents flux, classifiés selon des règles prédéfinies, sont agrégés selon un nombre limité de classes de services, ce qui permet de minimiser la signalisation. DiffServ ne peut pas offrir de QoS de bout en bout et a un comportement " Hop By Hop ".

32 Qos > RSVP-TE Les routeurs doivent réserver des ressources pour un flot de données en mémorisant des informations d’état RSVP maintient la Qos en créant un contexte temporaire pour un chemin dans le reseau C’est le modéle Intserv de Qos RSVP fonctionne comme un protocole de transport sur IP Une commande comprend un entête de type un CRC un TTL et une série d’objets Principe de l’établissement de liaison C’est l’egress qui va reserver les ressources L’ingress émet un message Path (LSP setup) qui va se propager de nœud en nœud jusqu’à l’egress Flowspec :caractéristiques de réservation ( VBR,ABR,UBR) Filterspec :pour qui, par émetteur, pour tous les émetteurs)) L’egress répond par Resv (LSP accept) avec le label qu’il utilisera et le message se propage de noeud en noeud Le lien est maintenu par échange de messages périodique (soft state) Les autres commandes sont :ResvConf, PathErr: ResvErr,PathTear, ResvTear (fin de session) En cas de changement de LSP on applique une politique « make before break » La problème est sur les liens communs à l’ancien et au nouveau LSP sur lesquels il ne faut pas réserver de nouvelles ressources. Le protocole signale que l’ancien et le nouveau LSP sont « shared explicit »

33 RSVP ERO: explicit route (chemin prédéterminé)
RRO: record route (liste des LSR traversés) Session_attribute: définition de la priorité du setup

34 Tous les fluxs d’une même classe sont traités de la même manière
Diffserv Plutôt que de traiter les fluxs individuellement on peut les traiter en fonction de leur classe de service Tous les fluxs d’une même classe sont traités de la même manière La classification des fluxs est réalisée à l’entrée du réseau (classifier) Chaque classe doit être traitée de façon séparée (files d’attentes différenciées)

35 Diffserv DiffServ utilise les 6 premiers bits du champ TOS de l'entête IP afin de classifier le trafic dans des classes ou contrats au niveau de l'Ingress-LSR. Ce champ s'appelle DS-Field dans DiffServ. Au niveau des LSR, DiffServ définit des PHB (Per Hop Behaviors) afin de construire ses LSPs. On peut utiliser pour cela 3 bits du champ EXP.

36 MPLS > CR-LDP C’est une modification de LDP pour transmettre des informations de caractéristiques au delà du problème de routage Descripteurs de trafic (peak rate, commited rate), priorité La route explicite est contenue dans la demande de label CRLDP= downstream on demand + ordered label distribution + conservative retention mode Protocole hard state ( RSVP soft state)

37 GMPLS> réseaux « mixtes »
Il faut transporter l’entête MPLS sur des protocoles de niveau 2 Le label peut être transporté dans un « shim » label header inséré Label dans DLCI Ethernet 1526 octets (1518+2x4)

38 MPLS > VPN Un réseau privé est dit virtuel (VPN) s’il partage une infrastructure commune à d’autres trafics L1,L2,L3

39 MPLS > VPN L2 On peut avoir un réseau niveau 2 ( L2 VPN)
C’est alors essentiellement un WAN ethernet privé. On peut avoir des accès 10/100/1000 Mbs, avec éventuellement des souscriptions de débit inférieures Ce peut être du MPLS L2 VPN ou de l’éthernet switché QINQ On peut choisir d’avoir des liaisons ethernet sur un réseau MPLS d’un fournisseur mais cela implique souvent un réseau en étoile.

40 MPLS > VPN L3 Si on veut un réseau maillé le plus simple est d’avoir IP sur MPLS (MPLS L3 VPN) Les entreprise utilisent de plus en plus les classes d’adresses privées. Il n’y a donc pas d’unicité d’adresse sur le réseau MPLS . Sur le réseau du fournisseur on ajoute à l’adresse IP un « distingueur » portant l’adresse à 64 bits, bien entendu le routage du réseau du fournisseur doit supporter ce type d’adresse. C’est le Fournisseur qui donne les informations de routage ( MP-BGP) Gros changement ! L’accès peut être une ligne louée, IPSec, du FR,ATM. Tout doit être IP

41 MPLS VPN Si on veut utiliser ( conjointement ou mode secours) un VPN sur internet il y a un problème potentiel

42 MPLS et architectures