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- Introduction: télécom, cultures et sciences ;
- Quelques principes de base des télécom ;
- Les réseaux "jacobins" en très très bref ;
- Internet, l'entrée des télécom dans le monde de la complexité ;
- Et après ?
- Annexes
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- Les réseaux de télécom des opérateurs sont de plus en plus compliqués.
Cependant la conception et la gestion de ces réseaux (y compris les
mobiles actuels) ne peuvent pas être qualifiées de complexe selon la
conception moderne.
- Internet apporte de ce point de vue une véritable révolution non
seulement technologique mais culturelle. Et sa conception technique
aussi bien que son mode de gestion méritent d’être qualifiées de
complexe (auto organisation, émergences induites).
- Cette présentation n’est pas un cours technique. Il s’agit d’exposer
aussi simplement que possible les mécanismes de base d’Internet,
comparés à ceux des réseaux traditionnels (en insistant sur les aspects
moins bien connus du réseau), afin d’en bien souligner les aspects de
complexité.
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- Les cultures télécom
- Science et télécom
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- Jacobine
- Télégraphe, Telex, Fax
- Téléphone, RNIS
- Transmissions de données: X25, Frame Relay, ATM
- Mobiles (GSM, UMTS)
- Contrôlable (réseaux de diffusion)
- Radiodiffusion Terrestre (Radio, TV)
- Satellite
- Californienne et libertaire
- LAN (Ethernet, WiFi, WiMax, réseaux “ad hoc")
- Internet
- Réseaux sociaux, P2P, virus, hackers
- Militaire
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- Christian HUITEMA "Et Dieu créa
l’INTERNET", @Eyrolles, 1995
- Page 55
- “Pour réussir des recherches en réseau, disait Bob Kahn (1), il importe
d’étudier à fond ce que font les PTT. Il importe même de le faire très
sérieusement, afin de bien comprendre leurs décisions. Et il faut
ensuite faire exactement le contraire“.
- Page 59
- “Les opérateurs classiques de télécom sont en général des gens assez
conservateurs. Leur application phare, la téléphonie, a été conçue au
XIXeme siècle “.
- (1) co-inventeur avec Vinton Cerf du protocole TCP/IP. A noter qu’il a
commencé sa carrière aux Bell Labs
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- Transmission, propagation
- Électronique,
- Optoélectronique,
- Cryptage quantique
- Réseaux de Kirchoff, filtres
- Théorie du signal
- Théorie de l’information
- Cryptage,
- Compression
- Contrôle de flux
- Protocoles
- Routage
- Planification des fréquences
- Physique
- Electro magnétisme ●
- Méca quantique ●
- Math
- Analyse complexe ●
- Fourier ●
- Probabilités ●
- Algèbre ●
- Algorithmique ●
- Graphes ●
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- Quelques dimensions de la complexité:
- Combinatoire
- Désordre
- Chaos
- Algorithmique
- Auto organisation
- Émergence
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- Trois fonctions de base sont à assurer quel que soit le type
d’information véhiculée (voix, messages, données, vidéo, etc..) et la
technologie et génération de réseau :
- Transmission physique (cuivre, optique, radio) avec de plus en plus,
numérisation et compression des signaux ;
- Aiguillage des informations (3 familles principales) :
- Commutation
- Routage de proche en proche
- Accès multiple des LAN et cellules radio mobiles
- Gestion du trafic (2 options principales) :
- Délestage
- Contrôle de flux à l’entrée
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- Le réseau téléphonique (et RNIS)
- Les mobiles
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- Le réseau téléphonique a évolué de façon continue depuis l’invention de
Graham Bell il y a environ 130 ans.
- Étapes majeures:
- Automatisation (1920-1960)
- Numérisation (années 1970) et structure TDM (Time Division
Multiplexing)
- Réseaux Intelligents RI (1980’s) et RNIS
- Réseaux mobiles (1980-1990’s)
- Invariants: structure hiérarchique, planification et gestion
centralisées
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- GSM ≡ RNIS
- + 3 PB essentiels:
- Gestion du spectre
- Accès multiple dans les cellules
- Gestion de la mobilité:
- Localisation
- Hand Over
- Roaming
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- Division en cellules
- Deux plages de fréquences identiques sont distantes de 2 cellules (→
motif de 7 cellules)
- Méthode d’accès multiple:
- FDMA : 124 canaux radio et
- TDMA : 8 IT
- Capacité moyenne d’une cellule:
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- Les réseaux mobiles des opérateurs, cellulaires et hiérarchisés,
représentent un aboutissement technologique de la filière des réseaux "jacobins".
- La complexité des réseaux mobiles, s’il y a, est concentrée au niveau de
la gestion des cellules radio (et des mécanismes de "hand over").
- Une nouvelle famille de réseaux mobiles pourrait voir le jour: les réseaux
ad hoc, LAN sans fil gérés à la mode Internet par agrégation autogérée.
Ces réseaux auront un comportement complexe.
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- Comment marche le réseau ?
- Les structures complexes associées
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- Le réseau véhicule l’information en paquets, (datagrammes) aiguillés un
à un par les routeurs: mécanisme Internet Protocol, IP ;
- Le contrôle (congestion, erreurs) est réalisé de bout en bout par TCP,
le Transmission Control Protocol ;
- Le réseau ne fait pas de contrôle de flux et ne peut garantir une
qualité de service. En cas de congestion il y a délestage du réseau par
élimination des datagrammes trop vieux !
- Le contrôle de flux de TCP est basé sur le mécanisme AIMD (boucle
stabilisée)
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- Construction et routage : auto organisation
- Internet est un conglomérat de réseaux, les AS ("Autonomous
Systems").
- Routage inter AS unique (BGP) sur l’ensemble du réseau mondial. Le cœur
du fonctionnement du réseau mondial est auto adaptatif.
- Croissance du réseau sur la base d’accords de peering mais pas de
planification mondiale.
- Gestion "américano mondiale" des adresses:
- Adressage IP V4 en attendant IP V6
- Attribution des noms de domaine
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- EGP: Exterior Gateway Protocol
- IGP: Interior Gateway Protocol
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- Le réseau (début 08)
- 18 700 Autonomous System (AS)
nodes
- 51 500 peering sessions
- 4 800 000 observed IPv4 addresses
- Tables de routage BGP ≈ 300 000 cases
- Le WEB
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- En IP V4, adresses de 32 bits notées avec 4 groupes de chiffres
XXX.YYY.ZZZ.AAA
- IPV4 permet 232 adresses (≈ 1032/3 )
- En fait, les 32 bits sont partitionnés en deux:
- Une partie pour le N° du réseau d’appartenance (Autonomous System ou AS)
- Une partie pour le N° de l’ordinateur connecté
- En IP V6, 16 octets (128 bits): 2128 adresses
- ~ 2*1020 adresses par cm² du globe terrestre!
- IPV6 sera indispensable pour les futures applications M2M (RFID,
domotique, etc.) qui pourront atteindre des milliards d’objets
connectés!
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- Deux modes, très différents du mode traditionnel des TELCO’s :
- "Peering": échange de trafic entre abonnés de deux réseaux
sans flux monétaire (Bill and Keep – Sender Keep All - SKA). Pas
d'engagement de router le trafic vers d'autres réseaux
- "Transit": facturation selon un certain nombre de critères
- Taille du réseau
- Déploiement géographique
- "qualité" des clients
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- Il faut distinguer trois dimensions:
- La structure topologique, résultant de la construction progressive du
réseau, sans planification centralisée, mais sur la base des accords de
"peering". Plus un noeud possède d’arcs entrants, plus de
nouveaux noeuds auront tendance à se lier à lui.
- Les mécanismes de routage, auto adaptatifs, permettant de relier deux
objets disposant d’une adresse IP avec une distance ≤ 15 (algorithmes
gloutons)
- Le contrôle de flux réalisé par TCP avec le mécanisme de contre
réaction AIMD
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- Trois propriétés liées de graphes complexes caractérisent Internet :
- Modèle du Small World : diamètre (1) ≤ d ;
- Distribution des degrés (2) des nœuds selon une loi de
puissance ;
- Invariance d’échelle (structure fractale) ;
- Ces propriétés résultent du mode de gestion et de croissance progressive
d’Internet
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- d (individus) = 6
- d (IP) = 15
- d (WWW) = 21
- La structure Small World et la Loi de Puissance résultent des
mécanismes de peering pour l’IP et du principe "the Rich get
Richer" pour le WEB
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- On distingue :
- Panne = suppression de sommets au hasard.
- Attaque = suppression de sommets choisis (par exemple des sommets d’AS
de niveau 1).
- Internet est résistant aux pannes
- et sensible aux attaques
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- L’intelligence collective
- Google et autres moteurs de recherche
- Wiki, Blogs
- La cyber criminalité
- Spam, arnaques, usurpation, virus, hacking , PornoWeb
- Réseaux sociaux (WEB2)
- Facebook, Viadeo, Myspace
- MSN, Skype
- Divers: jeux
- Nouvelle donne de gestion des droits de propriété intellectuelle (DRM) :
- Téléchargements (gratuits ou commerciaux)
- P2P
- VOD et IPTV (U tube, TV direct, etc.)
- Loi ADOPI
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- Internet
- Tarifs des tuyaux +/- forfaitaires (distance, volume)
- Pseudo gratuité + publicité pour les contenus
- Intermédiation pour le B2C
- Plusieurs hypothèses tentent de modéliser la valeur d’usage des réseaux:
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- 5. Et après?
- les télécom traditionnelles vers le NGN
- Internet: grandes interrogations et crise de croissance
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- Aptitude d’Internet à la croissance ?
- Le nombre d’objets (M2M, RFID, etc..)
- Le trafic (Gb/s x Erlangs) dû au débit vidéo (VOD, IPTV) et au P2P
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- QoS vs "best effort" :
- modèle NGN/IMS (1) des TELCO’s ou l’Internet actuel "best effort "?
- Le "business model" de croissance.
- Qui gagne et qui investit: les "Google" ou les TELCO’s et "autres
plombiers" ?
- Accords de peering ou répartition de revenus?
- (1) NGN/IMS: nouvelle génération des réseaux des TELCO’s assurant la
convergence fixe/mobile & multimédias, basés sur une technologie
dérivée de l’IP, le MPLS,
permettant une gestion de la qualité de service (QoS)
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- Le modèle Internet est-il pérenne ?
- Routage pur ou généralisation du MPLS ?
- Les failles de sécurité (DNS, BGP)
- La migration IPV6: quand?
- Par analogie avec les marchés financiers:
- Les lois actuelles d’autogestion (routage, peering, sécurité etc.)
permettront-elles de maîtriser la croissance d’Internet ou va-t-on vers
un chaos technique ? (Sciences et Vie, décembre 2008)
- Faudra-t-il une gouvernance technique et financière plus centralisée?
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- Lectures:
- Tout sur les réseaux et Internet (commentCamarche.net, DUNOD)
- Au-delà des Ponts de Königsberg: Théorie des Graphes, VUIBERT
- Science et Vie, Décembre 2008
- Sites:
- INRIA
- http://interstices.info/jcms/c_8839/reseaux
- Collège de france
- http://www.college-de-france.fr/default/EN/all/inn_tec2007/index.htm
- Albert-László Barabási
- http://www.barabasilab.com/pubs.php
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- Les contrôle de flux concernent tous les réseaux avec une capacité
limitée:
- Route: bison futé, feux d’accès aux autoroutes,
- Contrôle aérien
- Électricité: délestage
- Etc.
- Les Télécom ont pas mal de latitude:
- Contrôle d’entrée:
- Avec perte (téléphone, GSM, Ethernet)
- Avec attente (call centers, messagerie)
- Ralentissement du débit par le réseau (X25)
- Délestage du trop plein dans le réseau
- Datagrammes dans Internet
- Ralentissement du débit par l’application (TCP)
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- Adresses, routages
- Transferts de fichiers
- Sécurité
- Mail
- WEB
- VOIP
- Etc.
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- Initialisation et terminaison des communications
- Gestion des paquets
- Découpage des messages en paquets à l’émission
- Remise en ordre des paquets et contrôle d’erreur à la réception
- Multiplexage de plusieurs flots
- Contrôle de flux (mécanisme de fenêtre W glissante)
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- Contre réaction stable
- Principe (AIMD) qui module l’anticipation d’envoi des paquets (fenêtre W)
en fonction des pertes de paquets, conséquence de la congestion du
réseau:
- Si pas de perte de paquet: on fait W+1
- Si perte de paquet: on fait W/2
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- Selon http://www.ripe.net/
- Mountvernon.fr (62.193.202.74) fait partie du groupe d’adresses N° 1 de Amen
- Amen est un ISP, N° AS 28677
- 3 groupes d’adresses attribués à Amen:
- IPV4
- 62.193.192/18
- Cad (de 62.193.192.0 à 62.193.207.255)
- 85.10.128/18
- IPV6
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- Le transit est également facilité par des IXP (Internet Exchange Point)
assurant le peering entre FAI.
- Ces IXP permettent des liaisons directes entre les AS des FAI en évitant
le recours aux transit via les Tier1 ou 2
- Les IXP sont souvent gérés par des organisations coopératives ou
publiques.
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- Pour accélérer l’usage du réseau, les CDN (Content Delivery Networks)
combinent transport, hébergement et duplication de serveurs).
- Les plus connus:
- Akamai (prétend traiter 25% du trafic WEB avec MSN et Google)
- Limelight
- CDN network
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- Les TELCO’s préparent tous leur migration vers le NGN. Objectifs :
- Réseau unifié multiservices (fixe et mobile, voix, data, audiovisuel,
etc.)
- Maîtrise de la QoS (qualité de service)
- Technologies
- Cœur du réseau basé la technologie MPLS (IP amélioré)
- Transmission et multiplexage optique (WDM)
- Architecture applicative IMS
- Construction et gestion centralisées
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Remarques
