Multi Protocol Label Switching

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Ce site a été réalisé par Rémy Marot dans le cadre des exposés de système et nouvelles technologies réseaux du cours de Dominique Revuz et Etienne Duris tous deux Maître de Conférences à l'université de Marne-la-Vallée et respectivement directeur de l'école Ingénieurs 2000 de l'UMLV, et responsable de la filière Informatique et Réseaux .

Chaque exposé réalisé par les élèves de troisième année de la filière IR (dont voici la liste) est composé de deux travaux :

Sujet abordé et problématique

Les réseaux actuels reposent pour la plupart sur le plus connu des protocoles, à savoir Internet Protocol (IP). Avec le temps, ceux-ci ont révélé leurs atouts mais surtout leurs faiblesses, liées au format même du protocole et à sa spécification. Preuve en est l'élaboration de l'IPv6, destinée à palier certaines faiblesses de l'IPv4 notamment au niveau de l'espace d'adressage et de la sécurité.

Ce constat a motivé la mise au point d'un nouveau système, permettant d'améliorer certains mécanismes notamment au niveau du routage IP et, plus globalement, des services proposés par la couche 3 de l'OSI.

La problématique liée aux protocoles longue distance dits WAN est relativement complexe à appréhender, la diversité des protocoles utilisés rendant parfois les réseaux d'information très hétérogènes. De nos jours, bon nombre d'entreprises possèdent encore des réseaux sur des protocoles tels que X25, Frame Relay ou encore ATM. La migration de ces architectures vers des nouveaux protocoles exigent bien souvent le changement de tout le matériel. Ceci engendre un coût non négligeable et des coupures de service plus ou moins importantes le temps de la mise en place de ce nouveau réseau.

C'est dans ce contexte que s'inscrit cet exposé sur le Multi Protocol Label Switching. En plus de présenter les spécifités de cette architecture, nous aborderons les principales applications pratiques qui en sont faites. Enfin, nous aurons un aperçu des technologies futures qui s'appuient sur ce protocole pour s'adapter aux réseaux nouvelle génération.

Pourquoi le Multi Protocol Label Switching ?

Le modèle OSI définit un standard de communication entre les entités d'un réseau. A l'image de tout standard, ce modèle avait pour but de faire cohabiter des produits de constructeurs différents en établissant un système de couches ajoutant de la flexibilité et de la modularité à ces communications. Grâce au mécanisme d'encapsulation / décapsulation mise en oeuvre, les couches vont intéragir avec les couches adjacentes, tout en gardant un niveau d'abstraction les séparant logiquement des autres.

Cependant, nous nous intéresserons qu'aux couches 2 et 3 du modèle OSI. Du point de vue fonctionnel, la couche 2 a pour objectif de définir une interface de communication entre la couche physique 1 et le protocole d'accès au support de transmission (câble, ondes ...). Concernant la couche 3, cette dernière est responsable de l'adressage du réseau et de l'acheminement des données d'un point à l'autre du réseau.

Le protocole IP est donc un protocole de niveau 3, fonctionnant en mode non connecté et effectuant un acheminement "best effort". En d'autres termes, cela signifie que l'établissement d'un chemin d'une source vers un destinataire n'est pas fixé une fois pour toute, et que par conséquent les paquets d'une même donnée peuvent emprunter des chemins différents, sans aucune garantie de leur arrivée à destination. L'expression "best effort" indique que le temps d'acheminement d'un paquet n'est en aucune façon garanti, et qu'il sera donc délivré du mieux possible. Ainsi, on ne peut s'assurer qu'une donnée nécessitant une débit constant et minimal sera correctement acheminée.

Nous allons maintenant rappeler quelques points relatifs au routage IP, qu'il est important de remarquer afin de bien comprendre les intérêts ayant motivé l'élaboration du MPLS. Le routage fonctionne selon des zones regroupant plusieurs entités d'un réseau. Une telle zone est appelée Autonomous System et sert à faciliter le travail d'administration. Les protocoles servant à échanger les tables de routage au sein d'un même AS s'appelent les IGP; On y retrouve les protocoles à état de lien (OSPF, IGRP...) et les protocoles dits "vecteurs distance" comme RIP. L'échange des tables de routage entre les routeurs situés en bordure des AS s'effectue via un protocole EGP comme BGP.

En IPv4, le routage se fait selon la méthode saut par saut (ou hop by hop). A chaque fois qu'un paquet arrive sur un routeur, celui-ci va prendre une décision pour le routage (en fonction du protocole mis en oeuvre). Pour cela, il utilise sa table de routage qui spécifie pour chaque adresse de destination le prochain routeur à atteindre et l'interface sur laquelle le paquet doit être recopié. En plus de cette opération dite "store and forward", le routeur va effectuer d'autres traitements sur les paquets entrants. Par exemple, celui-ci sera chargé de fragmenter les paquets afin de respecter d'éventuelles contraintes sur le MTU

Malgré la flexibilité et la simplicité de la mise en oeuvre du routage IP, les traitements récurrents effectués par les routeurs sont coûteux en temps et en ressources machines. Cette problématique est tout de même atténuée depuis quelques années avec l'apparition d'équipements réseau de plus en plus performants (on pensera notamment aux giga-routeurs et é l'utilisation de circuits électroniques pointus comme les ASICs). C'est alors que l'objectif de fournir plusieurs services à la couche IP est venu se greffer aux motivations du MPLS et représente actuellement l'aspect primordial de cette technologie.