Relais de Trame X.25

Introduction au
Relais de Trame
(Frame Relay)
et à
X.25
Jean-Patrick Gelas
Université de Lyon
Sources
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« Analyse structurée des réseaux, 2nd edition », James Kurose, Keith Ross
(Pearson Education), page 527 – 532.
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X25 : http://www2.rad.com/networks/1996/x25/x25.htm
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Frame Relay : http://www.guill.net/index.php?cat=5&arc=2&struct=3
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Plan
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Introduction
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X.25
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Frame Relay (FR)
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Conclusions
Introduction
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Technologies utilisées pour les réseaux étendus (WAN)
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X.25 :
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Introduit au début des années 1980.
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Première technologie publique de commutation par paquet.
–
Beaucoup utilisé en Europe jusqu'au milieu des années 1990.
Relais de Trame (Frame Relay):
–
Successeur de X.25, apparu en Amérique du Nord vers le début des années
1990.
–
Utilise une technologie à commutation de paquet similaire à X.25.
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Introduction (suite)
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Ces deux technologie de réseaux WAN de bout-en-bout sont fréquemment
employées pour le transfert de datagrammes d'un routeur IP à un autre (comme
ATM).
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Ce sont donc des technologies de couches Liaisons à part entière.
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Les réseaux X.25 ont aujourd'hui pratiquement disparu (FAUX !)
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Le Frame Relay (malgré son attrait qu'il a représenté un temps pour les
entreprises) doit faire face à une concurrence acharnée de la part des solutions
purement IP.
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X.25
X.25 : Un peu d'histoire...
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Les protocoles X.25 ont été conçu à la fin des années 1970...
A l'époque (à part l'Apple II aux USA), les ordinateurs étaient rares et
incompatibles avec toute forme de mise en réseau.
Utilisation de terminaux passif (capacité de calcul faible, pas de disque dur),
affichage entièrement contrôlé par les ordinateurs distants placés à l'autre bout
du réseau.
Pour atteindre un bon niveau de compatibilités avec ces terminaux passifs, les
développeurs de X.25 décidèrent de « placer l'intelligence au coeur du réseau » !
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X.25
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Utilisation de circuits virtuels (VC)
Les réseaux à circuits virtuels nécessitent que les commutateurs de paquets
maintiennent certaines informations d'état.
Le commutateur doit maintenir une table de correspondance entre les interfaces
d'entrée, les numéro de VC et les interfaces de sortie.
L'établissement et la rupture de VC fait appel à des protocoles de signalisation
complexes.
De plus, au début des années 1980, la grande majorité des liaisons étaient sujet
aux interférences et parasites.
Les taux d'erreurs sur les liaisons à longue distance étaient plusieurs fois
supérieurs à ce qu'ils sont aujourd'hui.
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X.25
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X.25 bénéficie d'un système de correction d'erreurs à chaque section du
parcours.
–
Chaque commutateur garde une copie du paquet qu'il vient d'envoyer
jusqu'à ce qu'il ait reçu un acquittement de la part du commutateur suivant.
–
Cette technique réduit considérablement le débit de transmission, mais à
l'époque...
X.25 fait également appel à un contrôle de flux section par section
Remarque : en comparaison TCP assure ces deux fonctions de bout en bout).
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Adressage X.25
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La norme universelle du téléphone est utilisé :
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préfixe, code pays, opérateur, adresse par secteur
géographique, adresse station.
Cela permet d’avoir un lien X25 inter-opérateurs,
inter-pays.
Frame relay
Relais de trames
(Frame Relay, FR)
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Développée à la fin des années 1980 et déployé à grande échelle dans les
années 1990, FR est considéré comme un système X.25 de seconde
génération).
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Il utilise le même principe de circuits virtuels.
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Conçu avec des objectifs de taux d'erreurs plus bas.
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Son originalité : offre un service de commutation de paquets basé sur des
circuits virtuels, sans correction d'erreurs, ni de contrôle de flux.
Lorsqu'un commutateur FR détecte une erreur, le paquet est rejeté.
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Relais de trames (suite)
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La plupart des réseaux à relais de trames sont à la charge d'exploitant de
réseaux public (tels que FT, AT&T ou BT).
Leurs accès se fait par le biais d'abonnements souscrits par des clients
institutionnels.
Utile aux entreprises qui veulent transférer leur donner d'un site à l'autre sans
passer par l'internet (fiabilité et sécurité).
Les réseaux FR peuvent avoir recours à :
–
des circuits virtuels commutés (SVC, Switched Virtual Circuits)
–
ou permanent (PVC, Permanent Virtual Circuits), ce qui est le cas le plus
fréquent.
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Envoi d'un datagramme IP d'un réseau
Ethernet à un autre via le relais de trames
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Lorsque le routeur connecté à la source reçoit une trame Ethernet, sa carte
Ethernet :
–
retire les champs Ethernet
–
remet le datagramme IP à la couche Réseau qui transfère le datagramme
jusqu'à la carte d'interface de Relais de Trames qui l'encapsule à l'intérieur
d'une trame à Relais de Trame.
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Envoi d'un datagramme IP d'un réseau Ethernet à un
autre via le relais de trames
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La carte d'interface calcule le CRC (2 octets)
Le champ de couche Liaison (2 octets) comprend un champ de numéro de
circuit virtuel (VC) à 10 bits, que la carte d'interface remplit au moyen de la
valeur obtenue à partir d'une table associant adresse de réseau IP et numéros
de VC.
La carte d'interface transmet la trame à un commutateur FR voisin qui examine
le champ CRC.
...jusqu'au routeur final qui retire les champs spécifiques et envoi le datagramme
sur le réseau Ethernet au destinataire final.
Si les segments TCP sont perdus ou désordonnés, TCP corrige le problème
directement au niveau des serveurs.
Couche 3
Couche 2 En-tête
Champ de données utilisateur
Champ de couche
Liaison
Adressage et routage de trame;
notification de congestion
CRC Fanion
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CIR : Débit d'information garanti
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Le CIR (Commited Information Rate) est défini comme un engagement de la part
du réseau FR de dédier au circuit virtuel une quantité de bande passante
prédéterminée.
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Le service CIR est le précurseur du service différencié de l'internet.
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FR assure ce service en effectuant un marquage des trames.
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Deux classes de trames : haute et basse priorité (bit DE, Discard Eligibility).
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La notion de débit CIR est liée à la façon dont les trames sont marquées.
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CIR : Débit d'information garanti (suite)
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Soit R le débit d'accès. Chaque trame envoyé sur la liaison est transmise à un
débit de R bit/s.
Le marquage des trames est effectué par le commutateur périphérique qui
vérifie l'heure d'arrivée des trames en provenance du routeur source à des
intervalles réguliers, appelés intervalles de mesures (100ms < Tc < 1000ms).
Chaque VC émanant du routeur source se voit attribuer un certain débit CIR (en
bit/s).
Le CIR ne peut jamais dépasser le débit d'accès R.
Le client détermine le débit CIR qu'il souhaite au moment de signer son contrat
d'abonnement (tarif fonction du débit souhaité).
Si le circuit virtuel génère des trames à un débit inférieur au débit CIR, ces
trames seront toutes de haute priorité (DE=0).
La vitesse d’émission d’un bit ne varie. Les variations de débit se font par
l’insertion de silence.
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CIR : Exemple
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Soit un fournisseur d'accès d'un réseau FR qui utilise un intervalle de mesure Tc=500ms
et une liaison d'accès de débit R=64 kbits/s.
Soit un CIR attribué à un VC particulier étant de 32 kbits/s et toutes les trames du relais
de trames ayant une taille L=4000 bits.
Donc, toutes les 500ms, le VC peut envoyer (CIR x Tc) / L = 4 paquets classés haute
priorité.
Remarque: le relais de trames ne garantie pas le temps de transmission de bout-en-bout
des trames (haute ou basse priorité).
L'augmentation de l'intervalle de mesure Tc a pour résultat d'augmenter la fréquence
des rafales potentielles de trames de haute priorité en provenance du routeur source.
En diminuant la valeur de Tc, le réseau oblige le flux de trames de haute priorité à se
lisser.
Remarque : Typiquement, Frame Relay fonctionne de 56 ou 64 kbits/s à 1,544 ou 2,048
Mbits/s.
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CIR : Débit d'information garanti
(suite et fin)
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Quel que soit Tc, le taux moyen de bits classés haute
priorité ne dépassera jamais le CIR du circuit virtuel.
Remarque : La somme des débits CIR de tous les circuits
virtuels est autorisée à dépasser le débit d'accès R.
Phénomène connu sous le nom de sur-réservation
(overbooking).
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Comment démarrer ?
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Souscrire a un abonnement FR auprès d'un opérateur télécom (local).
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Signer pour un CIR (ex: 64 kbit/s)
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Acheter un équipement FR :
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Routeur de trames : transpose sur un réseau FR les protocoles de
transmission de données existants, puis route les données jusqu'au
prochain routeur de trame. Les routeurs de trames peuvent traiter
plusieurs type de protocole (ex: LAN).
–
Pont ou FRAD (FR Assembleurs/Désassembleurs) : Ces
équipements combinent et convertissent les données en paquets
Frame Relay.
FR permet alors de simuler l'existence d'une ligne louée, en réalité
facturée selon le nombre de paquets expédiés.
Adressage FR
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Il n’y a pas de norme.
Certains opérateurs utilisent la norme du
téléphone, mais d’autres pas.
Il est donc difficile d’avoir une communication
FR internationale.
Conclusions
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FR allège considérablement les contrôles de flux, ceux ci seront effectués par les
protocoles de plus haut niveau (ex: TCP).
Des mesures ont montré que Frame Relay est environ 10 fois plus rapide que X.25
grâce à :
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la simplification du protocole.
–
la suppressions de contrôles redondants.
X25 est aujourd'hui en grand perte de vitesse toutefois les investissements engagés
par les utilisateurs préservent l'offre pour quelque temps encore.
FR supporte mieux la nature changeante des transmissions de données (brusques
variations ou "burst").
FR est bien adapté au raccordement d'agences de petites et moyennes tailles au
réseau principal d'une entreprise et est moins cher et plus facile à mettre en oeuvre
qu'une LS (Liaison Spécialisée).
Bien que Frame Relay supporte des tailles de trames variables (contrairement à X.25)
le support de la voix/vidéo n'est pas efficace car il n'y a aucune garantie d'un temps
de commutation borné.
D'où proposition d'ATM par les telcos...
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FR aujourd'hui ?
http://www.reseaux-telecoms.net/dossiers/lire-mpls-la-mutation-du-vpn-ip-12-page-4.html
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Depuis 2002, les entreprises abandonnent les services Frame Relay pour les
VPN IP.
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En basculant des réseaux Frame Relay sur les services VPN IP qui
s'appuient sur MPLS, les entreprises ont diminué leur facture annuelle
pour deux raisons : elles ont pu dimensionner les débits de transmission au
plus près de leurs besoins, et elles ont bénéficié des technologies d'accès
bon marché (DSL) peu accessibles sur les offres Frame Relay. En fait, la
facturation sur MPLS s'appuie sur deux paramètres détaillés par site de
raccordement :
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le coût d'installation du service, qui dépend du mode d'accès choisi
(fibre, XDSL, boucle locale radio...), et
un coût mensuel qui varie notamment en fonction des classes et des
engagements de service (Service Level Agreements, SLA) auxquels a
souscrit l'entreprise.
X.25 aujourd'hui ?
http://www.generation-nt.com/reponses/mise-en-place-d-une-liaison-x25-entraide-104494.html
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X.25 est encore relativement adapté pour des applications de type
transactionnel : des échanges brefs et espacés dans le temps, pour lesquels
certains types d'accès (en particulier X.25/canal D RNIS) reste une solution
avantageuse, mais ça ne va plus durer bien longtemps vu les prix des accès
xDSL en chute libre.
En France, les principales applications du X.25 (en dehors du Minitel) tournent
autour des transactions bancaires, et en particulier les autorisations et remises
CB. Un autre gros client est la Française des Jeux pour les terminaux en points
de vente.
Il y a aussi quelques autres applications "legacy" qui n'ont pas encore été
"portées" sur des réseaux basés sur IP ou d'autres technologies plus
avantageuses.