(Réseau multi-service) Constantine Algérie télécom

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTRE DE L’ENSEINEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHEECHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MENTOURI CONSTANTINE
FACULTE DES SCIENCE DE L’ENGENIEUR
DEPARTEMENT D’ELECTRONIQUE
Licence professionnelle
<<Réseaux et télécommunication>>
RAPPORT DE STAGE
IP/MPLS
IP / (Multi-Protocol Label Switching)
Présenté par
GUIDOUM NOUH
Encadré par
Mr: BENARIBA: IGE
Tuteur : Mr BENHABILES
Mr: GHERNOUG: IGE
Stage effectué à : centre RMS (Réseau multi-service) Constantine Algérie
télécom
Promotion 2013
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont participé de différentes
façons à la réussite de mon stage et plus particulièrement les personnes que
je cite ci-dessous.
L'équipe d’Algérie Télécom et plus précisément monsieur GHERNOUG et
monsieur BENARIBA qui m'ont conseillée et ont répondu régulièrement à mes
questions tout au long de mon stage.
Monsieur GUIDOUM, Directeur de centre Multi Service d’Algérie Télécom qui
a bien voulu m'accueillir comme stagiaire dans le centre et s'est montré très
disponible pour répondre à mes questions.
Monsieur BENHABILES , mon maître de stage, qui a su m'encourager et me
guider tout au long de mon stage
1
Sommaire
Remerciement…………………………………………………………………………………………..……1
Chapitre 1 : introduction sur les réseaux IP traditionnelles……………………………3
Chapitre 2 : présentation de centre RMS Constantine………………………..…………3
1.
2.
3.
4.
Introduction………………………………………………………………………………………………..3
Présentation du centre RMS ……………………………………………………………………….4
Services proposés par centre RMS……………………………………………………………….4
Les routeurs RMS ……………………………………………………………………………………….5
 Routeur CORE T320.........................................................................…...5
 Routeur EDGE M40e…………………………………………………………………………..…5
Chapitre 3 : ETUDE technique MPLS .............................................................…...6
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Définition …………………………………………………………………………………..……………….6
Architecture d’un réseau MPLS …………………………………………………………………..6
Classes d’équivalence………………………………………………………………………………….7
Principe de commutation d’étiquette …………………………………………….………….8
Format de l’étiquette ……………………………………………………………………………….10
Distribution d’étiquette …………………………………………………………………………….10
 Protocole de distribution……………………………………………………………..………11
 Mode de distribution..........................................................................…...12
Chapitre 4 : conclusion générale………………………………………………………………….13
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Chapitre 1 : introduction sur les réseaux IP traditionnels
Au cours de ces dernières années, les réseaux IP représentent désormais
une part importante des infrastructures de télécommunications, supportant un
grand nombre de service avec leurs contraintes de disponibilité telles que les
applications distantes, la voix et données multimédia. Malgré la flexibilité et la
simplicité de mise en œuvre des réseaux IP, les traitements récurrents
effectués par les routeurs sont coûteux en temps et en ressources machines.
En effet, dans un réseau IP classique, le routeur décide, en fonction de l’adresse
de destination contenue dans l’en-tête d’un paquet, s’il doit l’envoyer vers un
des sous-réseaux directement ou vers lequel des routeurs voisins il doit le faire
suivre. Pour prendre cette décision, il utilise le contenu de sa table de routage.
Cette table associe à des adresses de réseaux et de sous-réseaux, ou plus
généralement à des préfixes d’adresses IP, le prochain routeur sur le chemin
menant vers le réseau de destination. Ce préfixe pouvant être de longueur
variable et dans n’importe quelle position dans la table de routage, le routeur
doit examiner l’ensemble de la table de routage pour pouvoir décider quelle
est l’entrée de la table correspondant le mieux à l’adresse de destination du
paquet. Ce traitement est relativement coûteux en termes de temps et de
ressource vu le nombre d’adresse possibles et la croissance continue du trafic
IP. Les réseaux IP peuvent aussi souffrir d’incidents susceptible de réduire leur
disponibilité, tels que la congestion, les pertes de liens de transmission.
Chapitre 2 : présentation du centre RMS Constantine
1. Introduction
Tout le monde s’accorde pour dire que les télécommunications vont connaître
de nouveau une grande révolution dont l’instigatrice est la prochaine
génération de réseau.
Le réseau multiservice d’Algérie Télécom entre dans la gamme de réseau de
des technologies de pointe pour offrir de nouveaux services sophistiqués
(conférence audio/video, transmission voix/données, télévision par câble,
internet haut débit…) et d’augmenter les recettes tout en réduisant leur
dépense d’investissement et de leurs coûts d’exploitation.
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2. Services proposés par RMS
LE réseau multiservices propose de nouveaux services tels que :
1. Services de voix sur ip: une option ip trunking du softswitch surpass hiE
fournit un service vocal de qualité.
2. Service de données : le backbone est dimensionné pour acheminer le
trafic adsl.
3. X.25 : pour transporter le trafic X.25 les routeurs contiennent des
interfaces ATM/STM-16.
4. Services VPN : les routeurs du backbone supportent les différents types
de VPN.
5. Diffusion Télévision : Avec la technologie multicast, les routeurs
diffuseront des signaux de télévision sur IP vers plusieurs destinations.
Présentation du centre RMS (Réseau Multi Service)
Les nœuds primaires comprennent la fonctionnalité CORE, mais aussi la
fonctionnalité EDGE est implémentée.
Les interconnections entre les routeurs CORE seront réalisés en utilisant le
réseau SDH d’Algérie Télécom de STM_16 varie en fonctions du trafic.
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En fonction de ce dernier, le réseau IP/MPLS offre aussi les possibilités
d’élargissement ultérieur grâce à des modules additionnels qui serviront à
connecter de nouveaux routeurs EDGE.
2. Les routeurs RMS
 Routeur CORE T320
Le routeur JUNIPER T320 est basé sur la technologie MPLS. Il fonctionne avec
le logiciel JUNOS pour gérer les protocoles de routages, trafic engineering. Il est
constitué d’interfaces hautes vitesses pour les applications réseau, ISP
(Internet Service Provider).
Le routeur T320 est constitué de 8 FPC (Flexible Pic Concentrator) installés
verticalement à l’avant du routeur et qui sont numérotés de 0 à 7. Chaque FPC
contient un élément d’acheminement de paquets qui reçoit les paquets à la
destination appropriée
Image réelle du routeur T320
Le routeur T320peut supporter 160 Gigabits/s en full duplex
Fonctions T320
1. Changer les labels des paquets entrants selon leur destination
2. Protocoles de routage (BGP, OSPF, ISIS….)
3. La liaison avec le backbone optique d’Algérie Télécom
 Routeur EDGE M40e
Les routeurs M40e utilisent le même système d’exploitation JUNOS que les
routeurs de série T et soutiennent les fonctionnalités des protocoles IP/MPLS
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Image réelle du routeur M40e
Fonctions M40e
1. Ajoute des labels pour les paquets entrants, protocole MPLS
2. Protocoles de routage (BGP, OSPF, ISIS…)
Chapitre 3 : ETUDE technique MPLS
1. Définition :
MPLS (Multi Protocol Label Switching) : est un mécanisme de transport de
données qui envoi des informations de manière labélisée. Son rôle principale
est de combiner la puissance de la commutation avec la flexibilité du routage
pour :
1. Améliorer les performances du réseau ip
2. Accélérer la transmission des informations au sein d’un backbone ip
MPLS est présenté comme un protocole de niveau 2.5 dans le modèle OSI
2. Architecture d’un réseau MPLS
Un réseau MPLS est constitué de deux sortes de routeurs : les LERs (label
edge routers) et les LSRs (label switch routers). Les LER sont des routeurs
permettant de faire la transition entre le domaine MPLS et les autres réseaux,
par exemple, les clients IP. Les LERs sont alors des routeurs de périphérie qui
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marquent le trafic à l’entrée du réseau MPLS. Ils encapsulent les datagrammes
d’un protocole spécifique (par exemple, IP) dans des datagrammes MPLS. Cette
encapsulation consiste à ajouter une étiquette dépendant de la destination, de
la nature et de la priorité du trafic. Les LER trient alors les datagrammes
entrants dans le réseau MPLS selon les priorités associées à leurs charges et le
type d’application dont ils proviennent en leur affectant des étiquettes pour
qu’ils soient acheminés. Ces étiquettes sont enlevées par les LER du coté
destinataire, une fois que les datagrammes quittent le réseau.
Architecture d’un réseau MPLS
3. Classes d’équivalence
Dans les réseaux MPLS, les paquets sont mis dans des classes d’équivalence
appelées FEC (forwarding equivalence class). Un paquet est affecté à une FEC
une seule fois lorsqu’il accéde au réseau. Une étiquette de taille fixe lui est
alors affectée pour indiquer la FEC à laquelle il appartient. Donc une FEC décrit
un ensemble de paquet qui bénéficiera du même traitement dans le réseau.
Cette FEC peut regrouper tous les paquets dont la destination correspond à un
même préfixe dans la table de routage. Elle peut aussi regrouper tous les
paquets qui sortiront du réseau par un même routeur de sortie. Chaque FEC est
mise en correspondance avec une information du type saut suivant. Pour les
sauts suivants au sein du réseau MPLS. L’en-tête de niveau supérieur ne sera
plus analysée, et seule l’étiquette d’entrée sera utilisée comme un index dans
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une table qui indique le saut suivant et l’étiquette de sortie. Cela offre
l’avantage de mieux agréger les paquets et de réduire le trafic de contrôle dans
le réseau.
4. Principes de commutation d’étiquettes
La commutation d’étiquette est le principe de base de la technologie MPLS.
Elle permet de réduire considérablement le coût de la recherche dans les tables
de routage d’un réseau IP. En effet, chaque équipement interne au cœur de
réseau effectue une seule fois la recherche pour créer un chemin, en fonction
de certains critères par exemple l’adresse de destination du paquet.
Les décisions de relayage par les équipements se font en se basant sur
l’étiquette ajoutée au paquet. Tous les paquets comportant la même étiquette
sont traités de la même manière par les commutateurs d’étiquette. Ils
subissent le même traitement de relayage et suivent le même chemin jusqu’à
la sortie du réseau à commutation d’étiquette. Les équipements disposent
d’une table de commutation contenant, pour chaque étiquette entrant,
l’interface de sortie et une étiquette sortant. Une même étiquette peut être
associée à des paquets ayant une adresse de destination correspondant à un
préfix d’adresse différents dans la table de routage IP mais qui empruntent le
même chemin dans le nuage MPLS. Cela permet de réduire d’une manière
significative la taille des tables de commutation MPLS et la signalisation
nécessaire à l’établissement des chemins. Ainsi, les trafics peuvent être agrégés
plus efficacement. Il est à noter que l’étiquette entrante représente pour un
LSR, non seulement le prochain saut mais aussi la qualité de service avec
laquelle le paquet sera servi. Lorsqu’un LSR applique une étiquette de sortie,
cela revient à demander au LSR suivant d’utiliser les paramètres qu’ils ont
préalablement négociés pour cette étiquette. Lorsque les tables de
commutation sont pleines, les couples étiquette entrante/étiquette sortante
représentent pour chaque classe d’équivalence (FEC) connue dans le réseau, un
chemin ou circuit virtuel (LSP). Chaque chemin ou LSP est défini pour une FEC
donnée ou pour un ensemble de FECs
Dans les réseaux IP classiques, lorsque le maillage augmente dans le réseau,
l’agrégation perd de son efficacité car les tables de routage contiennent de plus
en plus d’exception, par conséquent, elles sont donc de plus en plus
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volumineuses. Un des intérêts de la commutation d’étiquette est de permettre
l’agrégation des paquets en fonction du nœud de sortie du cœur de réseau. Et
non plus en fonction du sous-réseau de destination du paquet, comme c’est le
cas des réseaux IP. Bien qu’agrégés dans le domaine MPLS, dès leur sortie de ce
domaine, les paquets sont à nouveau traités comme des paquets IP
indépendants et leurs routes peuvent à nouveau diverger. L’agrégation se fait
donc localement sur la base d’informations locales au cœur du réseau, ce qui
garantit sa transparence aux réseaux voisins. La technique de la commutation
d’étiquette présente plusieurs avantages en apportant de nouvelles
fonctionnalités, importantes pour les opérateurs. Même si un réseau IP a
l’avantage de créer automatiquement des chemins pour les paquet, il lui
manque des fonctions de gestion plus avancées, comme le partage de charge
ou la possibilité de décider du routage en fonction de la classe de service, du
type de flux, etc….
La commutation d’étiquette, en plus d’être robuste aux pannes, permet la
mise en place de fonctions complexes puisque seuls les nœuds d’entrée du
réseau ont à en assumer la charge. En plus, avec la commutation d’étiquette,
les fonctions d’acheminement et de routage sont clairement séparées. Il est
alors possible d’une part d’implémenter la fonction d’acheminement dans du
matériel spécialement optimisé, d’autre part de déployer de nouvelles
fonctions de routage sans modifier le fonctionnement des routeurs.
Figure 6. Principe de commutation d’étiquette
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5. Format de l’étiquette
Une étiquette n’a de sens que localement entre deux équipements MPLS
adjacents et mappe le flux de trafic entre le LSR amont et LSR aval. L’étiquette
est un entier court (20 bits) qui permet d’identifier un chemin (LSP) et par
conséquent une destination donnée entre deux LSRs. La valeur de cette
étiquette et la signification qui lui est associée (le chemin) sont négociées entre
deux LSP voisins
La figure ci-dessous, décrit le format des étiquettes MPLS. L’entête MPLS
comprend 32 bits dont 20 sont utilisés pour l’étiquette. Le champ Exp (3 bits),
réservé pour des fonctions expérimentales, est principalement utilisé pour la
CoS (class of service) qui est actuellement la Qos
Figure 7. Forma d’étiquette
Un bit S indique la pile des étiquettes (imbrication des étiquettes). On peut
réaliser plusieurs actions sur l’étiquette à savoir (push, swap ou pop). Un
dernier champ, TTL (time to live), comporte 8 bits et a la même signification
que pour le protocole IP c’est-à-dire le nombre de sauts possible avant la
destruction du paquet ce qui a pour but de purger le réseau des paquets qui
n’arrivent pas à être acheminés. L’empilement des étiquettes permet en
particulier d’associer plusieurs contrats de service à un flux au cours de sa
traversée du réseau MPLS et d’autoriser plusieurs niveaux hiérarchiques des
réseaux.
6. Distribution d’étiquettes
Nous avons vu précédemment que les équipements LSR se basent sur les
étiquettes MPLS pour commuter les datagrammes. Les LERs et LSRs doivent se
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mettre en accord sur les traitements associés à chaque étiquette. En effet,
nous avons vu comment et sur quels principes les paquets MPLS étaient relayés
sur la base de l’étiquette se trouvent au sommet de la pile d’étiquette. Il reste à
expliquer comment les LSR d’un nuage MPLS se mettent en accord sur le sens à
attribuer aux étiquettes: c’est ce que l’on appelle la distribution d’étiquette.
Dans les sections suivantes, on va discuter les différents protocoles et modes
de distribution.
 Protocoles de distribution
Deux protocoles permettent principalement de distribuer les étiquettes dans
les réseaux MPLS : le protocole LDP (Label Distribution Protocol) et le protocole
RSVP-TE (Reservation Protocol-Tunel Extension). Ces protocoles sont utilisés
lorsque les paquets sont étiquetés, que ce soit dans un contexte de trafic
Internet avec une commutation ou dans des environnements de type VPN
MPLS où les réseaux privés virtuels sont construits grâce au MPLS. Pour le
premier cas, une fois la route explicite du tunnel déterminée, RSVP-TE est
utilisé pour établir le tunnel. Le protocole RSVP-TE effectue principalement
quatre fonctions : il assure le routage le tunnel le long de la route explicite, il
effectue un contrôle d’admission local, pour s’assurer que les contraintes
(bande passante, groupes administratifs) sont bien respectées, il réserve la
bande passante et enfin il distribue les étiquettes et entraine une mise à jour
des tables MPLS en transit et des tables IP en tête du tunnel. Ce protocole est
utilisé par la technologie GMPLS puisqu’elle doit séparer le plan de
signalisation (les informations de contrôle relatives aux VPNs) du plan de
données échangées.
Le protocole LDP fonctionne sur le modèle des protocoles de routage. Il
utilise la table de routage générée pour construire les tables de commutation
MPLS. Il établit automatiquement pour chaque FEC un chemin LSP entre les
routeurs d’entrée et le routeur de sortie du réseau (celui par lequel les paquets
IP appartenant à cette classe d’équivalence quitte le nuage MPLS). Il offre
différents modes de distribution et de conservation des étiquettes, ce qui lui
permet de s’adapter à différentes utilisations. Il gère en outre les traitements
nécessaires à la compatibilité avec les commutateurs ATM (asynchronous
transfert mode). Il assure principalement les fonctions suivantes : la gestion du
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voisinage, l’établissement des sessions LDP et la négociation des paramètres de
fonctionnement et enfin l’échange des associations étiquette/FEC (binding) et
plus généralement des informations de commutations. Le protocole LDP est
largement utilisé dans les réseaux MPLS.
 Mode de distribution
La façon dont un LSR décide d’attribuer une étiquette à un voisin donné
dépend de la configuration de LDP dans le domaine MPLS et de la négociation
préalable des paramètres entre les deux LSRs. Il y a différents types de modes
de distribution. La distribution étiquette peut être à l’initiative de LSR amont ou
du LSR aval, mais généralement elle se fait par le LSR aval. Pour le premier cas,
le LSR amont demande au LSR aval de lui attribuer une étiquette pour une FEC
donnée, il s’agit alors d’une distribution à la demande. Dans le second cas, on
parlera d’un mode de distribution non sollicité. Dans le cas de l’attribution à la
demande, le LSR amont découvre une FEC dans sa table de routage pour
laquelle il n’y a pas d’étiquette sortante alors qu’il dispose d’une ou plusieurs
étiquettes entrantes. Il demande alors au LSR identifié comme le prochain saut
pour la FEC concernée dans la table de routage d’attribuer une étiquette à
cette FEC. En revanche, le mode non sollicité correspond au cas où le LSR aval
prend l’initiative de l’attribution d’étiquette. C’est ensuite au LSR amont, celui
à qui l’étiquette est proposée, d’accepter ou de refuser l’étiquette en fonction
de ses besoin. Notons que les deux modes peuvent coexister dans le même
réseau. En effet, lorsque les tables de routage IP changent, il peut être
nécessaire de redemander une étiquette à un LSR dont on sait qu’il est le
prochain saut une FEC donnée.
Le mode de distribution peut aussi être indépendant ou ordonné. Dans le
mode indépendant, un LSR attribue une étiquette à toute FEC qu’il découvre
dans sa table de routage. Pour une FEC donnée, une étiquette sera proposée à
tous les voisins. Un LSR peut donc annoncer une étiquette en amont avant
d’avoir reçu l’étiquette en aval. Cette décision est prise indépendamment par
chaque LSR en se basant sur l’information de routage dont il dispose. Dans le
mode ordonné, un LSR vérifie, préalablement à toute attribution d’étiquette,
qu’il dispose d’une étiquette pour relayer les paquets correspondants à cette
FEC. Dans le cas contraire, si un chemin lui achemine les paquets MPLS, il
pourrait être amené à les détruire. C’est pourquoi en mode ordonné, un LSR
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annonce l’association étiquette/FEC, autrement dit un LSR n’attribue un paquet
à un voisin que s’il dispose d’un LSP déjà établi.
Chapitre 4 : conclusion générale
MPLS apporte des solutions à plusieurs problèmes rencontrés sur les réseaux
IP (débits, latence, qualité de service, sécurité), il est supporté par la plupart
des acteurs majeurs du monde d’internet et constitue une solution élégante
pour combiner IP et ATM/FRAME RELAY.
MPLS permet de déployer des services de VPN et peut être également utilisé
pour la gestion de trafic ingénierie afin d’optimiser les ressource de
communication et de trafic.
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