Les technologies de commutation Ethernet au service des r ...softnews.o.s.f.unblog.fr/files/2009/07/geret0607foundry.pdf · – RFC 1771 – A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4) –

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Les technologies de commutation Ethernet au Les technologies de commutation Ethernet au service des rservice des r ééseaux mseaux m éétropolitainstropolitains

MercrediMercredi 27 27 JuinJuin 20072007


L'origine de la création de Foundry Networks

La création de l'entreprise Foundry Networks prend sa source avec une nouvelle vision du réseau :

Les infrastructures réseaux seront:– Ethernet– IP– Commutés

Foundry Networks est né avec le Gigabit Ethernet– Propose les premiers produits 10Gbps


Critères communs aux produits Foundry Networks

Remise à plat technologique à chaque génération– Architecture à l'état de l'art

Protection de l'investissement– Equipement surdimensionné à l'origine– Pérennité des matériels

Coût de possession réduit– Energie consommée– Dégagement calorifique– Formation des personnels réduite


La topologie récurrente des MAN & réseaux de Campus

La topologie en anneau est le choix naturel pour les réseaux MAN

– Coûts d'infrastructure inférieurs à d'autres topologies

– Assure une redondance de liaison

Un constat :– Ethernet L2 switching est

peu adapté à une topologie en anneaux


Les solutions historiquement utilisées sur un annea u

Synchronous Digital Hierarchy ou (SDH) / synchronous optical networking ou SONET

– Service TDM avec insertion extraction d'une fraction de bande passante

– Service de type point à point– Service POS de transport de paquets

Fiber Distributed Data Interface (FDDI)– Gestion de l'anneau via jeton– Pas de progrès en bande passante

Resilient Packet Ring (RPR), ou IEEE 802.17– Réutilisation du double anneau de SONET– Transport de paquets


Les offres MAN Foundry Networks

Metro Ring Protocol– Solution économique et performante pour la création

de réseau campus et MAN– Présent sur l'ensemble de la gamme– Choisi pour sa simplicité de mise en œuvre

Services MPLS– Solution évoluée et richesse fonctionnelle pour MAN,

WAN


Foundry Networks Metro Ring Protocol

Protocole optimisé pour la gestion des réseaux Ethernet en anneauConserve toute la simplicité d'EthernetConvergence plus rapide que STP ou RSTPUtilisé en combinaison avec des groupes topologiquesAssure la maitrise de la distribution des flux sur les liensAutorise l'ensemble des services sur Ethernet

– Vlan– Vlan dans Vlan– Qos, etc …– Routage– Sflow, etc….


Principe de fonctionnement de MRP

"Metro Ring protocol" est mis en œuvre sur un vlanChaque commutateur participant à l'anneau se voit définir un port primaire et un port secondaireL'anneau est contrôlé par un commutateur maitreCelui-ci bloque son port secondaire de manière àéviter une boucle

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

F

B

F

FF

F

F

F

F

FF

F

Interface

bloquée pour

éviter une

boucle


Initialisation de l'anneau

L'ensemble des ports de l'anneau bloquent les trames à l'exception des trames RHP (Ring HealthPackets)

Le port primaire du commutateur maitre envoie des trames RHP type 1

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

PF

PF

PFPF

PF

PF

PFPF

RHP 1


Passage du mode Pre-forwarding à Forwarding

Dés que le commutateur maitre reçoit son RHP type 1 sur son port secondaire

– il le place en mode blocking

– il émet un RHP type 2

Les ports des commutateurs passe en mode forwarding au passage du RHP de type 2

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

B

PF

PF

PF

PFPF

F

F

RHP 2


Incident sur l'anneau MRP1 vs MRP2

Si le commutateur maitre ne reçoit pas de RHP 2 pendant le temps "Dead Timer", son port secondaire passe en mode forwardingIl émet alors des RHP de type 1Avec MRP 2, le commutateur D participe àla détection de l'incident en envoyant un RHP d'alerte vers le commutateur maitre dès la perte de liaison sur son port primaire

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

F

F

F

F

F

F

F

FF

F

RHP alerte


Restauration de l'anneau

Quand les ports des commutateurs membre sont rétablis ils passent en phase Pre-forwardingLe commutateur maitre reçoit ses RHP type 1 et envoie aussitôt des RHP type 2 sur le port principal.Le commutateur maitre bloque son port secondaire

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

F

F

F

FPF

F

PF

F

F

FF

F

RHP 1


Topologies d'anneaux MRP imbriqués

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

F

B

F

F

F

FF

F

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch E

Switch F

Switch G

FF

F

B

F

F

FF

F

Master

Node

Ring 1Ring 2

Switch H


Topologie logique du réseau

Master

Node

Member

Node

Member

Node

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

F

B

F

F

F

FF

F

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Member

Node

Switch E

Switch F

Switch G

FF

F

B

F

F

FF

F

Master

Node

Switch H


Metro Ring Protocol en résumé

Objectif : éliminer Spanning Tree et variantes de l’infrastructure réseau Domaine de broadcast étenduGestion optimisée & déterministe des boucles Ethernet

– Campus, MAN, WAN

Fonctionne à 10, 100, 1000, 10Gbps, etc…Fonctionne sur Fibre optique ou paires torsadéesTemps de convergence compatible VoIPTopologie simple ou multiple anneauxGestion de groupe topologiques


Protocole MPLS

Présent sur gamme de matériel haut de gammeEtablissement de "circuits" (LSP) d'après un plan de contrôle IPService d'ingénierie de trafic

– Création de LSP– Réservation de bande passante– Création de tunnel– Reroutage de LSP sur incident– Etc …

N'est pas exclusivement conçu pour les réseaux en anneaux


MPLS, principes fonctionnels

Les équipements LER assure la mise en place des labels en préfixant les paquets pour une destination donnée

Une manipulation des labels par les protocoles de routage et du "Trafic Engineering" permet d'orienter les LSP dans l'infrastructure réseauIl est possible d'ajouter des labels en tête de trame

– Création de service (utilisation de la loopback comme point de départ et de terminaison de service)

– Orientation vers des liens privilégiés

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D

NetIron MLX-4NE TWOR KS

S FM1

Pwr

Ac t iv e S FM1

P wr

A ct iv e S FM1

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A ct iv e

RX- BI- M R RX- BI- M R

TX RX TX RX TX RX T X RX


S FM1

P wr

A ct iv eS FM1

Pwr

Ac t iv eS FM1

Pwr

Ac t iv e

RX- BI- M R R X- BI- MR



S FM1

Pwr

Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

P wr

A ct iv e S FM1

Pwr

Ac t iv e S FM1

Pwr

Ac t iv e


TX RX T X R X TX RX TX RX

LER

Insertion des

labels

LSR

Commutation

de labels

LER

Suppression

des labels

LSP

Circuit virtuel

composé d’une

suite de labels


Création de services sur MPLS

IP / MPLSMPLS Virtual Leased Line (VLL) ou Pseudo Wire Emulation

– RFC 4447, Pseudowire Setup and Maintenance Using the Label Distribution Protocol (LDP)

– RFC 4448, Encapsulation Methods for Transport of Ethernet over MPLS Networks

Virtual Private LAN Services (VPLS)– RFC 4762, Virtual Private LAN Service over LDP

BGP/MPLS VPNs, RFC 2547– RFC 1771 – A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4)

– RFC 1997 – BGP Communities Attribute– RFC 2283 – Multiprotocol Extensions for BGP-4

– RFC 2842 – Capabilities Advertisement with BGP-4

– RFC 2858 – Multiprotocol Extensions for BGP-4– RFC 3107 – Carrying Label Information in BGP-4


Service réseau Point à Point L2 VLL

Le réseau assure un service point à point àl'instar d'une liaison optiqueLe protocole LDP assure la distribution des labels au sein de l'infrastructure MPLSLes trames sont transportée sans traitement protocolaire

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv eS FM1

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Ac t iv eS FM1

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S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e




Service réseau commuté L2 VPLS

Le réseau assure un service de commutation de niveau 2 point-multipointLe service peut être apparenté à un grand commutateur distribuéMise en œuvre aisée

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv eS FM1

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Ac t iv e




S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e



Domaine de

broadcast

VPLS


Service réseau L3 VPN

Le réseaux présente un point d'accès au réseau via une "default gateway" IPLes broadcast sont bloqués à l'entrée du réseau MANChaque client peut disposer de "son" infrastructure IP propreLes communications peuvent être "any to any" au niveau 3

Switch A

Switch B

Switch C

Switch D


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv eS FM1

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Ac t iv eS FM1

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Ac t iv e




S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e



L3 VPN


MPLS vs MRP

MPLS fonctionne sur une boucle ou tout autre topologieAutorise une utilisation optimisée des liaisonsMPLS Dispose de mécanismes évolués de protection contre les incidents de liaisons

– FastReroute, link ou node protection– Répond au 50ms de secours de liaison

Offre des services de nature différentes sur la même infrastructurePlus complexe à mettre en œuvre (spécialement pour le L3-VPN)


Augmentation des performances

Loi de Moore– Doublement du nombre de transistors sur une puce

tous les 18 mois

Loi de l'internaute– Plus qu'y en a ….. Plus que t'en prends (..de la

bande passante !)


Châssis Foundry au cœur de la tourmente Internet

Traffic Drivers– Rich Media over Broadband

– IPTV, YouTube, Gaming, Music

– Internet users going wireless

– Fixed mobile convergence

230Gbps Dec’06

110Gbps Dec’05

Peak 5-minute Traffic Rate, AMS-IX


Pourquoi Ethernet s'impose dans la course à la performance

Token-Ring / FDDI– Méthode d'accès déterministe mis à mal par la commutation– Taille de réseau limité– Les débits n'ont pas progressé (tentatives à 100Mbps)– Coût des solutions Token-Ring

ATM / LAN– Débit des SAR dépassés par le Gigabit Ethernet– Difficulté de mis en œuvre des flux point multipoint– Complexité des protocoles– Complexité du Diagnostique


Les besoins futurs …..demain !

Grille de calcul / Cluster– Distribution des tâches– Communication inter-processus …– … voire extension de la mémoire sur le réseau – Contraintes de latence

SAN / NAS– I-SCSI comme alternative à Fiber-Channel

� FC impose la gestion d'une double infrastructure, double compétences, double redondance

– Duplication & synchronisation des sites comme alternative à la sauvegarde

– Contraintes de débit


Les besoins futurs …..demain ! (suite)

Virtualisation de serveur– Développement des serveurs en lame– Développement des serveurs multiprocesseurs– Déplacement à la volée des machines virtuelles– Généralisation des interfaces 10Gbps via le support cuivre

Plans PRA – PCA des entreprises– réplication de données– Indépendance géographique


Réponse par augmentation du nombre de liaisons

Solution viable sur un campus

– Utilisation des fibres libres d'un fourreau

Coût prohibitif du lien sur un MANUtilisation de coupleurs optiques conventionnelsAgrégat de liens en 802.3ad


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv eS FM1

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Ac t iv e




S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e




Multiplexage de longueur d'onde pour agrégat de liens

Transparent du point de vue du commutateurAgrégat de liens 802.3adSurcoût lié àl'équipement WDMTopologie du réseau sous le contrôle des commutateursOptique 10Gbps DWDM au catalogue Foundry Networks


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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S FM1

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Ac t iv e




S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e




Topologie contrôlée par les multiplexeur de longueu r d'onde

S'apparente à SONET / SDH : insertion/extraction de circuitAutorise une liaison directe vers l'équipement de destinationEffet de seuil dans la consommation de bande passanteSurcoût lié àl'infrastructure WDM & transpondeur si optiques non WDM


S FM1

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Ac t iv e S FM1

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A ct iv eS FM1

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Ac t iv eS FM1

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Ac t iv e




S FM1

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A ct iv e




S FM1

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A ct iv e S FM1

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Ac t iv e S FM1

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Ac t iv e




Le 100 GE vers la Standardisation

Ethernet Alliance supporte le “Call For Interest” depuis Juillet 2006Le groupe d’étude “High Speed Ethernet” (HSE) se donne 6 mois pour développer le “PAR”Standard planifié pour Novembre 2009

Premiers produits fin 2008

2005 2006 2008 20102007 2009

EthernetAlliance

CFI7/06

IEEE 802.3HSE Study

Group

HSE Task ForceDevelops Standard

IEEE HSE Timeline

StandardsBased100GE

Expect a request for a 6-month extension at Feb Interim meeting

Vote on PAR; must get 75% vote or restart – July 07

Ratify Standard Nov 09Publish 2010

CFI on 100GE PassedHSSG Formed


Fundamental Market DriversMetro & Internet Traffic Growth Drives 10-/100-GbE Deman d

1-GbE Ports

10-GbE Ports

100-GbE Ports

Projection de distribution de ports


Architecture matérielle innovanteIntroduction de l'architecture CLOS

Architecture Modulaire et évolutive de classe “Opérateur”Architecture massivement matricielle

– Matrice distribuée – Redondances matérielles totale avec

stratégies de maintient de performance ou service dégradé (redondance N+1)

– Fonctionnement entièrement Hitless des couche 2 et 3

– Pas de rupture de service en cas de mise àjour logiciel

– Commutation paquets optimisé– Gestion du contrôle de flux de bout en bout

Evolutif vers les nouveaux standard Ethernet nativement :

– 40 Gigabit Ethernet grâce aux 50Gbps disponibles par demi slot

– 100 Gigabit Ethernet grâce à la technologie CLOS en agrégeant deux demi slots

n×k

n×k

n×k

n×k

P/n × P/n

P/n × P/n

P/n × P/n

k×n1

2

P/n

1

2

3 3

P/n

1

2

k

k×n

k×n

k×n

… … …


Stratégie Ethernet 100Gbps

Les commutateurs de 5e génération Foundry sont prêt pour le 40 GE &100 GECapacité actuelle des matrices :

– 50 Gbps FDX (100 Gbps total) par demi slot

– 100 Gbps FDX (200 Gbps total) par slot complet

Equerre amovible pour utiliser un slot complet

50 Gbps FDXpar demi-slot

100 Gbps FDXpar slot complet

Equerreamovible


Retour à une architecture simplifiée avec le 100Gbps

Permet de revenir à des solution d'architecture simplifiées

– Du 10Mbps au 100Gbps de manière transparente– Même trame Ethernet– Pas de nouvelle formation– Outils de diagnostic identique– Gestion aisée des classes de débit intermédiaires– Support du Metro Ring Protocol– Support MPLS & TE

Le coût se réduira avec la généralisation de l'offre– Le 100Gbps sera plus économique qu'une solution WDM


sFlow (RFC 3176 - www.sflow.org ) à 100Gbps également

Packet header (MAC,IPv4,IPv6,IPX,AppleTalk,TCP,UDP, ICMP)Sample process parameters (rate, pool

etc.)Input/output portsPriority (802.1p and TOS)VLAN (802.1Q)Source/destination prefixNext hop addressSource AS, Source Peer ASDestination AS PathCommunities, local preferenceUser IDs (TACACS/RADIUS) for

source/destinationURL associated with source/destinationInterface statistics (RFC 1573, RFC 2233,

and RFC 2358)

© 2007 Foundry Networks, Inc.37 April 2006 | © 2006 Foundry Networks, Inc.

Merci

Documents

Les technologies de commutation Ethernet au service des r ...softnews.o.s.f.unblog.fr/files/2009/07/geret0607foundry.pdf · – RFC 1771 – A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4) –