UE ARES (MI011)

113 Pages·2007·4.79 MB·French

Master Informatique de l’Universit´e Pierre & Marie Curie
ARES
U.E. (MI011)
Architecture des R´eseaux
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)
... ... ...
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1)..(cid:0)(cid:1). ...
(cid:0)(cid:1)(cid:0)(cid:1)(cid:0)(cid:1)
... ...
(cid:0)(cid:1)(cid:0)(cid:1)(cid:0)(cid:1) (cid:0)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ...
Support version 5.3
Olivier Fourmaux
([email protected])
UNIVERSITE
PIERRE & MARIE C URIE
LA SCIENCE APARIS

Plan
U.E. ARES
Architecture des R´eseaux Objectifsdel’U.E.ARES
Questionsadministratives
Cours 1/6 : Introduction
D´emarchep´edagogique
Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
OlivierFourmaux
([email protected])
Version5.3
UNIVERSITE UNIVERSITE
PLAI SECRIERNEC E& A MPAARRISIE C URIE LPAI SECRIERNEC E& A MPAARRISIE C URIE U.E.ARESCours1/6v5.3 [email protected] 1
Objectif de l’U.E. ARES (1) Objectif de l’U.E. ARES (2)
Connaissancedel’architecturedesr´eseauxinformatiquesetenparticulier Connaissancedel’architecturedesr´eseauxinformatiquesetenparticulier
del’Internetactuel. del’Internetactuel.
Renforcervosconnaissancesenr´eseau: Renforcervosconnaissancesenr´eseau:
• approfondiretcompl´eteruncoursd’introductionauxr´eseaux • approfondiretcompl´eteruncoursd’introductionauxr´eseaux
3 exemple:coursdeLicenced’Informatiquedel’UPMC • ´etudierlefonctionnementactueldel’Internet
3 pr´erequistechniquesetth´eoriques: 3 applications(Web,DNS,messagerie...)
+ introductionautraitementdusignal 3 technologiesIPv4(CIDR,DHCP,NAT...)
+ m´ecanismesprotocolairesdebase 3 routageavanc´e(OSPF,BGP...)
+ protocolesclassiques(HDLC,X25,IP,routage,UDP,TCP) 3 architecturessupports(Ethernet,technologiespoint-`a-point...)
+ mod`eleencouchesOSI 3 bouclelocale(ADSL,CATV,BLR...)
• ... • ...
UNIVERSITE UNIVERSITE
LPAI SECRIERNEC E& A MPAARRISIE C URIE U.E.ARESCours1/6v5.3 [email protected] 2 LPAI SECRIERNEC E& A MPAARRISIE C URIE U.E.ARESCours1/6v5.3 [email protected] 3
Objectif de l’U.E. ARES (3) Plan
Connaissancedel’architecturedesr´eseauxinformatiquesetenparticulier Objectifsdel’U.E.ARES
del’Internetactuel.
Questionsadministratives
Renforcervosconnaissancesenr´eseau:
D´emarchep´edagogique
• approfondiretcompl´eteruncoursd’introductionauxr´eseaux
• ´etudierlefonctionnementr´eeldel’Internet Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
• basepourl’´etudedesnouvellestechnologiesr´eseaux
3 IPv6,multicast,QoS,s´ecurit´e(cid:224) U.E.ING
3 mobilit´e,sans-fil(cid:224) U.E.MOB
• ...etcontinuer:
3 MasterdeSciencesetTechnologiesdel’UPMC
mentionInformatique
+ dansledomainedesr´eseaux:
(cid:224) sp´ecialit´eR´eseauxorientationrecherche
(cid:224) sp´ecialit´eR´eseauxorientationprofessionnelle
+ oudansundomaineconnexe:sp´ecialit´esArchi,Syst`eme...
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Organisation de l’enseignement Planning 2007/2008
semaine dates Cours TD commentaires
38 17/9-21/9 1 –
Responsable:OlivierFourmaux 39 24/9-28/9 2 1
40 1/10-5/10 3 2
10semainesavec: 41 8/10-12/10 4 3
• 2hdecours 42 15/10-19/10 5 4
• 2hdeTD+2hdeTME 43 22/10-26/10 6 5
3 O.Fourmaux,E.Horlait,B.LeGrand,T.SilverstonetK.Thai 44 29/10-2/11 – – Partiel
Quelquessitesutiles... 45 5/11-9/11 7 6
• sitedel’UFRd’Informatique: 46 12/11-16/11 8 7
3 http://www.ufr-info-p6.jussieu.fr/ 47 19/11-23/11 9 8
• sitepermanentdumasterInformatique: 48 26/11-30/11 10 9
3 http://www-master.ufr-info-p6.jussieu.fr/ 49 3/12-7/12 * 10
• sitetemporel(ann´eeencours)delasp´ecialit´eR´eseau(breves,UEs...): 50 10/12-14/12 R´evisions
51 17/12-21/12 Examen1`eresession
3 http://www-master.ufr-info-p6.jussieu.fr/2007/RES
• sitetemporeldel’UEARES(EDT,supportsetautresdocuments...): 2 7/1-11/1 Notes,consultetjury1`eresession
3 14/1-18/1 R´evisions
3 http://www-master.ufr-info-p6.jussieu.fr/2007/ares 4 21/1-25/1 Examen2ndesession
5 28/1-1/2 Notes,consult.etjury2ndesession
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Plan Contenu du cours
Objectifsdel’U.E.ARES ApprocheTopdown:
Questionsadministratives Partie1/6 Introduction
Partie2/6 Application-Telnet,FTP,SMTP,HTTP,
D´emarchep´edagogique
...DNS,SNMP,peer-to-peer.
Partie3/6 Transport-services,exemplesUDPetTCP,
Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
...contrˆoledecongestion.
Cours4/6 R´eseau-IPv4,adressageCIDR,
...translation,filtrage,tunnels.
Cours5/6 Routage-Hi´erarchie,syst`emesautonomes,
...exemplesOSPFetBGP.
Cours6/6 Technologiessupport:Ethernet,
...point-`a-point,bouclelocale.
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Travaux Dirig´es et sur Machine Contenu des s´eances en groupe
• TD S´eance TD TME
3 interrogation´ecritepossiblesurlesTDpr´ec´edents 1 Application Intro.analysedetrame
3 questionsetrappeldecours 2 Application(suite) Analyseapplications(1)
3 exercicesetprobl`emesillustrantlesconceptspr´esent´esencours 3 Transport Analyseapplications(2)
+ touslesexercicespropos´esneserontpastrait´esenTD 4 Transport(suite) AnalyseTCP(1)
5 R´evisions AnalyseTCP(2)
• T3ManEalysesdecasconcrets`apartird’observationdetraficr´eel 6 Correctionpartiel AnalyseIP/ICMP
7 R´eseau AnalyseRoutage/VLAN
0000 00000efd00c80080 c87965e708004500 .........ye...E. 8 R´eseau(suite) SimulationTCPmultiples
00001200 0b063be200002147400400004c020067 40d82c5ccd0a2617b6607bbac8002118 ..>...o.@[email protected].%...!g.‘{...!. 9 Support SimulationMulti.TCP
0030 7d78fc1100000101 080a000997f70000 }x.............. 10 R´evisions R´evisions
0040 85d950617373776f 72643a20 ..Password:
3 simulationdem´ecanismes(NS2)
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Evaluation Plan
Modalit´edecalculdelanotefinaledel’U.E.ARES(NARES)
• siContrˆoleContinu(casg´en´eral:voussuivezlesTD/TME): Objectifsdel’U.E.ARES
3 NCC =34NPartiel+41f(Participation...) Questionsadministratives
3 NARESi=60∗NExam10i0+40∗NCC D´emarchep´edagogique
+ siNARES1≥10:vousvalidezl’UE`ala1`eresession Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
+ sivouscompensez:vousconservezNARES1<10 • borduredur´eseau
+ sivousnecompensezpas,vousdevezpassezla2ndesessionet • int´erieurdur´eseau
calculezNARES2avecNExam2 • cœurdur´eseau
• sidispensedeCC(avalis´eeparleresp.p´edago.devotresp´e.): • r´eseaud’acc`es
• hi´erarchieprotocolaire
3 NARESi=NExami • exempleavecTCP/IP
+ siNARES1≥10:vousvalidezl’UE`ala1`eresession
+ sivouscompensez:vousconservezNARES1<10
+ sivousnecompensezpas,vousdevezpassezla2ndesessionet
NARES2=NExam2
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Internet Exemple de r´eseau
Notresupportpourlasuiteducours (cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)
• omnipr´esent ... ... ...
• complexe
•• ´ehv´eot´elurotigf`ene (cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)
3 difficile`acerner...
...´etudionsunexemple: (cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)..(cid:0)(cid:1). ...
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1)
... ...
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) (cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ...
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Vocabulaire Protocoles (1)
Compositiondel’Internet: Analogieanthropologique:
• r´eseauxdetransmissiondedonn´ees(computernetwork)
• ´el´ementsterminaux(hosts,endsystems): Temps
Demande d’ouverture
3 stationUnix
3 PCtraditionnel Bonjour (cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) de connexion TCP
3 t´el´ephonemobile
3 toaster... Réponse positive et
• logicielsder´eseau Bonjour établissement de la connexion
3 protocolesdecommunication
+ TCP/IP...
Où est la gare ? GET http://www.upmc.fr
Deuxième rue à gauche Envoi de la page d’accueil
... ...
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Protocoles (2) Services (1)
• D´efinition Lesusagersutilisentdesapplicationsdistribu´ees:
Protocole: Sp´ecification du format et du s´equencement des mes- • latoile(WorldWideWeb)
sages´echang´esentredeuxentit´esdecommunication(ouplus).Des • courrier´electronique(electronicmail)
actions `a r´ealiser lors de l’´emission et/ou de la r´eception de ces • partagedefichiersdistribu´e(peer-to-peerfilesharing)
messagespeuventˆetreassoci´ees. • jeuxdistribu´es(distributedgames)
• Remarque • fluxaudioetvid´eodiff´er´es(audioandvideostreaming)
3 touteactivit´eentreplusieursentit´esde l’Internetutilisedes • ...
protocoles
+ nous´etudieronsprincipalementdesprotocolesdanslasuite
• Exemples
3 requˆeteweb
3 conversiondunomlitt´erald’unemachine(annuaire)
3 calculdelaroute
3 contrˆoledecongestion
3 ...
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Services (2) Services (3)
Lesapplicationsreposentsurdeuxtypesdeservices... ...etlaQualit´edeService(QoS)
• sansconnexion
• serviceaumieux(BestEffort)
3 analogieavecleservicepostal
• orient´econnexion 3 pasdegarantie,l’int´erˆetr´esidedanslaconnectivit´e!
3 combiendesyst`emesterminaux?
3 analogieavecleservicet´el´ephonique + unepartiedes820.106PC(en2004)+PDA...
...etpeuventattendrediff´erentescaract´eristiques: + 1,2.109utilisateursactifsen2007(Nielsen/Netrating)
• fiabilit´e + traficInternet>>>trafict´el´ephone
• ordonnancement
• desextensionssont`apr´evoirpourlesapplicationsmultim´edia...
• contrˆoledeflux
• contrˆoledecongestion
• ... (cid:224) U.E.ING(M1-S2)
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Organisations R´ef´erences
Standardisationdel’Internet Quelquessiteswebint´eressants:
• ISOC(InternetSOCiety),http://www.isoc.org
IAB • IETF(InternetEngineeringTaskForce),http://www.ietf.org
• IAB(InternetArchitectureBoard),http://www.isi.edu/iab
IESG IRSG • W3C(WorldWideWebConsortium),http://www.w3.org
... ... • ACM SIGCOMM (Association for Computing Machinery – Special
W.o..rkin.g. .Area.s.. WorkinIRg TGFroups Interest Group in Data Communication), http://www.acm.org/
Working Groups ISOC : Internet SOCiety sigcomm
IETF IRIASBG :: IInntteerrnneett ARrecsheitaerccthu rSet eBeorianrgd Group • IEEECommunicationsSociety,http://www.comsoc.org
ISOC IEIRSTGF : :I nInteterrnneet tE Rnegsineaerecrhin Tga Sstke eFroinrcge Group • IEEEComputerSociety,http://www.computer.org
IETF : Internet Engineering Task Force • DataCommunicationmagazine,http://www.data.com
• groupesdetravailIETF(InternetEngineeringTaskForce)
• plusde5000documentsRFC(RequestForComments)
• standardsdefactoplutˆotquenormesdejure
3 IP,TCP,SMTP,SNMP,HTTP...
3 http://www.rfc-editor.org/rfc
+ ftp://ftp.lip6.fr/pub/rfc
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Bibliographie Plan
Quelqueslivresint´eressants: Objectifsdel’U.E.ARES
• JamesF.KUROSEetKeithW.ROSS:
3 Computer Networking : A Top-down Approach Featuring the Internet, Questionsadministratives
3dedition(chezLongmanPaul)
+ Analysestructur´eedesr´eseaux(chezPearsonEducation) D´emarchep´edagogique
• AndrewS.TANENBAUM:
3 ComputerNetworks,4thedition(chezPrenticeHall) Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
+ R´eseaux(chezPearsonEducation) • borduredur´eseau
• DouglasCOMER: • int´erieurdur´eseau
3 InternetworkingwithTCP/IPVol1:Principles,ProtocolsandArchitectures, • cœurdur´eseau
5thedition(chezPrenticeHall) • r´eseaud’acc`es
+ TCP/IP:architecture,protocolesetapplications(chezPearsonEducation)
• LarryL.PETERSONetBruceS.DAVIE: • hi´erarchieprotocolaire
3 ComputerNetworks:ASystemsApproach,3dedition(chezMorganKauf- • exempleavecTCP/IP
mann)
+ R´eseauxd’ordinateur:uneapprocheorient´eesyst`eme(chezVuibert)
• WilliamSTALLINGS
3 seslivresder´eseaux(enanglaischezPrenticeHall)
UNIVERSITE UNIVERSITE
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Bordure du r´eseau Applications distribu´ees
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) Client(cid:13) Client machine Server machine Server(cid:13)
... ... ... process process
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) Network
Request
Mod`eleclient/serveur Reply
• approchedominantedesapplicationsInternet
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)..(cid:0)(cid:1). ... 3 web
3 e-mail
3 acc`es`adistance
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) 3 transfertdefichiers
3 annuaire
... ... 3 administration
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) (cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ... Mod`elepeer-to-peer
• autreapproche,sym´etrique...
UNIVERSITE UNIVERSITE
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Protocoles applicatifs Service de bout-en-bout
Environnementh´et´erog`ene Typesdeservicefourniparler´eseauentrehˆotes:
• s3tawndebard:iHsaTtiTonPd,eHsT´ecMhaLnges: • servicesansconnexion
3 e-mail:SMTP,MIME,POP,IMAP 3 l´eger
3 acc`es`adistance:Telnet,NVT 3 m+uUltiDmP´edia
3 transfertdefichiers:FTP
3 annuaire:DNS • serviceorient´econnexion
3 administration:SNMP,MIB 3 fiabilit´e
3 ordonnancement
3 contrˆoledeflux
(cid:224) Partie2/6:Applications 3 contrˆoledecongestion...
+ TCP
UNIVERSITE UNIVERSITE
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Impact du contrˆole de bout-en-bout Plan
Quelleestlaformedutraficg´en´er´eparTCP? Objectifsdel’U.E.ARES
seq (Ko) / cwin (Ko/10)
Questionsadministratives
tcptahoe.seq
800.0000
tcptahoe.cwnd
700.0000 D´emarchep´edagogique
600.0000 Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
500.0000 • borduredur´eseau
• int´erieurdur´eseau
400.0000
• cœurdur´eseau
300.0000 • r´eseaud’acc`es
200.0000 • hi´erarchieprotocolaire
• exempleavecTCP/IP
100.0000
0.0000
t (s)
0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000
(cid:224) partie3/6:Transport
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Int´erieur du r´eseau Liaisons de communication
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) Supportsphysiques
... ... ... • m´ediumavecguided’ondes
3 pairestorsad´ees(UTP3,UTP5...)
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) 3 cˆablescoaxiaux(baseband,broadband...)
3 fibresoptiques(multimode,monomode...)
• m´ediumsansguided’ondes
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)..(cid:0)(cid:1). ... 33 ssppeeccttrreertaerdrieostsraete(lrlaitdeio(,gemoo-sbtialet,iosnannasi-rfiel,..c.)onstellation...)
3 micro-ondes,infra-rouge,optique(laser...)
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) Technologiesd’acc`es
• m´ediumpartag´e
... ... • d´ecoupageentrames
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) (cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ...
El´ementsinterm´ediaires...
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Relayer les donn´ees Transmission de messages
Transmissionparcommutationdecircuitsourelayaged’unit´esdedonn´ees?
Physical copper(cid:13)
connection set up(cid:13)
when call is made
(a)
(a) (b)
Switching office
Computer Packets queued up(cid:13)
for subsequent(cid:13)
transmission
(c)
Computer (d)
(b)
picturesfromStallingsW.HighSpeedNetworks
picturesfromTanenbaumA.S.ComputerNetworks3rdedition
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Transmission de paquets en mode circuit virtuel Transmission de paquets en mode datagramme
3 321
21
(a) (a)
3
32 1 21
(b) (b)
3
3 2 1 2 1
(c) (c)
3
321 2 1
(d) (d)
picturesfromStallingsW.HighSpeedNetworks picturesfromStallingsW.HighSpeedNetworks
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Comparaison des 3 types de transmissions Rappel sur les d´elais
Call request signal
Typesded´elaisencommutationdepaquets:
Propagdaetiloany(cid:13) Msg Pkt 1 • traitementdanslenœud(nodalprocessingdelay)
Pkt 2
Pkt 1 3 incompressible(Dn)
Pkt 3 Pkt 2 • filed’attente(queuingdelay)
Msg Qdeuleauying(cid:13) Pkt 3 Pkt 1 3 selonlacongestion(Dq=0sipasdecongestion)
Time ohfusotTurtprnguim eatoninnenikntg(cid:13) (cid:13)g(cid:13)(cid:13)(cid:13) Msg PPkktt 32 •• tp3rraodnp´esapmgeainstsdiioondne((pltarroatpnaasilmgleaitsdisouionpndadeqelualeayty))(Dt=L/R)
Casicagclnle a(cid:13)pl t(cid:13) 3 v=2.108m/s`a3.108m/s(Dp=d/v)
Data Calculdud´elaidebout-en-bout?
AB(cid:13) BC(cid:13) CD(cid:13)
trunk trunk trunk
A B C D A B C D A B C D
(a) (b) (c)
picturesfromTanenbaumA.S.ComputerNetworks3rdedition
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Internet Routage
Le r´eseau achemine les paquets de la source vers les destinataires en
effectuantdessautsentrelesdiff´erentsnœudsinterm´edaires(routeurs)
Quandetcommentd´eterminerlaroutedesdonn´ees?
ProtocoleIPv4
• universel • indicationducheminselonletypeder´eseau:
• adressagevirtuel 3 initialement
• abstractiondestechnologiessous-jacentes + commutationdecircuits
3 encapsulationsurchaquetechnologie + circuitsvirtuels
3 fragmentation 3 pourchaquepaquet
3 conversiond’adresses + datagramme
Nombreuses´evolutionspours’adapteraur´eseauactuel: • calculdel’information
• adressagesansclasses:CIDR 3 algorithmesderoutage
• translationd’adresses:NAT 3 tablesderoutage
• autoconfiguration:DHCP + localesoucentralis´ees
• filtrage... + statiquesoudynamiques
• ´echangedel’information
(cid:224) Partie4/6:R´eseau 3 protocolesderoutage...
UNIVERSITE UNIVERSITE
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Routage dans l’Internet Plan
R´eseaudatagramme Objectifsdel’U.E.ARES
• routagedechaquepaquet
Questionsadministratives
D´ecoupagehi´erarchiquedur´eseau(AS)
• routageinterne:OSPF D´emarchep´edagogique
• routageexterne:BGP
Rappelsetintroductionaucontenudel’U.E.
• borduredur´eseau
(cid:224) Partie5/6:Routage • int´erieurdur´eseau
• cœurdur´eseau
• r´eseaud’acc`es
• hi´erarchieprotocolaire
• exempleavecTCP/IP
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Cœur du r´eseau Technologie Ethernet
CiscoSystemsCisco 7000SERIESVLAN 1
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1)... ... ... VLAN 1 1 Gbps VVLLAANN 23 1 Gbps VLAN 2
1 Gbps
(cid:0)(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:1) ESthweirtnchet 10 Gbps ESthweirtnchet 1 Gbps VLAN 1
1 Gbps 10 Gbps
ESthweirtnchet 10 Gbps 100 Mbps VLAN 1
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)..(cid:0)(cid:1). ... VLANV 1LAN 1 100 Mbps ESthweirtnchet 10 Gbps ESthweirtnchet 100 Mbps VLAN 3
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) VLAN 3
EvolutionduLANversleWANavecFastEthernet,GigabitEthernetet
(cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ... (cid:0)(cid:0)(cid:1)(cid:1)(cid:0)(cid:1) ... ... 1le0sGVigLaAbNit..E.thernet.Int´egrationdelacommutationetstructurationavec
(cid:224) Partie6/6(1):TechnologieEthernet
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Technologie MPLS Technologies point-`a-point
CiscoSystemsCisco 7000SERIES
CiscoSystemsCisco 7000SERIES
TCP/IP connection
using PPP
ESthweirtnchet
CiscoSystemsCisco 7000SERIES CiscoSystemsCisco 7000SERIES
PPPseulementdestin´eauxlignesmodem?
• PPPsurSONET:POS
• PPPsurEthernet:PPPoE
Int´egrationdesm´ecanismesdecommutationdirectementdansIP... • PPPsurATM:PPPoA
• PPPsurIP:L2TP
(cid:224) U.E.RTEL(M1-S1) • ...
(cid:224) Partie6/6(2):Technologiespoint-`a-point
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