Les WANs et ATM

Transcription

Les WANs et ATM

Les WANs et ATM
L.A.
Steffenel
Master 2 Professionnel STIC-Informatique
1
Rappel : LAN, MAN, WAN
●
Les LAN, MAN et WAN sont des exemples de réseaux de
communication
–
–
LAN : Local Area Network, distance entre 10m et 500m
●
Traditionnel : débit entre 1Mb/s et 10Mb/s,
●
Haut débit : débit > 100Mb/s
MAN : Metropolitan Area Network, distance entre 100m et 10km
●
–
L.A.
Steffenel
Débit > 50Mb/s
WAN : Wide Area Network
●
Traditionnel : débit entre 10 kb/s et 1Mb/s, distance > 1km
●
Haut débit : débit > 1 Mb/s, distance > 50 km
2
Réseaux Longue Distance
●
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Les WAN couvre des zones géographiques étendues et
utilisent généralement le réseau d'un opérateur
Un WAN typique est constitué de plusieurs noeuds de
commutation interconnectés
Il offrait une capacité relativement modeste aux abonnés,
inférieur à 64 kb/s (années 90)
Les entreprises pouvaient obtenir des débits supérieurs
–
E1 en Europe : 2,048 Mb/s
–
T1 aux USA et Japon : 1,544 Mb/s
Avec le développement de la fibre optique nous obtenons des
débits bien supérieur
–
Débit atteignant jusque 100Mb/s grâce à la technologie ATM
3
Les Réseaux Locaux
●
Les LAN se distinguent des WAN de plusieurs manières
–
L'étendue d'un LAN est réduite
–
Un LAN appartient généralement à l'entreprise qui possède
l'équipement d'interconnexion
–
●
L.A.
Steffenel
●
La gestion du réseau est donc à faire par l'entreprise
●
L'acquisition du matériel peut être coûteux
Les débits bruts sont bien supérieurs à ceux des WAN
On atteint maintenant le 10 Gb/s sur les LAN actuels. La
moyenne étant au 100 Mb/s sur les stations et le 1 Gb/s sur les
serveurs et entre le matériel d'interconnexion
4
Les Réseaux Métropolitains
●
Les MAN sont apparus quand les entreprises ont eu besoin de
débit supérieur à ceux offert par les WAN et sur des distances
supérieures à celles offertes par les LAN
–
●
●
L.A.
Steffenel
ex : liaison entre le service comptable et le service technique,
chacun situé dans une partie différente de la ville
Un MAN est censé fournir la capacité requise pour un coût
moindre et plus efficacement qu'un service d'un opérateur
téléphonique
D'un coté il existe la technologie ATM en mesure de répondre
aux exigences du débit et de la distance, de l'autre l'approche
du support partagé des LANs à étendre au MAN
5
Les WANs et ATM
Les Motivations
L.A.
Steffenel
6
De Nouveaux Services
●
●
L.A.
Steffenel
Le haut débit sur les WAN permet de développer de nouveaux
services et produits
–
La voix sur IP (VoIP) et la téléphonie sur IP (ToIP)
–
La vidéo sur IP
–
La diffusion d'informations multi-points
Nous nous dirigeons de plus en plus vers du temps réel dans
les communications sur IP
–
Vidéo à la demande
–
Vidéo-conférences et visiophonie
–
Émission télé avec canaux multi-langues
–
Télé-travail
–
Enseignement à distance
7
La Situation (90's)
Locaux
Public
●
Réseaux Téléphoniques
Plus de PABX et de commutateurs
●
Une seul équipement qui gère à la fois la voix et les données
Plus de distinction entre réseaux LAN et WAN
–
L.A.
Steffenel
Telecom
PABX
Le souhait : une convergence de tous les services vers IP
–
●
Informatique
Réseaux locaux
Ethernet
Token Ring
FDDI
Réseau WAN
Transpac
Internet
Les débits atteints sur les WAN sont maintenant suffisants pour
supporter la convergence totale
8
Les WANs et ATM
Les Techniques
L.A.
Steffenel
9
La Commutation
●
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Technique historique des réseaux télécom
Pour acheminer des informations de la source à la destination,
il faut définir une route entre les 2 parties
Nous appelons noeud un équipement de commutation dont le
rôle est d'assurer la communication
Chaque station est raccordé à un noeud et l'ensemble des
noeuds forme un réseau de communication
2 technologies sont utilisées sur les réseaux longues distances
–
La commutation de circuits
–
La commutation de paquets
10
La Commutation de Circuits
●
●
●
L.A.
Steffenel
La technologie dominante pour la transmission de la voix et des
données à longtemps été la commutation de circuits
La commutation de circuits implique l'existence d'un chemin
dédié entre 2 stations
Sur chaque lien physique, un canal est consacré à la connexion
11
La Commutation de Circuits
●
●
Fonctionnement
–
Établissement du circuit
–
Transfert des informations
–
Déconnexion du circuit
Le circuit est établi avant la transmission des informations donc
des canaux sont réservés même en l'absence de données
transférées, souvent le cas en informatique, contrairement au
transport de la voix
–
L.A.
Steffenel
Exemple : le RTC, réseaux téléphonique commuté, et le PABX
(Private Automatic Branch Exchange)
12
Le Réseau de Communication Public
●
Il est formé des quatre composants architecturaux génériques :
–
Équipement d'abonnés
●
–
Lignes d'abonnés
●
–
Ils comprennent les centraux téléphoniques locaux et les
centres de transit intermédiaires
Artères
●
L.A.
Steffenel
Les lignes qui relient les abonnés au réseau, chacune d'elles
étant qualifiée de boucle locale
Centres de commutation
●
–
Équipement utilisateur connecté au réseau
Ce sont les liaisons entre les centres de commutation. Elles
transportent généralement de nombreux circuits voix à l'aide
du multiplexage
13
Établissement de la Communication
●
●
●
L.A.
Steffenel
Entre 2 abonnés connecté au même centre local, un circuit est
fait directement au sein du centre local
Entre 2 abonnés connecté à des centres locaux différents, un
circuit est fait entre les 2 centres locaux, par l'intermédiaire du
centre de transit
Le débit doit être maintenu entre les 2 stations afin d'éviter tout
décalage entre l'émetteur et le récepteur
14
Voix versus Données
●
La commutation de circuit est adaptée pour le transit de la voix
–
●
L.A.
Steffenel
chaque canal a besoin d'un débit relativement réduit
Par contre, pour les données :
–
La ligne reste inutilisée pendant la majorité du temps
–
Le trafic n'a pas besoin d'être à débit identique de bout en bout,
surtout pour l'interconnexion de matériel hétérogène
–
les besoins de débit sont parfois bien plus importantes que ceux
attribués à la transmission de la voix
15
La Commutation de Paquets
●
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Technique courante pour la transmission de données
Dans la commutation de paquet, les données sont découpés
en paquets souvent d'environ 1000 octets
Chaque paquet est composé des données à transmettre et
d'informations de contrôle
Ils vont ensuite prendre une route pour atteindre la destination
finale
Chaque paquet peut prendre des routes différentes
16
Avantages
●
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Les lignes de transmission sont exploitées plus efficacement
puisqu'un lien entre 2 noeuds peut être partagé dynamiquement
par de nombreux paquets
Il est possible d'assurer la conversion entre les débits différents
Lorsque le débit s'intensifie sur un réseau à commutation de
circuit, certains appels peuvent être bloqués (pas de lignes
disponibles).
Sur un réseau à commutation de paquets, les paquets sont
toujours acceptés mais le délai de transmission augmente
Des priorités peuvent être utilisées pour certains paquets par
rapport à d'autres
17
Inconvénients
●
Les noeuds introduisent un délai de transmission additionnel
pour chaque paquet qu'ils traitent
–
●
●
●
Suivant l'itinéraire et la taille, le délai de traitement par
commutateur peut grandement varier
Ajout à chaque paquet des informations de service, ce qui
réduit la taille des données utilisateurs dans chaque trame
Le transfert des données implique un traitement plus important
au niveau de chaque noeud
–
L.A.
Steffenel
Temps passé par la paquet dans un tampon interne
ex : TCP/IP
18
Commutation de Paquets
●
Principe de fonctionnement
●
Lorsque le message à transporter est trop grand
●
L.A.
Steffenel
–
Fabrication de plusieurs paquets
–
ex. : segmentation des datagrammes IP (<=64ko) en trames
Ethernet (1500 octets)
L'acheminement se fait ensuite
–
Soit par datagramme
–
Soit par circuit virtuel
19
Le mode Datagramme
●
●
●
Chaque paquet va être routé sans dépendance avec les
précédents
Plusieurs paquets peuvent donc prendre des routes différentes
en fonction des politiques de routage de chaque noeud
Les paquets peuvent donc arriver dans le désordre sur la
station destination
–
●
L.A.
Steffenel
surcoût supplémentaire pour traiter les données
Certain paquet peuvent aussi disparaître lors de leur transport
20
Les Avantages
●
L.A.
Steffenel
Dans le mode datagramme
–
L'absence d'établissement d'appel favorise les émissions de
datagramme composé que de quelques paquets
–
En cas de saturation d'un noeud, les datagrammes peuvent le
contourner (tolérance aux fautes)
–
Possibilité d'agrégation des débits
21
Le mode Circuit Virtuel
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Une route spécifique est établie entre les 2 parties
communicantes avant d'envoyer les paquets
De manière similaire à la commutation de circuit, tous les
paquets vont emprunter la même route
Les principales caractéristiques du mode circuit virtuel est
l'établissement préalable d'une route (circuit) : ce que l'on
nomme établissement de l'appel
Attention : ce n'est pas une circuit dédié qui est créé. La
différence avec la commutation de paquet, c'est que la route est
précalculé une fois pour toute.
22
Les Avantages
●
Dans le mode circuit virtuel
–
Le réseau peut offrir des services associés au circuit virtuel, tels
que le séquencement et le contrôle d'erreur
●
●
●
L.A.
Steffenel
Le séquencement se réfère au fait que les paquets arrivent
dans l'ordre dans lequel ils ont été émis car ils suivent tous la
même route
Le contrôle d'erreur participe aussi à ce que les paquets
arrivent en séquence en plus de garantir leur intégrité. Ainsi un
noeud intermédiaire peut demander la réexpédition d'un
paquet au noeud précédent
Les paquets traversent le réseau de manière plus rapide car
toutes les décisions de routage ont déjà été faites
23
Les WAN et ATM
La technologie ATM
L.A.
Steffenel
24
Définition
●
ATM : Asynchronous Transfer Mode, appelé également réseaux
de cellules
–
Procède par fractionnement des données à transporter
–
La grande différence avec la commutation de paquet est la taille
des paquets
●
–
ATM possède des fonctions de gestion d'erreur et de contrôle de
flux très simples
●
●
L.A.
Steffenel
Avec ATM, le trafic est transporté en unités de transmission de
taille fixe appelées cellules
●
Permet d'avoir un allègement du traitement de chaque cellule
Réduit le nombre de bits d'informations de service ajoutés à
chaque cellule
Permet d'obtenir des débits élevés
25
Connexions Logiques
●
●
Les connexions logiques sont appelés des canaux virtuels, ou
VCC (Virtual Channel Connection)
Comparables aux circuits virtuels sur les réseaux à
commutation de paquets
–
●
●
L.A.
Steffenel
Elles représentent l'élément fondamental du processus de
commutation par cellules
Dès établissement de la connexion entre les 2 utilisateurs, les
cellules sont échangées en duplex dans les 2 directions
Une connexion peut aussi servir à un échange utilisateurréseau (signalisation de contrôle) ou réseau-réseau (gestion du
réseau et routage)
26
La Pile des Protocoles ATM
L.A.
Steffenel
27
Chemin Virtuel
●
●
ATM introduit une seconde sous-couche de traitement pour la
gestion d'un chemin virtuel, ou VPC (Virtual Path Connection)
Il représente un faisceau de connexions individuelles destinées
au même équipement
–
●
●
Ainsi toutes les cellules transportées sur les connexions d'un
seul chemin sont commutées ensemble
Sur les réseaux à haut débit, la fonction de contrôle compte
pour une part sans cesse croissante dans le coût globale
–
L.A.
Steffenel
Une VPC est donc une agrégation de plusieurs VCC
La notion de chemin virtuel a été créé pour répondre à cette
tendance, en permettant le groupement de connexions qui suivent
le même itinéraire en une seule entité logique
28
La Cellule ATM
●
●
●
L.A.
Steffenel
2 formats d'en-tête en fonction de son rôle
–
Une en-tête Interface utilisateur-réseau
–
Une en-tête Interface réseau-réseau
La différence réside dans les 12 premier bits et sur la taille du
champ Identifiant de chemin virtuel (Virtual Path Identier ou
VPI)
–
4 bits pour le contrôle générique de flux + 8 bits pour le VPI dans
l'en-tête Interface utilisateur-réseau ou
–
12 bits dans l'en-tête Interface réseau-réseau (donc pas de
contrôle générique de flux)
Chaque cellule est de 5 octets d'en-tête et de 48 octets de
charge utile (données utilisateurs)
29
Les Champs des Cellules ATM
●
●
●
Contrôle générique de flux (GFC Generic Flow Control), 4 bits
–
Employé au niveau de l'interface locale utilisateur-réseau
–
Peut être utilisé en tant qu'indicateur de niveau de priorité
Identifiant de chemin virtuel (ou VPI Virtual Path Identifier)
–
Exploité dans le cadre du routage
–
Permet l'emploi d'un nombre supérieur de chemins virtuels dans le
cas réseau-réseau (champ sur 12 bits) par rapport au cas
utilisateur-réseau (champ sur 8 bits)
Identifiant de canal virtuel (VCI Virtual Canal Identifier), 16 bits
–
●
L.A.
Steffenel
Sert au routage en direction ou en provenance de l'utilisateur final
Type de charge utile (ou PT Payload Type), 3 bits
30
Type de Charge Utile
●
Cellule de données utilisateur
–
●
L.A.
Steffenel
Données provenant de la couche immédiatement supérieure
Le 3ème bit distingue 2 type de données de service ( SDU :
Service Data Unit selon ATM Forum ou AAU ATM-user-to-ATMuser selon UIT-T)
–
Bit à 1 : la cellule transporte des informations de gestion ou de
maintenance du réseau
–
Ainsi, il est possible d'insérer des cellules de service dans le flux
de données utilisateur
31
Les différents cas :
type de charge utile
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
000 : cellule de données utilisateur, aucune saturation (congestion)
rencontrée, SDU de type 0
001 : cellule de données utilisateur, aucune saturation (congestion)
rencontrée, SDU de type 1
010 : cellule de données utilisateur, saturation (congestion) rencontrée,
SDU de type 0
011 : cellule de données utilisateur, saturation (congestion) rencontrée,
SDU de type 1
●
100 : cellule OAM (Opération, Administration et Maintenance) de segment
●
101 : cellule OAM de bout en bout
●
110 : Cellule de gestion de ressource
●
111 : réservé pour une fonctionnalité future
32
Priorité de suppression (CLP)
●
●
CLP : Cell Loss Priority
Permet aux équipements de prendre certaines décisions lors
des opérations de congestion
–
Valeur 0 - indique une cellule de haute priorité qui ne doit être
supprimé qu'en dernier recours
–
Valeur 1 - signale au contraire une cellule qui peut être rejetée si
nécessaire
●
●
L.A.
Steffenel
L'utilisateur peut donc envoyer des données avec ce champ à
la valeur 1. Ces données n'arriveront à destination qu'en
l'absence de congestion
Les commutateurs peuvent mettre cette valeur à 1 si ils se rend
compte qu'une cellule excède les caractéristiques de trafic
prévues tout en ayant les ressources nécessaires pour la traiter
33
Contrôle d'erreur d'en-tête ou HEC
●
●
HEC : Header Error Control
Code de 8 bits qui peut être utiliser pour corriger les erreurs sur
1 bit dans l'en-tête et détecter celles sur 2 bits
–
L.A.
Steffenel
CRC avec polynôme générateur x**8 + x**2 + x + 1
34
Catégorie de Services
●
●
L'architecture ATM autorise la gestion simultanée de nombreux
types de trafic, y compris de celle d'applications temps réel
Le traitement effectif qu'ils reçoivent sur le réseau dépend de
leurs caractéristiques et des besoins de l'application source en
terme de qualité de service (QoS)
–
●
L.A.
Steffenel
Exemple : un flux vidéo temps réel doit être acheminé avec des
variations minimales dans le délai de transmission
Les différentes catégories de services ATM auxquelles les
systèmes utilisateurs peuvent recourir
35
Les Catégories
●
●
L.A.
Steffenel
Service temps réel
–
Débit binaire constant : CBR (Constant Bit Rate)
–
Débit binaire variable pur le trafix temps réel : rt-VBR (Real-Time
Variable Bit Rate)
Service non temps réel
–
Débit variable pour le trafic non temps réel : nrt-VBR (Non RealTime Variable Bit Rate)
–
Débit binaire disponible : ABR (Available Bit Rate)
–
Débit binaire non spécifique : UBR (Unspecified Bit Rate)
–
Débit de trames garanti : GRF (Guaranteed Frame Rate)
36
Service Temps Réel
●
●
●
L.A.
Steffenel
Se distingue par les variations des délais de transmission,
appelées gigues, que le service tolère
La catégorie CBR est la plus simple à définir
–
Application qui nécessite un débit constant disponible en
permanence pendant la durée d'une connexion, avec des
exigences strictes dans le délai de transmission
–
Exemple : vidéo-conférence, audio interactive, ...
La catégorie rt-VBR est destinée aux applications qui sont
sensibles à la gigue sur la livraison des données
–
Exemple : la compression vidéo produit des séquences contenant
des trames d'image de taille variable. Le débit brute réel varie afin
d'avoir en livraison une vidéo temps réel
–
Le réseau est plus souple en rt-VBR qu'en CBR
37
Services Non-Temps Réel
●
●
Service nrt-VBR : le système utilisateur spécifie un débit de
cellule maximal, soutenu ou moyen
Service ABR (Available Bit Rate) : pour gérer des envois
sporadiques de trafic
–
L.A.
Steffenel
Dans ce cas, une application annonce un débit de cellules crête,
le PCR (Peak Cell Rate), ainsi que le débit minimal qu'elle
utilisera, le MCR (Minimum Cell Rate)
38
Services Non-Temps Réel (cont.)
●
●
L.A.
Steffenel
Service UBR (Unspecified Bit Rate) : pour les applications qui
tolèrent des variations dans le délai de transmission et la perte
de quelques cellules, comme c'est le cas du trafic TCP
Service GFR (Guaranteed Frame Rate) débit de trames garanti
–
Utilisé pour fournir les réseaux fédérateurs, ou backbones
–
Plus approprié que le service UBR pour la gestion du trafic
véhiculé par trames
–
Vu la tendance à recourir à ATM comme support pour IP, GFR
peut être la solution la plus intéressante
39
L'ATM en Pratique
●
●
●
●
●
L.A.
Steffenel
Les fonctions de routage de cellule est directement implantées
en hardware, contrairement à la plupart des routeurs IP
Chaque circuit virtuel peut atteindre aujourd'hui jusqu'à 622
Mb/s. L'aggregation de circuits virtuels et les indications de QoS
permettent à certaines liaisons ATM d'atteindre 10 Gb/s sur
quasiment n'importe quelle distance
Les liaisons ATM sont indépendantes du type de support
réseau (câble réseau torsadé, coaxial ou fibre optique)
Technologie complémentaire à IP
La technologie ATM n'a pas dans sa structure des adresses de
destinations et d'émissions. Elle régit uniquement les couches
basses du modèles OSI chargées du transport
40
Le modèle de Référence ATM
L.A.
Steffenel
41
Les différents Plans
●
●
Le modèle OSI suppose que les mécanismes de gestion et de
contrôle utilisent le réseau de façon identique aux données de
l'usager
ATM considère que la gestion est traité d'une façon différente
des données de l'utilisateur
–
●
●
●
L.A.
Steffenel
introduction de la notion de plans
Plan Utilisateur – transfert des données, prise en charge des
erreurs de transfert et la surveillance du flux émis
Plan de contrôle - est responsable de l'établissement, de la
libération et de la surveillance des connexions.
Le plan de gestion assure des opérations de contrôle et de
maintenance (tolérance aux fautes, gestion de performances,
etc.)
42
Les Couches ATM
●
●
L.A.
Steffenel
Les couches ATM se localisent majoritairement au niveau des
couches physique et liaison du modèle OSI
Modèle établi en quatre couches (et plusieurs sous-couches) :
–
La couche de transport des cellules sur un support physique
(couche physique)
–
La couche ATM proprement dite, chargée du transport des
cellules de bout en bout selon le principe de commutation
–
La couche réalisant l'adaptation à ATM des couches supérieures
(couche AAL : ATM Adaptation Layer)
–
Les couches supérieures représentant les applications utilisant
ATM (ex : TCP/IP)
43
La Couche Physique
●
●
L.A.
Steffenel
La couche physique est composée de deux sous-couches :
–
TC (Transmission Convergence) concerne l'adaptation des
cellules ATM aux trames de transmission du réseau de transport
choisi et la génération du checksum sur l'en-tête de la cellule
–
PHY (physique) concerne l'adaptation physique du signal sur les
différents médias utilisables : câble cuivre, fibre optique ou câble
coaxial
Les principales fonctions assurées sont les suivantes :
–
Le contrôle générique de flux
–
Le multiplexage/démultiplexage des cellules
–
L'ajout/retrait de l'en-tête de la cellule
–
La translation VPI/VCI assurée à l'intérieur du réseau par le
processus d'acheminement des cellules dans les commutateurs.
44
La couche ATM
●
La couche ATM est responsable de l'acheminement des
données
–
L.A.
Steffenel
voir le début du cours (trame ATM, etc.)
45
La couche AAL
●
●
L.A.
Steffenel
Le rôle de la couche AAL (ATM Adaptation Layer) est de
segmenter le flux d'information en provenance des applications
en unités d'information de 48 octets et de réassembler les
unités d'information chez le destinataire.
Les fonctions de la couche AAL dépendent des caractéristiques
des applications. Ainsi quatre AAL (AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5)
sont normalisées selon les classes de service.
46
Résumé des fonctions des couches ATM
L.A.
Steffenel
47
Conclusions
●
Les standards ATM ont été crées par les télécoms. Un immense
travail a été réalisé pour intégrer dans ATM le plus possible de
technologies et conventions existantes en télécommunications
–
●
Plusieurs télécoms ont mis en place de grands réseaux ATM et
beaucoup d'implémentations DSL utilisent ATM
–
●
ATM a échoué à être largement répandu en tant que technologie
LAN à cause de sa grande complexité
La plupart des bonnes idées d'ATM ont été reprises dans
MPLS, un protocole de niveau 2 de commutation de paquets
–
L.A.
Steffenel
résultat : ATM est une technologie assez (trop) complexe
MPLS a la possibilité de transmettre des paquets de longueur
variable, mais il n'atteint pas le même niveau de définition et de
garantie de qualité de service (QoS) que l'ATM
48

Les WANs et ATM

Transcription

Documents pareils

caoutchouc vulcanisé

Les Réseaux GSM et les différents générations

levé du préavis de grève 9 4 14

OffreDeStage2017

mal à en grincer des dents

Spondylarthrite ankylosante et atteinte de l`articulation temporo

Programmation des Applications Réparties Parsers XML – DOM et

ZH: Horloge digitale

internet, tv - Orange Réunion