MPLS et GMPLS

IP sur ATM

La figure 19.1 illustre deux architectures potentielles pour IP sur ATM. L’architecture de gauche (IP over ATM) est celle qui a été retenue par la quasi-totalité des constructeurs et des opérateurs. L’architecture de droite est une solution non implémentée, qui consiste à mettre en parallèle une infrastructure ATM et une pile TCP/IP. L’idée est de faire passer la signalisation par le plan TCP/IP et les données par le plan ATM. L’intérêt de cette solution est d’utiliser l’universalité de l’adressage IP et la puissance de transfert de l’ATM. Son inconvénient est de devoir mettre sur pied un double réseau et de ne pas avoir d’interface native ATM. C’est cette architecture qui va servir de base à MPLS. Une troisième solution, encore utilisée aujourd’hui, est ce que l’on appelle l’émulation de réseau, ou LANE (LAN Emulation). Elle est illustrée à la figure 19.2. Dans cette solution, on se sert d’une adresse Ethernet comme intermédiaire entre l’adresse IP et l’adresse ATM. Cela permet d’ajouter une infrastructure ATM sans que les équipements terminaux aient à s’en soucier. C’est une façon d’introduire de l’ATM dans l’entreprise de manière transparente pour l’utilisateur. La section suivante en détaille les caractéristiques. Figure 19.1 Deux architectures IP sur ATM TCP IP TCP IP AAL Signaling Data Signaling Data ATM AAL ATM  LANE (LAN Emulation) Le protocole LANE poursuit trois objectifs : • remplacer un sous-réseau par un réseau ATM ; • conserver les interfaces utilisateur ; • faire communiquer des équipements terminaux ATM avec des équipements terminaux LAN. L’un des inconvénients majeurs de cette solution est qu’elle nécessite une double correspondance IP-MAC et MAC-ATM. Il existe de nombreuses façons de définir une émulation, dont l’une des meilleures est proposée par l’ATM Forum sous le sigle L-UNI (LAN emulation User-to-Network Interface). Comme elle est de niveau MAC, cette émulation supporte toutes les applications existantes. L’émulation L-UNI comporte quatre parties : • L’émulation client, ou LEC (LAN Emulation Client), qui travaille comme un délégué pour le terminal ATM. • L’émulation serveur, ou LES (LAN Emulation Server), qui résout la correspondance des adresses MAC et ATM. • L’émulation serveur pour les applications multipoint, ou BUS (Broadcast and Unknown Server), qui résout la correspondance des adresses multipoint. • L’émulation serveur de configuration, ou LECS (LAN Emulation Configuration Server), qui permet de mettre à jour une station qui se connecte. Le logiciel LEC, que doit posséder toute station ou tout routeur qui veut être émulé, détient une adresse ATM d’accès. Le LES mémorise toutes les adresses MAC des stations des réseaux locaux qui sont logiquement attachés et leur adresse ATM associée. Figure 19.2 Architecture LANE Ethernet ATM Ethernet PC avec une carte ATM Ethernet b Les architectures de niveau paquet PARTIE VI 496 Le BUS est un serveur du même type que le LES mais pour les adresses de diffusion et multipoint. Enfin, le LECS possède les informations de configuration, comme l’adresse du LES du réseau émulé auquel appartient une station qui s’active. Quand un client désire envoyer une trame vers une autre station, il fait parvenir au serveur LES une requête sur l’adresse ATM correspondant à l’adresse MAC de la station destinataire. Le serveur répond avec l’adresse ATM du LEC auquel la station destination est connectée. Ensuite, le LEC ouvre un circuit virtuel avec son correspondant, déterminé par l’adresse ATM que lui a procurée le LES, et convertit la trame MAC en plusieurs trames ATM et envoie les cellules. Au LEC d’arrivée, les cellules sont converties en trames MAC, qui sont alors envoyées vers le terminal approprié. Le cheminement des flots s’effectue de la façon illustrée à la figure 19.3. Le parcours 1 correspond à l’envoi par le client d’une requête, portant une demande de conversion d’une adresse IP en une adresse ATM, envoyée au serveur LES. Le parcours 2 illustre la réponse à cette requête. Le client connaissant maintenant l’adresse ATM de son correspondant, il peut lui envoyer un flot de paquets IP encapsulés dans des trames ATM et circulant sur le circuit virtuel ouvert vers l’adresse ATM du destinataire. Le parcours 3 correspond à l’ouverture du circuit virtuel avec la machine distante dont l’adresse ATM a été obtenue grâce à la conversion effectuée.

NHRP et MPOA

Les deux solutions décrites précédemment, LANE et CIOA, s’appliquent facilement à un LIS (Logical IP Subnetwork) unique. Les protocoles utilisés par le BUS ou la procédure ATMARP requièrent une diffusion. Si les requêtes peuvent traverser des passerelles, la diffusion devient difficile à maîtriser. Il faut donc un protocole pour rechercher l’adresse du destinataire sans diffusion afin que l’environnement IP puisse se mettre au-dessus d’un ensemble de sous-réseaux ATM. Considérons un ensemble de LIS ATM formant un NBMA. Chacun des réseaux ATM interconnectés a donc des utilisateurs possédant un préfixe d’adresse en commun et formant un LIS. Connaissant l’adresse IP du destinataire, il est possible de déterminer l’adresse ATM correspondante. La figure 19.7 illustre le processus consistant à trouver l’adresse ATM du destinataire en connaissant son adresse IP alors qu’il ne se trouve pas sur le même réseau. Comme nous venons de le voir, la corrélation d’adresses dans CIOA se fait au niveau IP-ATM, ce qui simplifie la recherche de la correspondance d’adresses mais limite son utilisation aux réseaux IP. Avec la deuxième génération du protocole CIOA, la résolution d’adresse s’effectue par un mécanisme InATMARP (Inverse ATM’s ARP), qui est une extension du mécanisme RARP (Reverse ARP) d’Internet (voir le chapitre 17). Dans CIOA 2, le protocole NHRP, que nous détaillons à la section suivante, peut être utilisé. Le groupe ION de l’IETF a mis au point le système MARS (Multicast Address Resolution Server) pour émuler le multicast au-dessus d’ATM. Ce service est étendu à tous les protocoles de la couche réseau au-dessus des réseaux NBMA. Le système MARS comporte un serveur et des clients. Dans le cadre d’IPv4, MARS ne travaille que sur un LIS. Il est possible d’ajouter des serveurs spécialisés MCS (Multicast Cluster Server) pour remplacer le serveur MARS dans la distribution des paquets et de la gestion des applications multicast. Il n’est toutefois pas évident de trouver l’architecture optimale entre une centralisation dans un serveur MARS unique et une distribution totale dans un réseau de serveurs MCS. Avec l’arrivée d’IPv6, le protocole ATMARP ne peut plus être exploité. IPv6 au-dessus d’ATM remplace le processus ATMARP par ND (Neighbor Discovery), ce qui empêche le fonctionnement du protocole CIOA tel que nous l’avons décrit. De ce fait, l’IETF a normalisé dans les RFC 2491 et 2492 deux nouveaux protocoles pour le remplacer. Ces protocoles spécifient la mise en place d’IPv6 au-dessus de réseaux NBMA. Le protocole MARS est repris mais étendu pour transporter du trafic IPv6 unicast. Dans ce nouvel environnement, les LIS sont remplacés par des LL (Logical Link). Le serveur MARS réalise les fonctions auparavant réalisées par le serveur ATMARP. Figure 19.7 IP sur plusieurs LIS interconnectés @AIP @AATM @BIP @BATM A LIS LIS LIS B Livre Reseaux.book Page 499 Vendredi, 27. août 2004 4:03 16 Les architectures de niveau paquet PARTIE VI 500 NHRP (Next Hop Resolution Protocol) Le protocole NHRP provient du monde Internet et est décrit dans la RFC 1932. Il permet de rechercher l’adresse ATM correspondant à une adresse IP dans un réseau NBMA composé de plusieurs LIS. Plus précisément, NHRP permet la résolution d’une adresse IP d’une station de travail se trouvant sur un LIS distant en une adresse du réseau NBMA (adresse ATM, relais de trames, etc.). Chaque LIS possède un serveur de route, appelé NHS (Next Hop Server), souvent situé dans un routeur. Lorsqu’un client demande une connexion, il s’adresse au NHS du LIS auquel il appartient pour obtenir les informations de routage sur son paquet. Si le NHS local ne peut résoudre le problème de la localisation, il adresse une requête vers les NHS connexes, et ainsi de suite jusqu’à arriver au LIS auquel le destinataire appartient. Cette solution permet de trouver une route beaucoup plus directe que le passage par les différents NHS, comme l’illustre la figure 19.8. La phase 1 correspond à la demande de conversion d’adresse au NHR Routeur du premier LIS, lequel s’adresse avec la phase 2 au NHR Routeur du LIS dont dépend l’utilisateur distant. Les phases 3 puis 4 correspondent au retour de la conversion d’adresse. Avec l’adresse ATM le client ouvre un circuit virtuel avec le distant : c’est la phase 5. On peut ainsi obtenir une connexion directe en mode ATM de deux stations appartenant à des LIS distants, sans qu’il soit nécessaire de remonter au niveau IP du routeur. MPOA (MultiProtocol Over ATM) MPOA est un protocole mis au point par l’ATM Forum. Plus complexe que NHRP, il se sert des techniques décrites aux sections précédentes en les unissant et en les complétant Figure 19.8 Mise en place d’une route par NHRP LIS LIS LIS 1 2 3 4 5 NHR Routeur NHR Routeur Livre Reseaux.book Page 500 Vendredi, 27. août 2004 4:03 16 MPLS et GMPLS CHAPITRE 19 501 pour réaliser le transport de paquets IP ou de paquets d’autres protocoles, comme IPX, sur une interconnexion de réseaux ATM. La route peut être déterminée soit par une solution centralisée de type serveur de route, soit par une solution distribuée utilisant les protocoles PNNI ou NHRP. Le rôle de MPOA est toujours de trouver l’adresse ATM du correspondant pour ouvrir une connexion directe, ou shortcut, entre deux stations ATM qui ne se connaissent au départ que par leur adresse IP. Les deux composantes de MPOA sont les suivantes : • MPC (MPOA Client), qui, à la demande d’un client, recherche la meilleure route pour ouvrir un circuit virtuel avec un client dont il connaît l’adresse IP. • MPS (MPOA Server), situé dans un routeur, qui, à l’aide d’un routage classique, tel que RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), etc., achemine les requêtes NHRP de demandes de correspondance. La figure 19.9 illustre le fonctionnement de MPOA. La phase 1 correspond à la demande de conversion d’adresse qui remonte jusqu’au serveur MPS connaissant la réponse. La phase 2 transporte la réponse à la demande de conversion qui permet l’ouverture du circuit virtuel vers le distant. Figure 19.9 Fonctionnement de MPOA PAR et I-PNNI Issu de l’ATM Forum, le protocole PNNI a pour fonction de mettre en place une connexion entre deux utilisateurs en subdivisant le réseau en sous-réseaux, chaque sous-réseau possédant un nœud leader capable de connaître l’état des autres sous-réseaux et de renvoyer ces informations à ses propres nœuds dans son sous-réseau. Lorsque des routeurs IP sont interconnectés par un ensemble de réseaux ATM, il est difficile de déterminer le chemin à suivre. Une solution pour trouver un chemin consiste à utiliser le protocole PNNI. Les mécanismes PAR et I-PNNI ont pour objet d’établir cette jonction entre les routeurs et le protocole PNNI. • PAR (PNNI Augmented Routing) permet d’élire un serveur de route sur une machine de chaque sous-réseau ATM. Ce routeur est appelé DR (Designated Router). C’est lui qui est capable de faire la résolution d’adresse entre la partie IP et le réseau ATM et qui déclenche le protocole PNNI pour mettre en place une route sur l’interconnexion de réseaux ATM. • I-PNNI (Integrated PNNI) étend le protocole PNNI de sorte qu’il puisse être utilisé sur les sousréseaux IP. Dans chaque sous-réseau LIS, on indique en ce cas un leader