1 / 64

les réseaux Internet: de nouveaux challenges pour les optimiseurs

les réseaux Internet: de nouveaux challenges pour les optimiseurs. Eric Gourdin, Adam Ouorou, France Telecom division R&D. JFRO, 23 juin 2006. Sommaire. 0. Introduction Les télécoms: un environnement en constante évolution La R&D de France T é l é com Un réseau fédérateur: l'Internet

kelli
Télécharger la présentation

les réseaux Internet: de nouveaux challenges pour les optimiseurs

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. les réseaux Internet:de nouveaux challenges pour les optimiseurs Eric Gourdin, Adam Ouorou, France Telecom division R&D JFRO, 23 juin 2006

  2. Sommaire 0 • Introduction • Les télécoms: un environnement en constante évolution • La R&D de France Télécom • Un réseau fédérateur: l'Internet • Les anciens et les nouveaux problèmes • Quelques « nouveaux » problèmes dans les réseaux Internet 1 2 3 4

  3. France Télécom Quelques chiffres: • Chiffre d'affaires: 49 milliards d'euros • Effectifs: 200 000 personnes Quelques dates: • 1997: ouverture du capital de France Télécom SA • 1er janvier 1998: ouverture à la concurrence • Mars 2000 à 2002: éclatement de la "bulle Internet" • Septembre 2004: France Télécom devient une entreprise privé • 1er juin 2006: lancement de la marque unique Orange

  4. France Télécom division R&D(ex-CNET) Quelques chiffres: • 4 200 chercheurs, techniciens et ingénieurs (dont 250 doctorants et post-doctorants) • 17 implantations dans le monde • 1.5 % des investissements consacrés à la R&D La RO à France Télécom • Un pôle de recherche: OptimOR • Env. 30 personnes (dont 12 doctorants) • Domaines: optimisation des réseaux fixes (cœur et collecte, transport IP, Ethernet, transmission SDH, Optique, WDM,…), mobiles et radio (GPRS, UMTS, Wifi, WiMax,…)

  5. les problèmes "classiques" • le problème de multiflot (multicommodity flow problem) • routage des demandes dans le réseau • conservation de flot + contraintes de capacités • en général, routage "continu" = plusieurs chemins par demande • nombreux cas de "sécurisation" (route de backup en cas de panne) • le problème de synthèse de réseau (network design) • conception d'un réseau à cout minimal (ajout de capacités) • contient le multiflot en sous-problème • le problème de localisation (location problem) • localisation d'équipement pour raccorder des clients

  6. IPv6 Security GigaEthernet Réseau IP 1 2 3 Transaction systems Service platforms • Physical networks / • transport 1 Cinq ruptures technologiques majeures qui permettent la révolution de l'opérateur intégré : 14 domaines d’expertise La mobilité partout 3 Le Haut Débit partout 2 Wifi, Wimax, Bluetooth Electromagnetisme Image XDSL Gigathernet Des plates-formes informatiques sur réseaux ouverts 5 Terminaux multi-accès innovants 4 Terminaux Passerelles domestiques Technologies du son Web services et Intermediation Commerce électronique Messagerie instantanée Connaissance du client

  7. l'Internet, qu'est-ce-que c'est ? • Un protocole très simple (IP) permettant l'interconnexion de réseaux • A la base, une seule exigence: la connexité ! (1969) • Un succès considérable avec l'apparition du Web (1991) • L'Internet s'est imposé comme le réseau incontournable pour les communications du futur CONSEQUENCES: • Protocole initial pas adapté pour le traitement d'applications temps-réels, pour la QoS,… • Mauvaise maitrise des flux de trafic • Fortes variations et incertitudes sur le trafic

  8. l'Internet, qu'est-ce-que c'est ? Source: www.caida.org

  9. Autonomes System (AS) BGP router IGP router l'Internet: beaucoup de questions comment s'interconnecter ? quelles architectures ? quels routages ? quels trafics ?

  10. les "nouveaux" problèmes • le problème de multiflot (multicommodity flow problem) • avec contraintes de delais, de QoS,… • avec contrainte de routage IGP (plus-court-chemin) • avec demandes multicast • le problème de synthèse de réseau (network design) • avec incertitude sur la demande • avec prise en compte de la couche transport (optique) • le problème de localisation (location problem) • avec trajectoire (multi-période)

  11. 1 • Les problème de routage • Collaboration avec W. Ben Ameur, O. Klopfenstein

  12. 2 1 2 1 2 3 2 1 1 Les problème de routage • Routage "classique" dans l'Internet base sur la notion de plus-court-chemin (RIP, OSPF, IS-IS) • Principes: • L'administrateur réseau affecte des poids aux liens • Les routeurs calculent un plus-court-chemin pour chaque destination • Le trafic est écoulé sur ce plus-court-chemin

  13. 25% 25% 50% 25% 75% 50% 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 1 1 1 1 Les problème de routage • Nombreuses variantes: • plus-court-chemins multiples: protocole ECMP

  14. Les problème de routage • MPLS (Multi-Protocol Label Switching): • Permet de router "librement" les demandes • Principes: • L'administrateur réseau défini un chemin par demande • LSP = Label Switched Path 3→(5,3) 1 B D 3 2 1 2→ F→(3,1) F A 3 2 2 4 E C 1 5→(2,4)

  15. 25 Mb/s 75 Mb/s 2 50 Mb/s 5 50 Mb/s 1 100 Mb/s 100 Mb/s 1 1 5 1 5 5 Les problème de routage • MPLS (Multi-Protocol Label Switching): • → Plus de souplesse que plus-court-chemins B D MPLS F A E C B D IGP: plus-court chemins F A E C

  16. 2 b d b d 1 2 1 f 1 1 a f a 1000 2 1 b d 1 e 1000 c 2 e c 1 Plus-court chemins multiples f Chemins multiples a 1 b d 1000 3 b d e c 1 2 Plus-court chemins f 1 a f 1 1 a 2 2 e c e c 2 Chemins uniques Plus-court chemins uniques Les problème de routage • Nombreuses stratégies de routage !!!

  17. 2 1 2 1 2 3 2 1 1 Les problème de routage • Contraintes du modèle: • routage d'une demande sur un unique chemin → variable de routage {0,1}: multiflot entier • existence d'une métrique → problème inverse

  18. Les problème de routage • Différents problèmes imbriqués: • P1 : Avec quelle métrique réaliser un plan de routage donné ? • P2: Dans un réseau IP donné, comment router les demandes de manière à utiliser "au mieux" les ressources ? • P3: Comment concevoir un réseau IP à cout minimum sachant que les demandes seront routées sur des pcc ?

  19. 2 1 2 tk 1 2 3 2 1 1 Les problème de routage • Quelques notations: • Graphe orienté G = (V,A) ou non- orienté G = (V,E) • Métrique ou poids sur les arcs a = (i,j): wa = wij • Ensemble de demandes K • Une demande k  K = triplet (o(k),d(k),tk) • Ensemble des chemins simples entre o(k) et d(k): Pk d(k) o(k)

  20. Les problème de routageP1 : Avec quelle métrique réaliser un plan de routage donné ? • → Le problème d'inférence de métrique IGP • → existe-t-il une metrique IGP telle que chaque chemin soit un unique plus-court-chemin ?

  21. P1.1 P1.2 Les problème de routageP1 : le problème d'inférence de métrique IGP • 2 modèles pour le problème P1: O(m) var O(n2 x |Pk|) cst O(m+n3) var O(n2 x m) cst

  22. Les problème de routageP1 : le problème d'inférence de métrique IGP • problèmes test: • Réseaux en grille s x s • Nombre de nœuds n = s x s • Nombre d'arêtes m = 2 s x (s-1) • Nombre de demandes k = 2 x s • Solveur: • Xpress-MP

  23. Les problème de routageP1 : le problème d'inférence de métrique IGP

  24. Les problème de routageP1 : le problème d'inférence de métrique IGP

  25. 3 3 1 2 3 3 1 1 3 3 1 2 1 1 1 2 3 1 4 4 4 1 1 2 Les problème de routageP1 : Avec quelle métrique réaliser un plan de routage donné ? • Solution:

  26. Single path Routing Problem (QoS objective) rek {0,1} , Z real Single paths Compatibility cut Shortest path Problem (metric search) we1 Single shortest path routing Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS Z : minimum remaining capacity rek : equal to 1 if commodity k is routed on edge e.

  27. Single path routing Problem Shortest path problem (metric search) Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS Problème maitre : monoroutage Ce: capacité de l'arête e E. tk: volume de la demande k  K.

  28. Single path routing Problem Shortest path problem (metric search) Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS Sous-problème : inférence de métrique (rek)e: solution de (mono-)routage de la demande k ( input) we : valeur de métrique IGP sur l'arête e ( output) qk : gap entre longueur du chemin donne par (rek)e et chemin q.

  29. c e c x b a d b a b e c a Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS

  30. Volume demande k sur chemin p Trafic ou flot sur l'arête e Capacité résiduelle minimale Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS • → Comment modéliser (macroscopiquement) la QoS ?

  31. Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS b • Maximiser la capacité résiduelle • minimale • Une certaine vision de la robustesse • Minimiser la somme des • charges • Fonction convexe (Kleinrock) • Linéarisation (Fortz&Thorup) a d z c Cout Capacité

  32. Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS • Quelques effets pervers… • Petit exemple: une demande (a,b,1), 10 chemins 10 3 2 2 a b 1

  33. Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS • "Vrais" critères • Critères "QoS": • Délais de bout-en-bout, perte de paquets, congestion, gigue,… • Critères "Gestion des ressources": • Utilisation de ressource rares, préserver des capacités pour les pannes, • Pics de trafic, robustesse face aux incertitudes • Absorber les fluctuations de trafic (homogène ou non),…

  34. Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS • Quelques modèles (agrégés, macroscopiques,…) • "Classiques" • Minimisation d'un "cout de routage" • Minimisation d'une fonction de délais • Fonction plus générale (Mo&Walrand) • Cas particulier  = 2 • Cas particulier  = 

  35. 10 3 2 2 a b 1 Les problème de routageP2 : routage IGP qui maximise la QoS • Notion de QoS (Quality of Service) • Petit exemple (suite): fonction générale

  36. 2 • Les problème de routage multicast • Collaboration avec Ph. Chrétienne, P. Fouilhoux, F. Sourd, N. Faure (thèse)

  37. 5 Les problème de routage multicast • services unicast: entre 2 points du réseau • services multicast : entre plus de 2 points du réseau • Point-à-multipoint ex: radio, television sur IP (MaLigne TV) • Multipoint-à-multipoint : all the nodes can interact ex: visioconférence

  38. 1 Les problème de routage multicast • services unicast: entre 2 points du réseau • services multicast : entre plus de 2 points du réseau • Point-à-multipoint ex: radio, television sur IP (MaLigne TV) • Multipoint-à-multipoint ex: visioconférence Arbre multicast ≈ arbre de Steiner

  39. Les problème de routage multicast • Différents problèmes imbriqués: • P1 : Comment construire un arbre multicast à cout minimum ? • → Arbre de Steiner • P2: Comment placer "optimalement" k arbres de Steiner ? • P3: Comment regrouper "optimalement" des arbres de Steiner ?

  40. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • 1 nœud source • m groupes multicasts • p arbres multicasts (p << m) 3 groupes multicasts nœud source • Objective: minimiser la bande passante gaspillée

  41. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • p = 1 (un arbre multicast) • 5 unités de bande passante gaspillées !

  42. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • p = 2 (deux arbres multicasts) • 2 unités de bande passante gaspillées !

  43. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast clients a 1. Regrouper les sessions b c source d 2. Construire les arbres e f

  44. sessions clients c a B a e a c Ve b d b R c d c f a d N d e e Vi e c J f f Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast Graphe bi-partie

  45. clients a b c d e f Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast

  46. sessions clients c a B a e a c Ve b d b R c d c f a d N d e e Vi e c J f f Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast

  47. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • Modèle 1: partitionnement d'arêtes + no de clusters I : Clients J : Sessions E : Arêtes a B xik = 1 si client i dans le cluster k yjk = 1 si session j dans le cluster k Ve b R c N d e Vi f J • Induit une couverture des nœuds (clients, sessions)

  48. Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • Modèle 1: linéarisation k i j k k i j • Partitionnement des sessions

  49. k Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast • Modèle 2: partitionnement de sessions + no de cluster k i j

  50. Modèle 3: partitionnement de sessions + pas de no de cluster Les problème de routage multicastP3 : regrouper optimalement des arbres multicast I : Clients J : Sessions E : Arêtes a B zaR = 1 si on ajoute l'arete entre a et R Ve b R c xRN = 1 si sessions R et N dans le meme cluster N d e Vi f J f

More Related