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Introduction à l’architecture de l’Internet

S. Guetari d’après Réseaux de Tadenbum© 2007

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Sommaire

• Introduction sur l’adressage, le routage, les services, TCP/IP et Internet. • Filtrage ACL, introduction aux firewalls• Le routage : Qu’est-ce qu’un routeur ? Statique et dynamique. • Le plan d’adressage : réseau, sous réseau, masque. • La structure d’une table de routage : métriques. • Les algorithmes de routage : RIP, OSPF. • DNS et le nommage. • Caches répartis• Load balancing• Le protocole réseau : IP, ICMP. • Le protocole transport : TCP, UDP

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Les services réseau de TCP/IP• Niveau de base IP(transport des paquets) :

– Sans connexion.– "Best effort

• Niveau transport:– Connecté(TCP) ou non connecté(UDP).– Livraison fiable des données.– Contrôle de flux (TCP).

• TCP/IP n'est pas un protocole, mais une suite de protocoles constituée de TCP (Transmission Control Protocol) au niveau (couche) Transport et de IP (Internet Protocol) au niveau (couche) Réseau.

• Pour ce qui concerne les couches inférieures : Lien et Physique du modèle ISO, le protocole TCP/IP ne prévoit rien. Cela signifie qu'il peut être implanté au-dessus d'à peu près n'importe quels services liés aux couches Lien et Physique.

• Un deuxième protocole de même niveau que TCP est aussi très utilisé, il s’agit d’UDP (User Datagram Protocol). Nous détaillerons ce protocole dans la suite de cette session.

• Comme nous le verrons, la couche IP est aussi une suite ou un ensemble de protocoles (IP, ICMP, ARP, etc.) qui collaborent pour gérer le service Réseau offert par IP.

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Vue conceptuelle

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Schéma global Internet

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Adressage IP• Toute machine du réseau a une adresse unique que l’on appelle adresse IP. • Ces adresses servent aux ordinateurs du réseau pour se reconnaître, ainsi il ne doit

pas exister deux ordinateurs sur le réseau ayant la même adresse IP.• L’adresse IP est basée sur une séquence numérique de 32 bits que l'on écrit sous

forme de 4 numéros allant de 0 à 255 (4 fois 8 bits), on les note donc sous la forme xxx.xxx.xxx.xxx où chaque xxx représente un entier de 0 à 255.

• Par exemple, 194.153.205.26 est une adresse IP valide. • Ce sont ces adresses que connaissent les ordinateurs qui communiquent entre eux.• C'est l'IANA (Internet Assigned Numbers Agency) qui est chargée d'attribuer ces numéros.

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Adressage IP• Les logiciels applicatifs utilisent de la même manière les adresses IP pour communiquer

avec des machines distantes. • De fait, il devient nécessaire de disposer d'un mécanisme de traduction des adresses

logiques (Internet) vers les adresses physiques (par ex. Ethernet, Token Ring). • La solution la plus simple est une fonction d'association : adresse physique =

fonct(adresse logique). Cette solution est utilisée pour les réseaux locaux de type Token Ring, où par exemple une machine d'adresse 193.55.61.3 a pour adresse physique 3.

• Une autre approche consiste à effectuer cette association de façon dynamique. Ceci évite de maintenir des tables ou de modifier les adresses physiques. Le protocole de la suite Internet qui effectue cette association est ARP (Address Resolution Protocol).

• La conversion adresse logique en adresse physique se fait dans tous les cas automatiquement.

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Routage : Principes

• Si une machine peut atteindre son destinataire directement, elle envoie ses informations sur le réseau; sinon elle les envoie à une passerelle (le routeur).

• Si un routeur peut atteindre le destinataire directement, il envoie les informations sur le réseau; sinon, il les envoie à un autre routeur

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Routage• On appelle route le chemin suivi par l’information pour aller du noeud source au noeud

destination. Cette route passe par un ensemble de dispositifs matériels dont les routeurs. • Le routage est le fait de trouver le chemin entre deux éléments d'un réseau maillé (avec des

noeuds). Il est généralement mis en oeuvre à l'aide d'adresses qui identifient les éléments de manière unique. C’est la couche réseau du modèle ISO qui est responsable de l'acheminement des données sur le réseau. Elle intègre ainsi la notion de routage, c'est-à-dire la recherche d'un chemin entre deux points d'un réseau. A ce niveau on ne parle plus de trames mais de paquets.

• Si deux machines sont sur le même sous-réseau, elles vont pouvoir communiquer directement, si le passage d’un sous-réseau à un autre sous-réseau est nécessaire, elles font appel à un moyen intermédiaire : un routeur. Le routeur utilise une table de routage pour rediriger les messages transitant par lui.

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Routage • La construction de la table de routage peut être effectuée de manière statique ou dynamique. • Statique signifie que la route est prédéterminée et fixe. • A l’opposé, dynamique signifie que la route est calculée au moment et peut changer au fil

du temps. • La table de routage est conservée au niveau du routeur qui s’en sert pour faire transiter les

informations qu’il reçoit.

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Exemple : Routage statique

• L’exemple montre comment sont tracées les routes menant des Réseaux 1, 2 et 3 : – Réseau 1 utilise un lien direct (G1) pour accéder au Réseau 2. – Réseau 2 utilise un lien direct (G1) pour accéder au Réseau 1. – L’accès au Réseau 3 se fait au travers du routeur G2. – Aucune autre route n’est définie (d’où l’erreur).

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Routage statique• La construction de la table de routage peut être effectuée de manière statique ou dynamique. • Statique signifie que la route est prédéterminée et fixe. • A l’opposé, dynamique signifie que la route est calculée au moment et peut changer au fil

du temps. • La table de routage est conservée au niveau du routeur qui s’en sert pour faire transiter les

informations qu’il reçoit.

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Architecture de l’Internet• Schéma de principe volontairement simplifié

POP

MODEM

Système téléphonique

Epine dorsale

FAI Régional

Ferme de serveurs

routeur

Lan d’entreprise

NAP

Ligne téléphonique communtée

internaute

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Architecture de l’Internet• Connexion d’un internaute lambda

– Acheminement des signaux par le modem vers le POP (Point Of Presence) – Le réseau est ensuite entièrement numérique et commuté par paquets– Lorsque le FAI (Fournisseur d’Accès Internet) est aussi l’opérateur de télécommunications local, le point de

présence se trouve dans le commutateur local du client– Sinon le POP se trouve à quelques commutateurs plus loin

• Réseau régional– Interconnexion de plusieurs routeurs reliant les diverses villes desservies– Si le destinataire du paquet est un hôte de ce réseau alors le paquet lui est transmis– Autrement, il est envoyé vers l’opérateur auquel est rattaché le FAI

• Au cœur du système… – Importants réseaux fédérateurs exploités par AT&T, France Telecom– Milliers de routeurs reliés par fibre optique à très haut débit– Souvent les fermes de serveurs sont connectées directement au réseau fédérateur– Si le réseau fédérateur reçoit un paquet pour un FAI ou une entreprise qu’il dessert, le paquet est remis au

routeur qui s’en rapproche le plus– Il peut arriver qu’un paquet traverse une épine dorsale concurrente– Toutes les dorsales majeures sont raccordées aux NAP (réseau local de routeurs)– Private peering : connexion directe d’un routeur d’une épine dorsale vers une épine dorsale concurrente

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Internet : pas de « propriétaire »

Internet Architecture Board (IAB)ConseilNominationsContrôleAppel

L'Equipe

IINNTTEERRNNEETT

WWEEBB

Internet Society (ISOC)Président : Donald Heath

Conseil d'administrationVint Cerf, Christian Huitèma,Jun Murai...

Internet Engineering Steering Group (IESG)ApplicationsQuestions généralesInternetOpérationset management

RoutageSécuritéTransportService usagers

MEMBRES (quelques exemples)

Academia SinicaAdobe SystemsAlcatelAOLApple Computer

AT&TBoeingBritish TelecomBullCERN

Cisco SystemsCNRSCompaqDeutsche TelekomEDF

France TélécomFraunhofer IGDIBMINRIAIntel

KEIO UniversityMatra HachetteMicrosoftOTANXerox

Internet Corporaiton for Assigned Names & Numbers (ICANN)

Conseil des directeurs (J .-F. Abramatic, Vint Cerf, Jun Murai...)Attribution des adresses IPGestion des noms de domainesHomologation des protocolesGestion des serveurs-sources

ActivitésArchitectureInterface utilisateurTechnologie & sociétéAccessibilité

Hôtes :MIT . INRIA . Keio

World Wide Web Cons.(W3C)Président : J .-F. Abramatic

Directeur : Tim Berners-Lee

Comité consultatif

1 représentant par membre

Conseil restreint

MEMBRES (quelques exemples)

25 000 à50 000 $/ anAT&T LabsDeutsche TelekomFranceTélécomIBMMicrosoft

5 000 à10 000 $/ anAOLCERNCisco SystemsIntelLucent Technologies

2 500 à5 000 $/ anEboneECMAGlocom (Tokyo)Macmillan PublishingTeleglobe

1 250 à2 500 $/ anAdobe SystemsHungarnet AssociationKorea TelekomMosaic CommunicationsWorld Bank

5 à500 $/ anPersonnes privées

• une gouvernance complexe, à dominante américaine

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Schéma d’architecture

Tools

1xx

Web Layer

4xx

5xx

6xx

Front-End

2 x ISPs

Routers and Bandwidth Controllers

16Mbps

@Publique Internet/Masque Réseau?

Tools Servers (Security, Tivoli Gtw,

Reporting...)

Data General Data General

Backup

RTR

Customer Network or Network

Provider

2xx

3xx

Database servers/Application Servers

Non Load Balanced web &application Servers

(multimédia, ..)

Load Balanced Application and Web Servers(webfarm, searchfarm, ..)

Data Layer

Tools

Dédicated Network Dispatchers(* )

1xx

4xx

5xx

6xx

8xx

2xx

IP/VPN internal

FilteringMSFC

IP/VPN ExternalDNS/SMTP external

Internet

IP/VPN routers

DNS/SMTP internal 1

3xx

MonAdmin

Fnac.com : Front-officeTitre: Principes d'architecture d'hébergementIBM/Fnac.com ConfidentialAuteur : Skander GUETARI

Primary&Secondary DNS, SMTP

c

FilteringMSFC

Réseau Fnac existant à MOP

back-end

Dedicated

Back-end

Backup Server & Robot

Data General

Dedicated tools external Layer (mail, ..)

Non Load Balanced Servers

Load Balanced Servers

Database servers/Application ServersDedicated

tools internal layer

LGE

RAS

Vers poste distant

RTC

LGE

(* )

Customer dedicated servers & networks

Optional

IBM shared devices

Routeur filtrant(linux/ ipchains)

à doubler

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Routage

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• Il existe 2 types d'équipement réseau pour l'interconnexion au niveau 3 de la modélisation ISO.