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NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER

NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS Chapitre 1 : Protocoles MPLS sur Réseaux WDM 1.1. Introduction : Les techniques employées dans les cœurs de réseaux et les backbones ont subi une grande évolution jusqu'à l'arrivée de la normalisation du protocole MPLS et son développement. Ces réseaux IP/MPLS sont capables de s'adapter aux besoins de forte croissance de l'internet en faisant face aux grandes exigences du trafic professionnel. 1.2. Évolution d’IP vers MPLS Le protocole IP est employé en grande partie dans les applications réseaux par les utilisateurs. Au milieu des années 90, il y a eu une augmentation importante de la taille des réseaux, du trafic et l’apparition de nouveaux besoins comme les applications multimédias. Pour transporter les paquets à travers un réseau IP, les routeurs analysent l’adresse de destination dans l’entête avant de les envoyer sur la bonne interface de sortie. Ce processus s’appelle le routage IP et il est réitéré chaque fois que les paquets arrivent sur un routeur. Un réseau IP fonctionne dans un mode non connecté car les paquets constituant un message peuvent emprunter des chemins différents (voir Figure 1.1). Le processus de routage prend beaucoup plus de temps et consomme énormément de ressources au niveau de routeur. Figure 1.1 Réseau IP en mode non connecté Cours dispense par ZAME Daniel NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS Il est nécessaire de trouver une méthode plus efficace pour le routage des paquets. C’est la nouvelle technologie appelée MPLS qui a été mise au point (voir Figure 1.2). Son principe de base va être de reprendre les avantages du routage IP et les avantages de la commutation afin de répondre aux besoins de fiabilité et de disponibilité. MPLS est une norme de protocole proposée par l’IETF, l’organisme de normalisation d’Internet pour l’ensemble des architectures et des protocoles de haut niveau. L’idée a été de proposer une norme commune pour transporter des paquets IP sur plusieurs types de réseaux commutés. Il peut s’agir de n’importe quel type de trame de niveau 2 à partir du moment où une référence peut y être incluse. Cette référence est le label utilisé par le protocole MPLS. Avant de traverser un réseau MPLS, il faut d’abord déterminer un chemin à suivre pour aller du nœud d’entrée (Ingress) vers le nœud de sortie (Egress). Par la suite, les données vont être transférées sur le réseau en suivant le chemin prédéterminé. Pour acheminer les paquets utilisateurs, les nœuds utilisent des labels. A un label d’entrée, correspond un label de sortie et une interface de sortie. Leur succession définit le chemin suivi par l’ensemble des paquets appelé LSP. Les tables de commutation sont calculées à partir d'informations provenant des protocoles de routage IP et celles du protocole de signalisation LDP. MPLS peut être considéré comme un protocole apportant à IP le mode connecté. Figure 1.2 : Réseau MPLS en mode connecté Cours dispense par ZAME Daniel NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS 1.3. Technologie MPLS : MPLS traite la commutation en mode connecté (basé sur les labels); les tables de commutation étant calculées à partir d’informations provenant des protocoles de routage IP ainsi que de protocoles de contrôle. objectif initial était d’accroître la vitesse du traitement des datagrammes dans l’ensemble des équipements intermédiaires A l’origine, MPLS a été conçu pour améliorer l’efficacité du traitement des paquets dans les routeurs. Au lieu d’être analysés a` chaque routeur traversé, les paquets sont analysés une seule fois a` l’entrée du réseau et acheminés sur une route prédéfinie grâce a` un système d’étiquettes. Le protocole MPLS se base sur ce paradigme de commutation d’étiquettes (labels). Les motivations  Intégration IP/ATM  Création de VPN  Flexibilité : possibilité d’utiliser plusieurs types de media (ATM, FR, Ethernet, PPP, SDH).  Differential Services (DiffServ)  Routage multicast Contrairement à IP, MPLS permet de séparer les fonctions de routage et d’acheminement de paquets. L’idée de MPLS est de rajouter un label de couche 2 aux paquets IP dans les routeurs frontières d’entrée du réseau. Le réseau MPLS va pouvoir alors créer des chemins virtuels ou LSP (Label Switching Path) comme le montre la Figure 1.3. Ces LSP déﬁnissent une route de bout en bout par une concaténation de labels. A l’entrée du réseau MPLS, le label est rajouté´ a` l’entête IP par le routeur frontière LER (Label Edge Routers) puis il est retiré´ par un autre routeur frontière a` la sortie du réseau MPLS, ce qui permet de retrouver le paquet Cours dispense par ZAME Daniel NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS IP original. Les routeurs du cœur de réseau, appelés LSR (Label Switching Routers), routent les paquets de proche en proche par commutation de labels, sans utiliser les adresses IP. Figure 1.3: Réseau MPLS L’avantage majeur du protocole MPLS est qu’il permet un routage particulier pour chacun des LSP, appelés aussi tunnels MPLS, et donc permet d’associer un chemin (qui peut être différent du plus court chemin) a` chaque groupe de ﬂots considérés. La granularité´ du choix des routes est donc améliorée, ce qui permet une meilleure gestion de la QoS et surtout une ingénierie de traﬁc plus aisée. Mais les avantages de MPLS ne s’arrêtent pas a` ces améliorations, MPLS permet aussi la création de réseaux privés virtuels VPN (Virtual Private Network) et est interopérable avec n’importe quelle couche de niveau 2. Il est possible aussi de déployer un réseau IP/MPLS sur des infrastructures sous-jacentes hétérogènes (SDH, Ethernet, ATM, WDM,...). 1.3.1. Définition et principes 1.3.1.1. Définition : Multiprotocol Label Switching (MPLS) est un mécanisme de transport de données basé sur la commutation de labels (des étiquettes), qui sont insérés à l’entrée du réseau MPLS et retirés à sa sortie. Cours dispense par ZAME Daniel NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS Un domaine MPLS est composé de deux sortes de routeurs : les LSR et les ELSR. Les LSR sont les routeurs de cœur capables de supporter le MPLS et les ELSR sont des routeurs permettant de faire la transition entre le domaine MPLS et les autres réseaux par exemple les clients IP. La figure suivante montre en détail le rôle des différents composants du réseau MPLS : Figure 1.4: Principe de la commutation de label LSR : C’est un routeur de cœur du réseau MPLS qui effectue la commutation sur les labels et qui participe à la mise en place du chemin par lequel les paquets sont acheminés. Lorsque le routeur LSR reçoit un paquet labélisé, il le permute avec un autre de sortie et expédie le nouveau paquet labélisé sur l'interface de sortie appropriée. Le routeur LSR, selon son emplacement dans le réseau MPLS, peut jouer plusieurs rôles à savoir : exécuter la disposition du label (appelé déplacement), marquer l'imposition (appelée poussée) ou marquer la permutation en remplaçant le label supérieur dans une pile de labels avec une nouvelle valeur sortante de label. ELSR : Il s’agit d'un routeur d’accès au réseau MPLS qui gère le trafic entrant dans le réseau MPLS et possédant à la fois des interfaces IP traditionnelles et des interfaces connectées au réseau MPLS. Ce routeur ELSR d'entrée, exécute les fonctions de l'imposition de label et de l’expédition d'un paquet à destination du réseau MPLS. A la sortie du réseau MPLS, il exécute les fonctions de déplacement (disposition) de label et la transmission de paquet IP au destinataire. LSP : C’est un chemin pour un paquet de données dans un réseau basé sur MPLS ou une séquence de labels à chaque nœud du chemin allant de la source à la destination. Les LSP sont établis avant la transmission des données ou à la détection d’un flot qui souhaite traverser le réseau. Il est unidirectionnel et le trafic de retour doit donc prendre un autre LSP. Cours dispense par ZAME Daniel NORMES ET PROTOCOLES DE TRANSMISSION (MPLS sur WDM, SDH) POLYTECHNIQUE –MASTER 1 RTS FEC : Il représente un groupe de paquets ayant les mêmes propriétés. Tous les paquets d'un tel groupe reçoivent le même traitement au cours de leur acheminement. Dans le réseau MPLS, la transmission de paquets s’effectue par l’intermédiaire de classes d’équivalence FEC. Contrairement aux transmissions IP classiques, un paquet est assigné à une FEC une seule fois lors de son entrée sur le réseau. Les FEC sont basés sur les besoins en termes de service pour certains groupes de paquets ou même un certain préfixe d'adresses. LDP : C’est un protocole permettant d'apporter aux LSR les informations d'association des labels dans un réseau MPLS. Il est utilisé pour associer les labels aux FEC pour créer des LSP. Les sessions LDP sont établies entre deux éléments du réseau MPLS qui ne sont pas nécessairement adjacents. Il construit la table de commutation des labels sur chaque routeur et se base sur le protocole IGP pour le routage. Upstream and Downstream : Ce sont les deux modes de distribution des labels uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-1-protocoles-mpls-sur-wdm.pdf