Réseau à haut débit (suite2)

Les VLANs:

• Un VLAN ou réseau virtuel s'apparente à un regroupement de postes de travail indépendamment de la localisation géographique sur le réseau.
• Les VLAN n'ont été réalisables qu'avec l'apparition des commutateurs.
• Ils permettent de constituer autant de réseaux logiques que l'on désire sur une seule infrastructure physique, réseaux logiques qui auront les mêmes caractéristiques que des réseaux physiques.
• Un VLAN est groupement logique d’unités ou d’utilisateurs. Le groupement peut être fait par fonction, par service ou par application.
• Un VLAN = un domaine de broadcast = un segment réseau(subnet) crée par un ou plusieurs commutateurs.

Segmentation sans VLAN :

• Les types de VLAN
• Il existe plusieurs méthodes de construction des VLAN :

-        par port

-        par adresse IEEE

-        par protocole

-        par sous-réseau

• VLAN par port (port-based VLAN)
• Un VLAN par port(VLAN de niveau 1 ou statique)

-         l’administrateur affecte un ou plusieurs ports à un VLAN

-         Le switch détermine le VLAN des trames à partir des ports sur lesquels elles arrivent

• Si un utilisateur se déplace vers un autre port

-         le changement du réseau est transparent pour l’utilisateur

-         mais, il faut gérer le changement manuellement

• Si un port est relié à un segment(ou hub): tout ce segment est associé à ce même VLAN
• Par défaut, le VLAN1 est tjrs le VLAN de gestion et ne peut être supprimé. Au moins un des ports doit être dans ce VLAN.
• L’@ IP du switch est associée par défaut au VLAN1
• Méthode de configuration la plus utilisée et la plus sécurisée

Les VLANs par port :

Les VLANs par adresse MAC(de niveau 2) :

• Chaque carte MAC est gérée individuellement

ü   chaque switch maintient une table @MAC->VLAN

ü   il faut initialiser les tables (VLAN par défaut)

• Le switch détermine le VLAN de chaque trame à partir de l’@ source ou destination
• Quand un utilisateur se déplace vers un autre port(mobilité)

ü   son VLAN reste le même, sans aucune modification

ü   modification physique=> aucune modification logique

• Différents VLAN possibles sur un même segment

ü   mais les machines peuvent communiquer entre elles si Hub

• Utiliser une base de données pour le mapping entre les @ MAC et le numéro de VLAN -> nécessite un logiciel d’administration (ex: Cisco works)
• Rarement implémentée aujourd’hui car difficile à administrer et à dépanner

Les VLANs par protocole :

• Un VLAN par protocole, ou VLAN de niveau 3, est obtenu en associant un réseau virtuel par type de protocole rencontré sur le réseau. On peut ainsi constituer un réseau virtuel pour les stations communiquant avec le protocole TCP/IP, un réseau virtuel pour les stations communiquant avec le protocole IPX, ...
• Dans ce type de VLAN, les commutateurs apprennent automatiquement la configuration des VLAN. Par contre, elle est légèrement moins performante puisque les commutateurs sont obligés d'analyser des informations de niveau 3 pour fonctionner. (switch de niveau 3)
• Les VLAN par protocole sont surtout intéressant dans des environnements hétérogènes multi-protocoles (Novell Netware avec IPX, Unix avec TCP/IP, Macintosh avec Appletalk...). La généralisation de TCP/IP leur a fait toutefois perdre de l'intérêt.

Les VLANs par sous-réseau :

• Également appelé VLAN de niveau 3 et variante des précédents, un VLAN par sous-réseau utilise les adresses IP sources des datagrammes émis.
• Un réseau virtuel est associé à chaque sous-réseau (Subnet IP).
• Peu utilisée car adressage dynamique avec le DHCP
• Mode de fonctionnement le moins performant , car le commutateur doit accéder à l’@ de niveau 3

VLAN: les avantages

• Segmentation du réseau local flexible

-         regrouper les utilisateurs/ressources qui communiquent le plus fréquemment indépendamment de leur emplacement. On peut facilement créer d’autres segments ou diviser le segment contenant un grand nombre de machines

• Organisation virtuelle, gestion simple des ressources

-         modification logique facilitée et gérée via la console

-         Architecture évolutive

• Efficacité de bande passante/utilisation des serveurs: limitation des effets des inondations de broadcasts, partage possible d’une même ressources par plusieurs VLAN
• Sécurité réseau améliorée

-        VLAN= frontière virtuelle, franchissable par routeur

VLAN: Problèmes

• Communication de VLAN sur des switch différents

-         concept de trunk => deux types de ports: port en mode accès et port trunk

-        Marquage des trames

• Configuration des VLAN sur des switch différents:

-         GVRP(Guard VLAN Registration Protocol) normalisé

-        VTP: le commutateur doit être en mode serveur VTP pour créer, ajouter ou supprimer des VLAN (Cisco)

• Communication inter VLAN

-         Routage: à l’aide d’un routeur ou d’un switch de niveau 3.

Concept de trunking :

-        Un lien trunk est un canal de communication entre 2 VLAN différents

-         Un lien trunk sert de conduit VLAN entre les switch et les routeurs. Il permet de multiplexer des trafics de plusieurs VLANs sur le même lien physique.

-         Un port trunk (port taggé) appartient à tous les VLAN

-        Un port en mode accès appartient à un seul VLAN. Sur ce port est attaché une machine utilisateur ou un serveur. Les trames échangées sur une liaison en mode accès ont le même aspect que les trames Ethernet.

-         Le  trunking utilise le mécanisme de tagging pour échanger les informations sur les VLAN

Les VLANs : Marquage

·         Le marquage permet de reconnaître le VLAN d'origine d'une trame.

·         Dans le cas d'un VLAN par port, le transfert d'une trame vers un autre commutateur ne conserve pas d'information sur l'appartenance à tel ou tel VLAN. Il est nécessaire de mettre en oeuvre un marquage explicite des trames

·         Dans le cas d'un VLAN par adresse IEEE, il est possible d'envisager que la table de correspondance entre les adresses IEEE et les numéros de VLAN soit distribuée sur tous les commutateurs. C'est une solution lourde à laquelle on peut préférer un marquage explicite

·         Plusieurs solutions constructeurs ont été proposées telles

-        VTT(Virtual Tag Trunking) de 3Com

-        ISL(InterSwitch Link Protocol) de CISCO, toutes incompatibles entre elles.

-        l'IEEE a défini une norme de définition des VLAN sous la référence 802.1p et 802.1q.

QOS sur Ethernet :

• Normes IEEE 802.1p et IEEE 802.1q

-         définissent des extensions pour l’interopérabilité des VLANs

-         la QOS au niveau MAC, appelée COS(Class Of Service) norme 802.1p

• Étendent le format de la trame Ethernet

-         ajout de 4 octets pour spécifier le tag

-         cette étiquette est ajoutée par le switch

-         compatibilité Ethernet

La QOS au niveau 2: 802.1p :

• Avec 802.1q, un champ est à la fois pour gérer les VLAN et les classes de services (802.1p). Mais les trames sont reformatées en 802.3 lorsqu’elles sont redirigées vers un port de sortie.
• 7 classes de service (champ de 3 bits) :

-        0 = Best effort

-        1 = Background

-        2 = Réservé (spare)

-        3 = Excellent effort (business critical)

-        4 = Application à contrôle de charge (streaming multimedia)

-        5 = Vidéo (interactive media), moins de 100ms de latence et jitter

-        6 = Voix (interactive media), moins de 10ms de latence et jitter

-        7 = Network control reserved traffic

Structure du tag 802.1q :

• TPID(Tag Protocol Identifier) sur 2 octets

-         0x8100 pour les trames taggées

• TCI(Tag Control Information) sur 2 octets

-         3 premiers bits: user priority (802.1p)=> 8niveaux de priorité. De nombreuses implémentations permettent le mapping de TOS d’IP sur COS.

-         1 bit CFI(Canonical Format Indicator) : 0 pour Ethernet

-         12 bits pour le VID

-         0 => VID non utilisé

-         1=> valeur par défaut de VLAN

Trame marquée :

Types de trames :

ü  Trame non taggée

-         absence de tag dans la trame

-        Trame taggée de priorité

-         TPID=0x8100 et VID=0 => trame ne transporte que des infos de priorité

ü   Trame taggée de VLAN

-         TPID=0x8100, CFI=0 et VID entre 1 et 4096

ü  Les ports d’accès sont non taggés et les ports trunk sont taggés

Types de VLAN :

• Il existe plusieurs termes pour désigner les VLAN. Certains termes définissent le type de trafic réseau transporté, tandis que d’autres décrivent une fonction spécifique remplie par le VLAN.

-         VLAN de données(utilisateur): séparer les données utilisateur des données de contrôle, de gestion des commutateurs et du trafic vocal

-         VLAN vocal: prend en charge la VoIP

-        VLAN par défaut: tout type de trafic, trafic de contrôle(STP); tous les autres VLAN sont membres du VLAN 1

-         VLAN natif: les ports trunk appartiennent à ce vlan ou ports non taggés

·         switchport mode trunk ! placer un port en mode trunk.

·         switchport trunk native vlan v! spécifier le VLAN natif du port trunk

-         VLAN de gestion: VLAN de gestion: n’importe quel VLAN configuré pour accéder aux fonctions de gestion sur un commutateur.

            On affecte une adresse IP et un masque de sous-réseau au VLAN de gestion

            Le switch est accessible via une @IP par Telnet, SNMP, HTTP

Règles de retransmission des trames :

• La retransmission d’une trame Ethernet par un commutateur s’effectue selon les règles suivantes :

-        1. Lorsqu’une trame est reçue sur l’un des ports du commutateur, celui-ci la retransmet telle quelle sur tous les ports en mode access affectés au même VLAN, et la retransmet également sur tous les ports en mode trunk en la marquant (trame 802.1Q) sauf si le VLAN d’origine correspond au VLAN natif du port trunk (ceci permet de minimiser le coût lié à l’encapsulation lorsqu’une majorité du trafic circule sur le même VLAN).

-        2. Lorsqu’une trame taggée 802.1Q est reçue sur un port configuré en mode trunk, le commutateur retransmet la trame Ethernet sur tous les ports en mode access affectés au même VLAN et retransmet la trame 802.1Q telle quelle sur les autres ports en mode trunk.

-        3. Lorsqu’une trame Ethernet est reçue sur un port configuré en mode trunk, le commutateur retransmet la trame telle quelle sur tous les ports en mode access affectés au VLAN natif du port trunk.

Configuration des VLAN: VTP

Le rôle de VTP est de maintenir la consistance des informations entre les switch

VTP est un protocole de messagerie qui utilise les trames d’agrégation de niveau 2 pour la MAJ des VLAN

Routage inter VLAN :

Chaque VLAN est assimilé à un sous réseau.

A l’instar d’une communication entre deux sous-réseaux IP, celle entre deux VLAN différents nécessite un routeur.

Lorsque le routeur reçoit la trame taggée avec VID du vlan1, il prend une décision de routage et retransmet la trame sur le même lien physique , mais avec le VID du vlan2.

• Les trunk peuvent être utilisés:

-         Entre 2 commutateurs

-         Entre un commutateur et un hôte

ü  Si un hôte supporte le trunking, il a la possibilité d'analyser le trafic de tous les VLAN

-        Entre un commutateur et un routeur

ü  Permet d'accéder aux fonctionnalités de routage entre des VLAN

Sous interfaces logiques :

Pour éviter d’interconnecter les VLAN par un routeur; le serveur doit être doté de plusieurs cartes chacune appartenant à  un VLAN.

Pour les petits et moyen réseaux (moins de 800 postes) sans liens gigabit, on peut envisager un routeur pour interconnecter quelques VLAN. Au-delà de ces restrictions, le commutateur de niveau 3 s’impose. Le routage n’est nécessaire qu’au niveau du réseau fédérateur.

à suivre....

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Réseau à haut débit (suite1)

Les Technologies à Haut DébitŒ 

• Les solutions locales

  Comment accroître les débits des réseaux locaux existants?

-         Augmenter les capacités de transfert de données des supports de transmission

-         Diminuer la longueur max du support

-         Intervenir au niveau du codage de l'information

-         Réduire le temps d'accès au support en intervenant au niveau de la méthode d'accès

LAN de 2ème Génération :

Œ·         Ethernet à très Haut Débit

  Une offre d'Ethernet à débit élevé s'est développée, car Ethernet est le plus répandu des LAN. Elle fait appel à 3 principales technologies :

-         Fast Ethernet : 100Base T

-         Switched Ethernet et VLAN

-        100 VG Any LAN

·         Avantages:

-         Conservation du format des trames et donc compatibilité avec les réseaux existants

-         Réutilisation du câblage existant et donc réduction des coûts(paire torsadée)

-         Architecture de réseau en étoile sur des distances limitées

·            FDDI I et II

Switched LAN :

·         Une technologie qui conserve un débit d'accès à 10Mbps pour chaque utilisateur et donc améliore l'utilisation de la BP

·         Le hub est remplacé par un commutateur rapide, qui établit un CV commuté entre 2 correspondants

·         l'utilisateur ne modifie pas les cartes sur les stations

·         Les paires torsadés raccordées au commutateur sont utilisées en Full duplex avec le même débit d'accès dans chaque sens.

·         très peu de collisions, limité au cas où 2 stations veulent émettre vers un même destinataire.

Switched Ethernet :

Critères de choix d’un switch :

®  Configuration

• Configuration

-        Fixe: boitiers, impossibilité d’ajouter des fonctions ou d’options supplémentaires

-        Empilable: plusieurs boitiers empilés via un câble particulier pour former une seule unité

-         Modulaire: châssis avec cartes modulaires

• Densité de ports: nombre de ports
•  Débits de transfert des ports: 100/1000
• Agrégation de liaisons
• Support de PoE
• Supporte le routage inter-vlan (switch de niveau 3)

Agrégation de liens :

• Il s'agit de créer une liaison logique (PortChannelx, x étant le numéro du port) associée à plusieurs ports physiques. Le débit obtenu est la somme des débits des ports agrégés
• Les ports doivent avoir le même débit et le même mode de fonctionnement
• Cette technique est normalisée: IEEE 802.3ad
• Etherchannel, de cisco se charge de:

-         faire du load balancing en répartissant le trafic sur les ports physiques.

-        Faire du failover en renvoyant immédiatement le trafic sur un autre port du groupement si un port physique « tombe ».

• Etherchannel permet aussi d'appliquer de façon globale des configurations sur tous les ports d'un même groupement
• Sur les switch fédérateur seulement(multi-couches)

PoE IEEE 802.3af :

• Le Power Over Ethernet est défini par le standard IEEE802.3af et est considéré comme étant la première norme internationale de distribution d'énergie. 
• Cette technologie permet de transférer le courant et les données sur les paires torsadées, de longueur limitée à 100m et de catégorie >= 5
• L’Ethernet utilise en général uniquement les fils 1, 2, 3 et 6 pour transporter les données, pour le courant ce seront donc les fils 4, 5, 7 et 8 qui seront utilisées. En amont, le module PSE (Power Source Equipement) devra identifier si le terminal est compatible avec la norme. S’il ne l’est pas, le courant peut passer par les paires 1, 2, 3 et 6 et ainsi corrompre les données.
• Lors de coupures d'électricité, le PoE assure un fonctionnement continu des appareils connectés à distance tels que les téléphones IP, les points d'accès de réseau LAN sans fil et les caméras de sécurité IP, lorsqu'elle est utilisée conjointement avec une alimentation électrique centralisée sans interruption (UPS).
• il permet d’économiser près de 50% des coûts globaux d'installation, évitant ainsi l’installation d’un câblage électrique et de prises de courant séparées.

Les midspans :

• Les Midspans (dispositifs intermédiaires) PoE offre une solution économique de mise à niveau de systèmes à la norme IEEE 802.3af, sans avoir à remplacer le commutateur Ethernet existant.
• Généralement installé dans l'armoire de câblage, le Midspan se trouve entre le commutateur Ethernet et les appareils alimentés et injecte la puissance définie par la norme IEEE 802.3af.
• Les Midspans fournissent un maximum de 15,4 watts (48 v) par port, ce qui est une alimentation suffisante pour des téléphones IP (consommant généralement 3-5 watts), des points d'accès de réseau LAN sans fil (6 à 12 watts) et les caméras de sécurité (10 à 12 watts).

Avantages de la technologie PoE :

·         Baisse des coûts: Retour sur investissement incroyable

-         Réduction de près de 50% du coût global d'installation car la PoE ne nécessite pas un câblage spécifique et des prises électriques séparées.

-         Utilisation possible d'une unité centralisée d'alimentation de secours (UPS) pour maintenir l'alimentation des appareils durant d’éventuelles pannes de courant.

-         Gestion centralisée de la puissance pour une optimisation de l’utilisation de l’énergie, des coûts moindres en électricité, ainsi que des capacités de dépannage améliorées.

-         Protection de votre investissement dans les systèmes existants conformes aux normes.

·         Fiabilité: Une seule unité UPS et pas de mise hors service

-         Fonctionnement continu même en cas de coupure de courant grâce à une unité centralisée d'alimentation de secours pour alimenter des périphériques distants.

-         Détection intelligente de périphériques vérifiant que les appareils connectés peuvent s'adapter à la réception de signaux de puissance.

-        Protection des terminaux et du câblage en conformité avec la norme 802.3af.

·         Sécurité du réseau: Accès distant aux périphériques IP

-        Accès à distance et gestion par contrôle SNMP basé sur explorateur Web.

-        Possibilité de désactiver à distance des appareils IP pour améliorer la sécurité du réseau.

Modèle de réseau commuté hiérarchique :

·         Pour satisfaire les besoins des moyennes et grandes entreprises, il faut utiliser un modèle de conception hiérarchique

·         Un modèle à trois niveaux:

ü   Niveau accès: permet aux utilisateurs répartis dans les groupes de travail d’accéder au réseau: les équipements utilisés sont des hub ou des switch (catalyst 2950, 4000 et 5000)

ü   Prise en charge des aspects suivants:

-         Sécurité des ports

-         Débit de 100Mbps à 1Gbps

-         PoE

-         Agrégation de liens vers les switch de niveau supérieur

-         Gestion de la QOS

-         VLAN

ü  Niveau distribution: assure une connectivité basée sur les politiques d’administration et de sécurité. Elle assure:

-        Le regroupement des connexions du local technique

-         Débit de gigabit

-         Le routage inter VLAN et QOS

-         Redondance des composants et de liens

-         Stratégies de sécurité

-        Les équipements: switch de niveau 2 ou 3 (2926, 3550, 5000 et 6000)

ü  Niveau principal: assure l’optimisation du transport entre les sites: backbone de commutation à haut débit

-         Switch de niveau 3 (6500 et 8500)

·         Ces 3 niveaux peuvent exister en entités physiques distinctes ou combinées dans une ou deux entités.

Modèle hiérarchique :

Avantages d’un réseau hiérarchique :

• Évolutivité

-         les réseaux hiérarchiques peuvent être aisément étendus

• Redondance

-         La redondance aux niveaux des couches distribution et backbone garantit la disponibilité de chemins d’accès

• Performances

-         l’agrégation de liens entre les niveaux et les switch permet de bénéficier de grande vitesse

• Sécurité

-         la sécurité des ports et les stratégies de sécurité au niveau distribution améliore la sécurité du réseau

• Facilité de gestion

-         la cohérence entre les switch de chaque niveau facilite la gestion

• Maintenance  

 la modularité de la conception hiérarchique permet une mise à l’échelle du réseau sans trop de complexité

à suivre....

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