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Les GIGA-ROUTEURS

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Les GIGA-ROUTEURS

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  1. Les GIGA-ROUTEURS Franck PERRAUD Emmanuel WEISS Baptiste MERCIER

  2. Plan • Pourquoi les giga-routeurs? • Rappels IP - ATM • IP Switching - Tag Switching - Cell Tunneling • MPLS • Les giga-routeurs et l’optique • Exemple • Conclusion PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  3. Pourquoi les giga-routeurs??? • Augmentation du trafic et du débit IP (gigabit, 10 gigabit éthernet…) • routeur classique:100 000 paquets/s • giga-routeur: plus. centaines de M/s • QoS suivant la nature du flux: voix, données, multimédia sur IP, trafic base de données... PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  4. IP Routage de paquet Intervention au niveau 3 Flexibilité, implémentation simple, développement ouvert Supports hétérogènes Contrôle de flux dynamique avec peu de latence Pas de connexion à établir Limité en terme de performance IP - ATM ATM • Commutation de cellules • Intervention au niveau 2, simple • Orienté connections : difficultés d’implémentation, ouverture sur le réseau réduite • QoS, média continu • Multicast efficace PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  5. IP Switching Fonctionnement en plusieurs étapes : • 2 types de trafics : burst ou non-burst (rafale ou non) • Etablissement d’un circuit virtuel pour du trafic burst (flux) • Identification du flux, puis le commutateur IP instruit les commutateurs adjacents pour attacher (niveau 2) les données du flux identifié • Le trafic entre dans le commutateur ATM à l’intérieur du routeur • Le routage est fait à haute vitesse avec l’aide du hardware sur une commutation de niveau 2 par une mise en cache de la décision de routage PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  6. Composantes de l‘IP switching PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  7. Inconvénients de l‘IP switching • Ouvrir un flux pour des petites demandes de données ? • Beaucoup de travail pour identifier le type de trafic • Offre de la scalabilité seulement sur réseau ATM nécessité d’un tout-ATM PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  8. Tag switching • Méthode proposée par Cisco Co. • Evolution et un concurrent de l’IP Switching. PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  9. Avantages du Tag switching • Peut être implémenté sur des réseaux non-ATM • Démontre plus de performance en terme de scalabilité (ouverture réseau, capacité de développement, possibilité d’hétérogénéité) que l’IP Switching. • Les Tags peuvent être directement mappés dans l’entête d’ATM PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  10. Inconvénients du Tag switching • Plusieurs chemins vers la même destination ne sont pas possibles • Totalement inefficace pour les routeurs de point d’échange entre les backbones, où la demande en bande passante est très importante PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  11. Cell Tunneling • idée : transmettre les paquets bien eeeequ’étant en décision de routage. • Méthode basée sur la propriété de diffusion d’un bus ATM. PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  12. Cell tunneling (1/3) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  13. Cell tunneling (2/3) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  14. Cell tunneling (3/3) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  15. IP/Tag IP sur ATM Possible sur tous les environnement ATM Applicable seulement sur du trafic de type flux IP/Cell switching vs. Cell tunneling Cell tunneling • IP sur ATM • Possible sur tous les environnements ATM • Applicable sur tout trafic IP • Complémentaire de la commutation IP PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  16. IP/Tag Le routage s’effectue par paquet Tout le paquet doit être réassemblé pour transmettre IP/Tag vs. Cell - Routage Cell tunneling • Le routage s’effectue par paquet • La décision de routage est prise après la transmission des données sur les ports de sortie • Le paquet IP n’a pas besoin d’être ré-assemblé • Seule l’entête du paquet IP nécessite d’être reconstruite dans le paquet PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  17. MPLS MultiProtocol Label Switching • Objectifs: • utiliser une commutation de niveau 2 • Ne faire le traitement nécessaire à la recherche du chemin qu'une seule fois à l'entrée du réseau. • Comment? Attribuer à chaque paquet entrant dans le domaine MPLS un label qui décrit: • le chemin que doit emprunter le paquet dans le réseau. • le traitement que doit subir le paquet dans les routeurs Commutation de labels PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  18. M comme Multi-protocoles • Protocoles couche réseau • Protocoles couche liaison IPv6 IPv4 IPX MPLS PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 802.3 ATM Frame Relay PPP FDDI...

  19. FEC – Forwarding Equivalent Class classe d’un réseau MPLS destinée à rassembler des trafics ayant: • comme destination le même sous-réseau • les même exigences QoS (messagerie, voix sur IP…) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  20. Ingress Ingress Ingress LSP – Lable Switching Path • LSP = un chemin dans le réseau MPLS • un ensemble de routeurs d'entrée (ingress LSR) • un routeur de sortie (egress LSR) • un arbre multipoint à point depuis les routeurs d'entrée jusqu'au routeur de sortie • Défini pour une FEC Egress LSR C LSR E LSR B LSR A PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 LSR F LSR D LSP pour une FEC F

  21. Routeur MPLS Informations: 2 tables au lieu de 1 seule: • Routage: algos classiques (RIP, OSPF, BGP...) • Commutation: • permet un aiguillage des paquets de type ATM • générée à partir des tables de routage et des résultats des demandes de réservation de ressources (RSVP Ressource reSerVation Protocol) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  22. Algorithme de commutation • Lorsqu'un paquet arrive non étiqueté • on détermine sa FEC (Forwarding Equivalent Class)(en fonction du préfixe de routage qui lui correspond) • on lui associe un label • Lorsqu'un paquet arrive étiqueté • Une entrée dans la table de commutation indique • vers qu'elle destination • avec quel label • le paquet doit être transmis PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  23. Routage C A -> d, BB -> d, BD -> c, DE -> a, EF -> b, FX -> d, BY -> b, FZ -> a, E Exemple: Routage Routage E A -> a, CB -> a, CC -> a, CD -> a, CF -> a, CX -> a, CY -> a, CZ -> b, . Routage B A -> c, AC -> a, CD -> b, DE -> a, CF -> b, DX -> c, AY -> b, DZ -> a, C LSR C a d LSR E a LSR B a c b b Z c b a X LSR A c b Routage A B -> a, BC -> a, BD -> b, DE -> a, BF -> b, DX -> c, .Y -> b, DZ -> a, B d a c LSR D a b PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 Routage D A -> c, AB -> d, BC -> a, CE -> a, CF -> b, FX -> c, AY -> b, FZ -> a, C Routage B A -> b, DB -> b, DC -> a, CD -> b, DE -> a, CX -> b, DY -> c, .Z -> a, C b LSR F c Y

  24. L10 L5 L14 L19 Exemple: Commutation (LSP pour la FEC Z) Table BL4: (FEC E) C, L6 (FEC F) D, L7L3: (FEC X) A, L8 (FEC Y) D, L9L5: (FEC Z) C, L10 Table CL24:(FEC X) B, L3L25:(FEC Y) F, popL10:(FEC Z) E, popL14:(FEC Z) E, popL19:(FEC Z) E, pop Table A (FEC F) D, L11L8: (FEC X) A, pop (FEC Y) D, L12(FEC Z) B, L5 LSR C LSR E LSR B Z X LSR A Table E (FEC D) C, L22 (FEC F) C, L23 (FEC X) C, L24 (FEC Y) C, L25 PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 Table DL7: (FEC F) F, pop L11:(FEC F) F, popL18:(FEC X) A, popL9: (FEC Y) F, popL12:(FEC Y) F, pop(FEC Z) C, L14 LSR D Table F (FEC D) D, pop (FEC E) C, L17 (FEC X) D, L18(FEC Z) C, L19 LSR F Y

  25. Changement de routage Routage CA -> d, BB -> d, BD -> c, DE -> a, EF -> c, DX -> d, BY -> c, DZ -> a, E a a a LSR C d LSR E Z LSR B c b c b a X LSR A c c b PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 Routage FA -> b, DB -> b, DC -> b, DD -> b, DE -> b, DX -> b, DY -> c, .Z -> b, D d a c LSR D a b b LSR F c Y

  26. Label L10 Label L8 Label L14 Label L26 Changement des tables MPLS a a a LSR C d LSR E LSR B c Z b c b a LSR A c c b X PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 d a c LSR D a b Table DL26:(FEC Z) C, L14 b LSR F Table F (FEC Z) D, L26 c Y

  27. Conclusion MPLS • Nombreuses applications (QoS, Tunneling...) • Mais difficultés (sécurité, fiabilité, mise en oeuvre complexe...) • Standardisation presque aboutie (IETF) • Contrôle très fort de Cisco PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  28. Les gigarouteurs L’optique et les giga-routeurs Les nouveaux services Exemple PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  29. Les gigarouteurs optiques + Meilleures performances + Uniformisation avec les réseaux + flexibilité - Pas tout à fait au point… PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  30. La technologie Mems PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  31. SDH SONET Débit STM-1[1] OC-3[2] 155 Mb/s STM-4 OC-12 622 Mb/s STM-16 OC-48 2.5 Gb/s STM-64 OC-192 10 Gb/s STM-128 OC-384 20 Gb/s STM-256 OC-768 40 Gb/s Les technologies liées à l’optique • SONET / SDH SONET défini des taux standards, des formats et des interfaces optiques. Sonet Standard US SDH Standard Européen PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  32. Les technologies liées à l’optique PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  33. Les technologies liées à l’optique • WDM / DWDM (Multiplexage en longueur d’onde) PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  34. Les technologies liées à l’optique PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  35. Les technologies liées à l’optique PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  36. Nouvelles fonctionnalités • MPLS/RSVP • Diffserv • AC (Admission control) • WFQ (Weighted Fair Queuing) • RED (Random Early Detection) • …. PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  37. Concrètement… Principaux critères lors de l’acquisition d’un gigarouteur : • Les capacités d’évolution  • La qualité de service et les protocoles routés • La sécurité et la disponibilité PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001

  38. Concrètement… • Exemple de Gigarouteur haut de gamme • 160 millions de paquets par seconde • bande passante totale de 160 Gbit/s • jusqu'à huit interfaces à 10 Gbit/s (OC-192c/STM-64) par châssis 2 Millions de francs PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001 Le M160 de Juniper

  39. Conclusion: marché • 12 milliards de dollars en 2003 • Marché bicéphale : Cisco Systems (74% du marché) et Juniper Networks (23.6% du marché) • Autres constructeurs, tels Alcatel, Avici, Lucent Technologies ou Nortel Networks : 2.5% du marché. PERRAUD – WEISS – MERCIER DESS Réseaux 2000-2001