Définition du style : TM 2 Institut de la Francophonie pour l'Informatique Mémoire de fin d’études du : DIPLOME D’ETUDES PROFESSIONNELLES APPROFONDIES par NGUYEN Phan Quang Gestion de l’Accès aux Réseaux MPLS-DiffServ par des Agents Intelligents Janvier, 2004 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 2 Remerciements Je tiens à remercier Guy PUJOLLE et Dominique Gaïti de m’avoir accueilli dans leur équipe durant mon stage de DEPA, et d’avoir encadré et animé ce stage avec enthousiasme. Grâce à vos connaissances profondes et vastes j’ai été encouragé à accomplir ce stage. J’ai l’honneur d’adresser tous mes remerciements à Kim Loan THAI pour ses aides et conseils dans la recherche et dans ma vie professionnelle durant mon stage. Je remercie chaleureusement Hugues LECARPENTIER et Davor MALES de m’avoir encadré durant mon stage.
J’exprime avec enthousiasme ma gratitude à Duc Minh NGUYEN et Huyen Trang VU pour leurs aides dans la recherche et ma vie quotidienne. Je remercie amicalement Duy LE, mon collègue pour ses travaux, sa coopération et ses aides dans l’équipe et la vie quotidienne. J’adresse mes remerciements à tous les membres du projet IANET pour leurs conseils et leurs soutiens amicaux. Je tiens aussi à remercier chaleureusement les professeurs de l’IFI pour leurs renseignements qui ont été vraiment utiles durant mon stage.
En fin, un grand merci à ma famille, mes amis pour leur encouragement. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 3 Résumé : Certaines des applications d'Internet pourraient bénéficier des ressources du réseau comme la bande passante. Une tendance réelle dans la gestion de réseau est l’agrégation des flots du trafic. En outre, différents services exigent différentes ressources pour garantir une meilleure qualité de service (QoS).
Ces travaux proposent une approche utilisant les systèmes multi-agents pour la gestion d'accès dans un réseau MPLS- DiffServ. Une analyse de simulation est donnée pour 1) la modélisation d’un réseau MPLS et 2) la gestion d'accès de réseau par les agents intelligents. L'intelligence des agents est actionnée en fonction des comportements du QoS de trafic dans le réseau. Mots clés : MPLS-DiffServ, Agent Intelligent, IP-QoS Mis en forme : Anglais (Royaume-Uni) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 4 Abstract : An increment of the Internet applications could benefit the network resources like bandwidth.
An actual trend in networking is aggregation of traffic streams. In addition, with different services, it requires the different resources to guarantee the best quality of service (QoS). In this paper, we propose an approach using agent-based systems for access management in an MPLS-DiffServ network. A simulation analysis is provided for 1) MPLS network modelling and 2) Network access management by intelligent agents.
The agent intelligence is operated by the behavior of the QoS of traffic in the network. Keywords : MPLS, DiffServ, Intelligent Agent, IP-QoS TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Intelligents Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 5 Table des matières 1 INTRODUCTION .1 LA GARANTIE DE LA QOS DANS LES RESEAUX IP .2 L’INGENIERIE DU TRAFIC DANS LES RESEAUX MPLS .1 L’ingénierie du trafic.2 MPLS et la TE .3 L’OBJECTIF DU PROJET. 10 2 ETAT DE L’ART .1 L’AGENT INTELLIGENT DANS LES RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS .2 LES RESEAUX MPLS-DIFFSERV .3 L’ENVIRONNEMENT DE SIMULATION J-SIM .2 Modélisation d’un réseau .3 Modélisation du réseau MPLS dans J-Sim. 16 3 DEROULEMENT DU STAGE .1 MODELISATION DU RESEAU MPLS-DIFFSERV .1 Fonctionnement du réseau.2 La conception d’un nœud MPLS.3 La modélisation des sources de trafic.2 MODELE DE L’AGENT .2 Les critères à utiliser .3 L’architecture de l’agent.
21 4 ANALYSE DES RESULTATS.1 LA TOPOLOGIE DU RESEAU .2 METHODES D’EXPERIMENTATION ET D’EVALUATION .1 Réseau sans agents intelligents .2 Réseau avec agents intelligents .3 Interprétation et remarques.1 LES RESULTATS OBTENUS.1 LE PACKAGE INET DU SIMULATEUR J-SIM.1 Le CSL et les services .2 La décomposition du CSL.3 L’établissement d’un scénario de simulation d’un réseau.2 LA CONFIGURATION ET LE MANUSCRIT DE SIMULATION DE RESEAU MPLS.1 La configuration du composant de FT.2 L’établissement d’un nœud MPLS .3 GUIDE D'INSTALLATION DE LA SIMULATION DU RESEAU MPLS-DIFFSERV.2 L'affichage des résultats. 39 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Intelligents Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 6 7.4 Le fichiers de simulation ianet.4 LES RESULTATS OBTENUS.1 La simulation du réseau sans agent.2 La simulation du réseau avec agent intelligent. 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Intelligents Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 7 Les acronymes ACA Autonomous Component Architecture AF Assured Forwarding AS Autonomous System ATM Asynchronous Transfer Mode BA Behaviour Aggregated BE Best Effort bps bit per second CAC Call Admission Control CSL Core Service Layer DiffServ Differentiated Service DSCP DiffServ Code Point EF Expedited Forwarding FEC Forwarding Equivalence Class FT Forwarding Table FTP File Transfer Protocol IP Internet Protocol LDP Label Distribution Protocol LSP Label Switched Path LSR Label Switch Router MPLS Multi-Protocol Label Switching MTU Max Transfer Unit PD Packet Dispatcher PHB Per-Hop Behaviour QoS Quality of Service RSVP Reservation Protocol RT Routing Table SLA Service Level Agreement SLS Service Level Specification TE Traffic Engineering TTL Time To Live UPL Upper Protocol Layer TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Intelligents Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 8 1 INTRODUCTION Ce stage s’est déroulé dans l’équipe RESEAUX et PERFORMANCE du pole MSI (Modélisation des Systèmes d’Informatique) du LIP6 (Laboratoire d’Informatique de Paris 6). Aujourd’hui, les réseaux de télécommunications ont évolué vers une tendance à fournir les divers services avec telle garantie de la qualité de service aux clients.
Il est possible de transférer des flots de données à différents niveaux de débit, de délai et de taux de perte de paquets. Dans le but de fournir certaines garanties de la QoS adéquate aux trafics sur un AS IP, les clients devront avoir des conventions SLA [7, 8, 26, 19] contractuelles avec des Fournisseurs des Services d’Internet (Internet Service Provider, ISP). Les ISP voudraient satisfaire des demandes du client qui sont décrites dans la part technique SLS [7, 8, 26] du SLA tandis qu’optimiser l’utilisation des ressources du. La réalisation de ces deux objectifs n’est pas simple dans un environnement de réseaux multi-services.
L’intégration de DiffServ et MPLS est une approche très efficace pour résoudre ce problème. DiffServ fournit des mécanismes normalisés de QoS [6] tandis que MPLS fournit des techniques de routage qui nous permettent d’optimiser l’utilisation de ressources et l’ingénierie du trafic [10]. Deux aspects intéressants de cette tendance seront abordés rapidement dans les deux sections suivantes : la garantie de la QoS dans le monde IP et l’ingénierie du trafic (TE) dans les réseaux MPLS.1 La garantie de la QoS dans les réseaux IP Un point majeur dans la gestion de la performance de réseaux est la QoS. Elle a été définie dans la recommandation E.800 de l’ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunication Standardization Sector) comme « un effet collectif des performances d’un service qui détermine le degré de satisfaction d’un client du service ».
Pour atteindre certaine garantie de la QoS, des mécanismes du plan de contrôle et du plan de gestion sont utilisés [26]. Les mécanismes du plan de contrôle servent à réserver des ressources à la demande. Ceux du plan de gestion fournissent la planification et la surveillance du réseau et la gestion des demandes d’inscription des services dépendant des ressources valables. Normalement, les réseaux IP n’offrent pas de qualité de service à l’origine.
En effet, l’objectif du monde IP est de partager de façon équitable l’ensemble des ressources du réseau [25]. Plusieurs solutions ont été proposées pour essayer d’introduire de la qualité de service dans les réseaux IP. La première solution est de surdimensionner le réseau de telle sorte que tous les paquets IP voient le réseau comme étant fluide et puissent arriver dans un laps de temps court au récepteur. La deuxième solution est de réserver des ressources du réseau pour des flots particuliers.
Pour cela, un protocole de signalisation RSVP a été proposé. Associée à ce protocole, une autre solution a été proposée avec la technique IntServ (Integrated Service). L’idée est d’introduire des classes de priorité aux trafics dans les réseaux IP. Cependant, cette proposition bute contre le problème de passage à l’échelle du contrôle de QoS.
C’est pour quoi la technique DiffServ a été proposée. Cette technique est considérée une technologie clé pour l’obtenir la garantie de QoS. Au lieu de maintenir des tables indiquant les caractéristiques des flots à chaque routeur, les paquets sont classifiés, marqués et policés au bord d’un domaine DiffServ. Les flots sont regroupés dans des flots plus importants appelés des agrégats.
Un ensemble fini des PHB différencie le traitement des agrégats dans le noyau du réseau en fonction de la priorité d’ordonnancement (scheduling priority), la capacité de transiter (forwarding capacity) et le tampon (buffering). Les trois types principaux de PHB sont: EF [RFC2598], AFxy [RFC2597] et BE. Les SLS sont utilisés pour décrire TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Intelligents Gestion de l’accès aux réseaux MPLS-DiffServ par des agents intelligents 9 des paramètres appropriés de la QoS dont un routeur DiffServ devrait tenir compte. Le traitement des micro flots aura lieu au bord du réseau DiffServ tandis que les routeurs internes ne travaillent qu’avec des agrégats de flux selon le champ DSCP de l’entête de paquets IP.
Cette approche a pour avantage d’éviter le problème de passage à l’échelle du contrôle de QoS. Le cadre de QoS tels que IntServ et DiffServ ont bien concentré à des mécanismes du plan de contrôle pour fournir la QoS. Cependant, il ne semble que c’est possible à fournir la QoS sans l’aide de la gestion du réseau et des services. Considérons le cas de DiffServ, il ne suggère que les mécanismes nécessaires au traitement des paquets à chaque nœud.
Il ne suggère aucune architecture pour délivrer la QoS de bout en bout (end-to-end QoS). L’objectif d’offrir une garantie de QoS quantitative de bout en bout sera réalisé grâce à l’augmentation des mécanismes de DiffServ avec des fonctions de l’ingénierie du trafic intelligentes [26]. Dans la partie suivante, nous allons présenter l’ingénierie du trafic dans les réseaux MPLS.2 L’ingénierie du trafic dans les réseaux MPLS Les réseaux MPLS sont de plus en plus utilisés dans le monde IP. MPLS utilise l’approche d’intégration d’un cadre d’échanger des étiquettes (labels) avec le routage de la couche de réseau.
L’idée de base est d’assigner des étiquettes fixes et courtes à des paquets IP à l’entrée d’un réseau MPLS (basé sur le concept de transfert en avant des classes équivalentes FEC). Cette assignation n’est faite qu’une fois quand le paquet entre dans le réseau. Tous les paquets qui appartiennent à un FEC particulier et qui partent d’un nœud particulier traverseront le même chemin ou un des chemins associés à ce FEC (dans le cas de routage multi chemins) [13]. Les paquets seront pilotés par les routeurs internes grâce à leur étiquette, aucune information additionnelle n’est nécessaire.
Ce type de réseau est vraiment adéquat à des applications de multimédia comme la VoIP (Voix sur IP), VoD (Vidéo à la demande)…qui demandent de transférer les paquets en ordre. Une des applications les plus significatives initiales de l’implémentation de MPLS sera développée pour la TE [27].1 L’ingénierie du trafic En général, l’ingénierie du trafic (TE) est un processus pour spécifier la façon dont laquelle des trafics sont traités dans un réseau donné. La TE concerne principalement l’optimisation de performance des réseaux opérationnels. Elle renferme l’application des technologies et des principes scientifiques de la mesure, de la modélisation, de la caractérisation, et du contrôle du trafic d’Internet pour atteindre des objectifs de la performance spécifiques.
Les deux aspects d’intérêt de la TE dans les réseaux MPLS sont la mesure et le contrôle [27]. Des objectifs principaux de la performance associés à la TE devraient être classifiés en deux types : l’orientation du trafic ou celle des ressources [27].