1: Introduction 1

SommaireObjectifs du cours: Avoir une vue

d’ensemble du réseau

Les détails viendront après dans le cours

Approche: descriptive introduit Internet

comme un exemple de réseau

Survol du cours: Internet ? protocole? Bordure du réseau Cœur du réseau Réseaux d’accès performance: pertes, delais Couches protocolaires,

modèles de services Dorsale, ISP Réseau ATM

1: Introduction 2

Qu’est ce qu’est Internet? Les composants

Des millions de machines interconnectées : PCs, station de travail,

serveurs PDAs, téléphones, toasters

Exécutant des applications réseaux

Liens de communications fibre optique, cuivre, radio, satellite

routeurs: transférant des paquets de données dans le réseau

ISP local

RéseauD’entreprise

ISP régional

routeur Station

serveurmobile

1: Introduction 3

Qu’est ce qu’est Internet? Les composants protocols: controlant

l’émission, la réception des messages e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP

Internet: “réseau des réseaux” hiérarchique Contraste entre Internet et

intranet privé Standards Internet

RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering

Task Force

ISP local

RéseauD’entreprise

ISP régional

routeur Station

serveurmobile

1: Introduction 4

Qu’est ce qu’est Internet? Les services

l’infrastructure de communications rend possible des applications distribuées: WWW, email, games, e-

commerce, base de données, vote,

plus? Services de communication

offert: Sans connexion Orientés connexion

cyberspace [Gibson]:“a consensual hallucination experienced

daily by billions of operators, in every nation, ...."

1: Introduction 5

Qu’est ce qu’est un protocol?Protocols humain: “Quelle heure est-

il?” “J’ai une question”

… Messages spécifiques émis

… Actions spécifiques accomplies quand des messages sont reçus

Protocols réseau: Relient des machines Toutes les

communications sur Internet sous gouvernées par des protocols

Les protocols définissent le format, l’ordre des

messages émis et reçus entre les entités réseaux, ainsi que les réactions à

ces messages

1: Introduction 6

Qu’est ce qu’est un protocol?Un protocole humain et protocol réseau:

Bonjour

Bonjour

Quelle heureEst-il ?

2:00

Connexion TCP req.

Connection TCPréponse.Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm

<file>temps

1: Introduction 7

Précision sur l’architecture du réseau: Bordure du réseau:

applications et hôtes ISP (Internet Service Provider)

Réseau permettant aux terminaux de ce connecter à Internet

Cœur de réseau: routeurs Réseau de réseaux

Réseaux d’accès, liens physiques : liens de communication

1: Introduction 8

Bordure du réseau: Terminaux (hôtes):

Éxecute des applications e.g., WWW, email au “bord du réseau”

Modèle client/serveur Le client demande

(requiert), le serveur rend un service

e.g., WWW client (browser)/ serveur; email client/serveur

Modèle peer-peer: Interaction symétrique

entre les hôtes e.g.: visioconférence

1: Introduction 9

Bordure de réseau : service en mode connecté

Objectif: Transfert de données entre terminaux.

handshaking: Mise en place au préalable du transfert de données Définition d’“états”

dans les deux hôtes

TCP - Transmission Control Protocol Service en mode

connecté sur Internet

Service TCP [RFC 793] Fiable, transmission dans

l’ordre de flot d’octets Pertes: acquittement et

retransmissions

Contrôle de flot: L’émetteur ne submerge

pas le récepteur

Control de congestion : L’émetteur “réduit son

débit d’émission” quand le réseau est congestionné

1: Introduction 10

Bordure de réseau : service en mode non connecté

Objectif: Transfert de données entre terminaux. L’objectif ne change pas

UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Service en mode non connecté sur Internet Transfert de données

non fiable Sans contrôle de flot Sans contrôle de

congestion

Application utilisant TCP:

HTTP (WWW), FTP ( transfert de fichier), Telnet (login distant), SMTP (email)

Application utilisant UDP:

Streaming de média, visioconférence, telephonie sur Internet

1: Introduction 11

Cœur de réseau

Ensemble de routeurs interconnectés

Question fondamentale : comment les données sont transmises sur le réseau? Commutation de circuit :

circuit dédié pour chaque appel : réseau téléphonique

Commutation de paquets: Les données sont transmises dans le réseau en paquets

1: Introduction 12

Cœur de réseau : Commutation de Circuit

Reservation de ressources de bout-en-bout pour chaque «appel» Bande passante du

lien, capacité du lien Ressources dédiées :

sans partage Performance garantie Nécessite

l’établissement de la connexion

1: Introduction 13

Cœur de réseau : Commutation de CircuitRessources réseau

(e.g., bande passante ) partitionnées

Parties allouées aux appels

ressources inutiles si elles ne sont pas utilisées par l’appel (pas de partage)

Division de la bande passante Division fréquentielle Division temporelle

1: Introduction 14

Cœur de réseau:commutation de paquets

Le flot de données est divisé en paquets

Les paquets des utilisateurs A et B partagent les ressources réseaux

Chaque paquet utilise la bande passante totale

Les resources sont utilisés si nécessaires

Contention: Les ressources agrégées

peuvent dépasser la capacité

congestion: Les paquets s ’amoncellent dans des files d’attentes et attendent l’accès aux ressources

store and forward: Les paquets se déplacent étapes par étapes Transmission sur un lien Attente du service

Partage de la bande passanteAllocation dédiée

Reservation de ressources

1: Introduction 15

Cœur de réseau : commutation de paquets

A

B

C10 MbsEthernet

1.5 Mbs

45 Mbs

D E

multiplexage statistique

File d’attente de paquets

attendant l’accès au lien

1: Introduction 16

Cœur de réseau : commutation de paquets

Commutation de paquets : Comportement store and forward

1: Introduction 17

Commutation de Paquet/Circuit

Lien 1 Mbit Chaque utilisateur:

100Kbps quand il est actif

actif 10% du temps

Commutation de circuit: 10 utilisateurs

Commutation de paquet: Avec 35 users,

probabilité > 10 active inférieure à .004

La Commutations de paquet permet a plus d’utilisateur dePartager le résau

N users

1 Mbps link

1: Introduction 18

Commutation de Paquet/Circuit

Intérêt pour les flots irréguliers (bursty) Partage de ressources Sans mise en place d’appel

Congestion excessive: délai et pertes de paquets protocols nécessaires pour le transfert fiable

de données, contrôle de congestion Q: Comment provisionner un comportement

proche du mode circuit? Problème encore non résolu

Commutation de Paquet

1: Introduction 19

Commutation de Paquet : routage

Objectif: déplacer les paquets de la source à la destination Reseau datagram:

• L’adresse de destination détermine à chaque pas le routage

• Les routes peuvent changer durant la session. Réseau à circuit virtuel : Chaque paquet contient un tag (ou label) définissant le

chemin à suivre, • La route est fixée au début de la connexion• Chaque routeur doit garder une table d’état pour chaque

appel

1: Introduction 20

Réseaux d’accès et média physique

Q: Comment connecter les terminaux au routeur de bordure?

Accès residentiel Accès institutionel Réseau d’accès sans

fil A prendre en compte: Bande passante (bits

par seconde)? Partagée ou dédiée?

1: Introduction 21

Accès résidentiel : accès point à point

Accès par ligne téléphonique via un modem Jusqu’à 56Kbps

ISDN: Accès numérique : jusqu’à

128Kbps

ADSL: asymmetric digital subscriber line Jusqu’à 1 Mbps du modem

vers le DSLAM Jusqu’à 8 Mbps du DSLAM

vers le modem

1: Introduction 22

Accès résidentiels: le cable Le cable est constitué de

HFC (Hybrid Fiber Coax) Lien asymétrique: jusqu’à

10Mbps en voie descendante, 1 Mbps en voie montante

Réseau de cables et de fibres optiques connectant les résidences aux ISPs Le lien montant est

partagé Problèmes: congestion,

dimensionnement

1: Introduction 23

Accès institutionnel : réseaux locaux LAN

Un réseau local (LAN) connecte les terminaux au routeur de cœur

Ethernet: Des liens partagés ou

dédiés peuvent être utilisés

10 Mbps, 100Mbps, Gigabit Ethernet

1: Introduction 24

Réseaux d’accès sans fil

Un accès partagé sans fil connecte les terminaux au cœur de réseau

LANs sans fils: Le cable est remplacé par

le médium radio • e.g., Lucent Wavelan 10

Mbps

Boucle locale sans fil WLL (Wireless Local Loop) GPRS: extension du GSM

à la transmission de données

UMTS: Universal Mobile Transmission System

basestation

mobilehosts

router

1: Introduction 25

Structure Internet: réseau de réseaux

Globalement hiérarchique National/International

Backbone providers (NBPs) e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T,

IBM, UUNet Connecte les réseaux

ensemble soit de façon privé ou via un réseau public

ISPs régionaux Se connectent aux NBPs

ISP locaux Se connectent aux ISPs

régionaux

NBP A

NBP B

NAP NAP

regional ISP

regional ISP

localISP

localISP

1: Introduction 26

e.g. dorsale du réseau américain BBN/GTE

NBP

1: Introduction 27

Médium physique

Lien physique: Médiums guidés:

• Les signaux se propagent entre des médiums solides: cuivre, fibre

Médiums non guidés: • Les signaux se

propagent dans un médium libre

Paires torsadées Paire de fil de cuivre

Catégorie 3: fils téléphoniques classiques, Ethernet 10 Mbps

Categorie 5 : Etherner 100Mbps

1: Introduction 28

Médium physique: cable et fibre

Cable coax: fil (signal) à l’intérieur

d’une protection Bande de base: un seul

canal sur le cable Large bande: plusieurs

canal sur le cable bidirectionel Application

10Mbps Ethernet Cable résidentiel

Fibre optique: Fibre de verre

transmettant des impulsions numériques

Haut débits: 100Mbps Ethernet Transmission point-à-

point HD (e.g., 5 Gps) Très faible taux d’erreurs

1: Introduction 29

Médium physique: radio

signaux transmis dans le spectre éléctromagnétique

bidirectionel Perturbations dues à

l’environnement réflection obstruction par des

objects interférence

Types de liens radio: microwave

e.g. jusqu’à 45 Mbps

LAN (e.g., waveLAN) 2Mbps, 11Mbps

Large accès (e.g., cellular) e.g. CDPD, 10’s Kbps

Satellite Jusqu’à 50Mbps channel

(ou plusieurs canal avec des débits plus faibles)

Délai de bout-en-bout 270 msec

geosynchrones versus LEOS

1: Introduction 30

Delai dans les réseau à commutations de paquets

Les paquets expérimentent des delais Quatres sources de delai

à chaque étape

Traitement nodal: Vérification des erreurs Déterminer la file de

sortie (routage) File d’attente

Temps de transmission sur le lien de sortie

Dépends du niveau de congestion du routeur

A

B

propagation

transmission

nodalprocessing queueing

1: Introduction 31

Delai dans les réseau à commutations de paquets

Délai de Transmission : R=Bande passante (bps) L=taille des paquets

(bits) Délai de transmission=

L/R

Delai de propagation : d = Longueur du lien s = vitesse de

propagation (~2x108 m/sec)

Delai de propagation = d/s

A

B

propagation

transmission

Traitementnodal File d’attente

Note: s et R sonttotalement différents

1: Introduction 32

Delai de d’attente

R=bande passante (bps) L=Taille des paquets

(bits) =Taux d’arrivée de

paquet

Intensité de trafic = L/R

L/R ~ 0: Délai moyen d’attente faible L/R -> 1: Les délais devient important L/R > 1: entrée plus rapide que la sortie,

file instable