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Résumé—L'objectif de ce travail pratique est de manipuler le protocole MPLS et

Résumé—L'objectif de ce travail pratique est de manipuler le protocole MPLS et découvrir certaines fonctionnalités. Le protocole MPLS devient progressivement le protocole utilisé au coeur de l'architecture des grands opérateurs de réseaux informatiques. Il procure bons nombres des caractéristiques de la technologie réseau ATM, mais dans une version logicielle. En effet, c'est la solution la plus élaborée aujourd'hui pour transporter des flux de natures différentes en faisant respecter les contraintes d'acheminement. C'est par exemple une des solutions proposant des règles de qualité de service au triple play. Le triple play s'est largement développé ces dernières années auprès des particuliers grâce aux solutions de convergence Voix-Données-Images. I.INTRODUCTION a gestion des réseaux d'opérateurs devient de plus en plus complexe. En effet, la taille des réseaux qu'ils doivent gérer combiner aux nombreuses contraintes techniques, législatives et commerciales les oblige à développer des solutions compliquées. Parmi ces contraintes techniques, nous pouvons mentionner l'acheminement rapide, la haute disponibilité, la répartition équilibrée du trafic, la qualité de service, la sécurité des investissements, la sécurisation des transactions... L Ces contraintes rendent le routage difficile à réaliser. En effet, le calcul des chemins optimaux dans un graphe s'effectue actuellement essentiellement à partir de calcul a priori. Les accords de régulations de trafic entre opérateur sont également difficile à traduire en terme de routage. La qualité de service et l'offre de service triple play très développée avec la technologie ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line) [1] oblige les opérateurs de réseaux informatiques à effectuer une convergence Voix- Données-Images sans artefact. Email auteur : francois.spies@univ-fcomte.fr date du document 1er novembre 2007. II.HISTORIQUE DES RÉSEAUX D'OPÉRATEUR Une technologie réseau à longtemps répondue à nombre de ces contraintes, c'est l'ATM (Asynchronous Transfert Mode) [2]. Sur la figure 1, une plate-forme ATM permet d'observer les similitudes avec une plate-forme Ethernet. Les supports physiques sont semblables avec de la paire de cuivre torsadée ou de la fibre optique avec des spécifications similaires. Cependant, l'ATM propose une technologie très différente d'Ethernet avec de la commutation de cellules. Le mot cellule est employé pour référencer des paquets de taille fixe, i.e. 48 octets de données et 5 octets d'en-tête. De cette manière, la ressource de communication n'est utilisée que régulièrement et pendant une courte durée. Les priorités de retransmission pouvant être appliquées rapidement entre 2 transmissions de cellule à priorité plus faible. Malheureusement, les concepteurs de l'ATM ont “oublié” d'intégrer la dimension économique dans l'architecture en positionnant de nombreuses tâches au niveau électronique. Cela a eu comme conséquence, d'alourdir les interfaces réseaux avec de nombreux composants électroniques. Les cartes ATM et les appareils actifs des réseaux ATM coûtaient extrêmement chers comparativement aux équipements Ethernet. Cela dit, seul l'ATM propose directement de manière native dans la technologie plusieurs formes de qualité de service et par conséquant offre la convergence de la voix, des données et de l'image (VDI). Actuellement, nous utilisons plutôt les termes VoIP, ToIP. Du coup, nous retrouvons assez naturellement cela dans la technologie ADSL qui s'est très largement inspirée des principes et l'ATM avec la notion de VP/VC (Virtual Path/Virtual Channel). C'est ce principe de base avec un mode connecté et une qualité de service associée que nous pouvons donner la priorité au flux de télévision au détriment du flux de données par exemple afin de ne pas perdre de paquets composant une image. III.PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE M.P.L.S. Après l'échec commercial de la technologie ATM principalement soutenue par les grands opérateurs de téléphonie fixe tels que France Télécom ou AT&T, l'IETF a proposé à un groupe de travail d'effectuer une nouvelle proposition. Cette nouvelle proposition doit intégrée, plusieurs caractéristiques, dont : -- accroître la vitesse de traitement des paquets aux coeurs des grands réseaux MPLS – Multi-Protocol Label Switching François Spies Université de Franche-Comté – I.U.T. Belfort-Montbéliard Fig. 3. Empilement de commutateurs ATM Fore LE155 et serveur MPOA. -- proposer de la qualité de service pour les flux -- effectuer des stratégies de routage variées, incluant des métriques technologiques, mais aussi commerciaux -- offrir des solutions d'ingénierie de trafic (traffic engineering) pour améliorer la répartition de charge du réseau. À l'époque, le constat est le suivant, -- au niveau 2, la commutation est rapide et s'effectue par exemple avec la technologie ATM, -- au niveau 3, le routage est lent et s'effectue avec le protocole IP. C'est ainsi, que le protocole MPLS [3] a été proposé. C'est une solution à l'interface des niveaux 2 et 3 et elle est logicielle. Elle s'appuiera sur un principe de commutation de labels, proche de l'ATM avec la commutation de cellules. De plus, elle utilise un mode connecté toujours proche de l'ATM afin de proposer de la qualité de service par flux. Le coeur du réseau utilise MPLS, mais l'extrémité doit pouvoir continuer de fonctionner de manière simplifiée pour que les équipements ne soient pas trop complexes et que les administrateurs situés à l'extrémité du réseau puissent continuer d'exercer sans formation complémentaire. La notion de nuage MPLS apparaît avec son encapsulation à l'entrée et sa déencapsulation en sortie. Ainsi, la commutation MPLS du coeur de réseau reste transparente à l'extrémité. A.Commutation de label La commutation de label consiste à effectuer un acheminement de paquets à partir d'un chemin établi préalablement constitué d'une liste de labels (voir figure 2). Les numéros de label sont créés localement. Le choix du chemin entre la source et la destination est effectué sur le premier routeur MPLS. À partir de là, le paquet est transporté de routeur en routeur en utilisant le chemin déterminé par le premier routeur MPLS appelé ingress. Ce chemin déterminé s'appelle un tunnel, puisque MPLS ajoute un en-tête entre l'en-tête de niveau 2 et l'en-tête de niveau 3. Ainsi, l'en-tête de niveau 3 est masqué pour empêcher les routeurs d'effectuer leur action de routage. La commutation sur chaque routeur interne à MPLS s'effectue à partir de sa table de commutation de label. C'est ainsi que le tunnel est emprunté du début à la fin sans que le paquet puisse être détourné le long du parcours. L'inconvénient de ce mécanisme est un temps d'adaptation plus important lorsqu'une défaillance intervient dans le réseau. En effet, chaque tunnel impacté par le routeur ou la liaison défaillant devra se reconstruire pour que le trafic puisse à nouveau être acheminé. La sortie du tunnel s'effectue par le dernier routeur MPLS du chemin (egress) qui doit retirer l'en-tête MPLS du paquet pour le libérer et que le routage IP puisse à nouveau s'appliquer pour atteindre le destinataire. La description de ces chemins de label est guidée par 3 catégories de définition de destinataires. Ce sont les FEC (Forwarding Equivalent Classes). Ces FEC peuvent avoir 3 formes : -- un identifiant de routeur, -- un préfixe d'adresses IP (agrégation), -- un flux de communication (IP et port de la source et de la destination). Dans l'exercice qui sera effectué, c'est l'identifiant du routeur qui a été utilisé. B.Routage implicite Il n'y a pas de fonction d'établissement de route avec MPLS dans le mode implicite. Le protocole utilisé est LDP (Label Distribution Protocol) qui n'a qu'un rôle d'information et non pas de calcul. Pour cela, il s'appuie sur un protocole de routage de niveau 3 comme IS-IS ou OSPF par exemple. Il faut donc commencer par activer ce protocole de routage IP avant de mettre en oeuvre le routage implicite avec LDP. Nous utiliserons le protocole de routage OSPF [4] dans notre configuration. C.Routage explicite Un des avantages très important du protocole MPLS est de pouvoir conjuguer du routage automatique (implicite) recherchant les meilleures routes et de le compléter avec des paramètres manuels en imposant par exemple certaines liaisons (explicite). En effet, les routes optimales proposées par les protocoles de routage sont des chemins idéaux sans considérer les autres flux. Dit autrement, ce sont des configurations statiques calculées a priori et ne tenant pas compte de la réalité du trafic en cours. Cette notion de dynamique peut être introduite dans les tables de commutation de label par la création de tunnel dédié. En effet, il est possible pour l'administrateur réseau Fig. 2. Principe de la commutation par label avec le protocole MPLS. (croquis de Christophe Fillot [3]) Fig. 3. Empilement de routeurs Cisco 1841 constitués de 2 interfaces Fast Ethernet et 2 interfaces WAN X21. de modifier certains acheminements provoquant des goulots d'étranglement dans son réseau pour soulager les liaisons les plus utilisées. Pour cela, il utilise des mécanismes de réservation de bande passante, mais il peut aussi expliciter une liste d'intermédiaires constituant un tunnel. Ce travail s'appelle l'ingénierie de trafic (traffic engineering). Ces fonctions explicites peuvent aussi être utilisées pour exprimer d'autres contraintes qui peuvent d'être d'ordre commercial, concurrentiel ou économique. D.Qualité de service Lorsqu'un tunnel est décrit entre 2 points du réseau MPLS, il est possible de le qualifier avec des contraintes de bande passante notamment. Ainsi, au moment du calcul du chemin, le tunnel créé pourra prendre en compte uniquement les liaisons respectant les contraintes. Pour cela, il faut que la technologie réseau sous-jacente le permette. MPLS n'est qu'une solution logicielle et en aucun cas, uploads/Ingenierie_Lourd/ mpls-cr2.pdf