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 Connexion ADSL [Partie 2] (FIN)

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MessageSujet: Connexion ADSL [Partie 2] (FIN)   Ven 24 Mar à 16:37

Les bouts de fils
Sur l’illustration ci dessus :

1. Représente le "bout de câble" qui relie votre machine au modem. Ce bout de câble peut être de type :

* Ethernet,
* USB,
* Hertzien (pas de câble, mais une onde électromagnétique), dans le cas d’un modem/routeur WIFI. 2. Représente votre ligne téléphonique, c’est une paire de fils de cuivre qui va de votre prise murale jusqu’au concentrateur de l’opérateur de téléphonie. Cette ligne va véhiculer la téléphonie traditionnelle (POTS) et les porteuses ADSL. La séparation des services se fait au moyen d’un filtre séparateur (Splitter) qui peut être extérieur, mais aussi intégré au modem.
* Par quelle magie peut-on téléphoner en même temps qu’on est connecté à l’internet ? Dit plus techniquement, Comment peut-on utiliser simultanément POTS et xDSL ? Ce n’est bien entendu pas de la magie, mais du filtrage. Le POTS utilise les fréquences comprises entre 30 Hz et 36 KHz, alors que xDSL utilise les fréquences au dessus de 4 KHz. Il suffit de réaliser un filtre passe bas (0 à 4 KHz) dont la sortie sera reliée à l’installation téléphonique et un filtre passe haut (de 4 KHz à autant que possible) dont la sortie sera reliée au modem DSL. On appelle ça du multiplexage spatial.

3. Représente le lien à fort débit (généralement de la fibre optique) qui véhicule les données numériques de l’ensemble des abonnés connectés au même DSLAM.

4.Est encore un lien à fort débit, qui relie le BAS au réseau de votre FAI. Ce lien va offrir des "tunnels", nous en verrons l’utilité plus loin.

5. Nous sommes maintenant sur le réseau du fournisseur d’accès.
Les équipements
DSLAM
Digital Subscriber Line Access Multiplexer. C’est une sorte d’entonnoir ou de gouttière, qui ramasse les flux numériques de chaque abonné et les fait converger par multiplexage sur un seul lien à fort débit.

* ADSL.
La technologie xDSL à proprement parler est appliquée sur la paire de cuivre, entre le modem de l’abonné et le DSLAM. Située au niveau 1 du modèle OSI, xDSL a pour but d’exploiter au mieux la bande passante de cette paire de cuivre.
Pour aller vite, une bande de base (4 KHz) est réservée pour la téléphonie analogique (POTS). Au dessus plusieurs porteuses seront placées, les unes à côté des autres, aussi nombreuses que possible (pratiquement jusqu’à environ 1 MHz).
Chaque porteuse sera modulée de façon plus ou moins complexe pour pouvoir transporter un flot de bits. Les flots de bits transportés par un agglomérat des porteuses les plus basses seront réservées au flux montant depuis l’abonné (Upload) et les autres seront utilisées pour le flux descendant vers l’abonné (Download). Entre le modem de l’abonné et son DSLAM, les données numériques circulent donc par modulation de porteuses.
Au dessus de cette couche physique (niveau 1), nous trouvons un réseau ATM (niveau 2) qui lui-même va supporter PPP (niveau 2 aussi) par l’intermédiaire de sa couche d’abstraction AAL5.
ATM Abstraction Layer 5 est capable de transporter à peu près tout ce que l’on veut : PPP, mais aussi Ethernet, IP... Notez que ces couches ne sont pas toutes du même niveau. PPP et Ethernet sont de niveau 2 et IP de niveau 3. Il est donc théoriquement possible d’avoir de l’IP sur du PPP sur de l’Ethernet sur le l’ATM, comme de l’IP directement sur de l’ATM. Pas simple de savoir se qu’il se passe sur les réseaux des opérateurs. Tout ce dont on est sûr, c’est qu’ils garantissent le transport de IP.

BAS
Broadband Access Server. Là, il va falloir devenir un peu plus technique. Lorsque l’on a réussi une connexion avec son FAI, on a établi un lien PPP (Point to Point Protocol) entre son ordinateur et le BAS. Ce lien PPP va transporter les protocoles supérieurs IP, TCP, UDP ICMP... C’est au niveau du BAS que l’authentification du client va se faire et que les paramètres IP vont être transmis (serveur RADIUS, généralement).

Routeur
C’est l’équipement qui va assurer la liaison entre le BAS et le réseau du fournisseur d’accès. Nous avons vu que le lien n°4 relie le BAS à ce routeur et que les données circulent généralement dans un tunnel de type L2TP (Layer 2 Tunnel Protocol). Il s’agit de construire un VPN (Virtual Private Network : réseau privé virtuel) entre le BAS et le réseau du fournisseur d’accès.
Les protocoles du réseau
ATM
Les opérateurs de télécom aiment ATM (Asynchronous Transfert Mode). Pourquoi ? Parce que ATM est très bien adapté au transport de paquets commutés, avec des circuits (virtuels) point à point, avec une gestion de QoS (Quality of Service) fine, autant de services utiles pour passer sur le même réseau de la téléphonie, de la vidéo et des données informatiques.

Ethernet
Comparativement, les réseaux informatiques aiment Ethernet, qui n’a absolument rien à voir avec ATM, si ce n’est que, dans le modèle OSI à 7 couches, les deux protocoles pourraient à la rigueur être situés au même niveau (2). C’est en grande partie faux, ATM peut remplacer non seulement Ethernet mais aussi IP, voire TCP. Mais pour ce qui nous intéresse ici, ATM transportera de l’IP ou du PPP et donc jouera un rôle similaire à Ethernet.

Comment faire alors ?
ATM propose une couche d’abstraction : AAL5 (ATM Abstraction Layer 5) qui permet de transporter à peu près tout autre protocole de réseau. Ainsi, par le biais de cette couche d’abstraction, ATM peut transporter (avec tout ce qu’il y aurait au dessus) :
de l’Ethernet (niveau 2),
du PPP (niveau 2),
de l’IP (niveau 3)...

Tout ceci a son importance pour bien comprendre toute la fine cuisine élaborée par les opérateurs.

Le tronçon 3 de l’illustration a comme support ATM.

Le tronçon 4 est spécifié comme du "réseau IP", mais par quoi est transportée la couche IP ? Seul l’opérateur du réseau pourra le dire. IP peut en effet être transporté par ATM, par Ethernet, par Ethernet sur ATM...

Ce qui peut paraitre surprenant, c’est que le tronçon 2 (entre votre prise téléphonique et le DSLAM) utilise également ATM. Autrement dit, votre modem ADSL est un terminal ATM.

Entre votre ordinateur et votre modem, ça pourra être :
de l’Ethernet si :

* votre modem dispose d’une prise Ethernet et votre machine d’une interface réseau également Ethernet,
* votre modem est un modem USB, qui n’est qu’une liaison série, sur laquelle on va simuler un lien Ethernet, grâce au "driver" à installer avec le modem,
de l’ATM si :
* votre modem dispose d’une prise ATM et votre machine d’une interface réseau également ATM (cas fort peu probable, vu le prix),
* votre modem est un modem USB, qui n’est qu’une liaison série, sur laquelle on va simuler un lien ATM, grâce au "driver" à installer avec le modem.

Et par dessus tout ça...
On va construire un lien PPP, qui doit aller de votre ordinateur jusqu’au BAS, et qui sera porté :
par Ethernet (PPPoE : PPP over Ethernet) entre votre machine et le modem, si la liaison en dessous est de type Ethernet,
par ATM (PPPoA : PPP over ATM)entre votre machine et le modem, si la liaison en dessous est de type ATM.

Entre le modem et le BAS, ce n’est à la limite plus trop notre affaire, mais ça a des chances d’être du PPPoA.

Ce lien PPP transportera IP entre votre ordinateur et le BAS. Comme c’est du PPP, il y a une IP à chaque bout :
la votre, généralement dynamique, qui vous est attribuée lors de l’établissement de la session PPP par le serveur d’authentification,
à l’autre bout, celle qui va constituer pour vous votre passerelle par défaut (à ne pas confondre avec celle du routeur, situé plus loin, entre les tronçons 4 et 5 de l’illustration).
De façon plus détaillée...
Dans le cas de la collecte IP/ADSL (option 5, qui est en fait le plus complexe), c’est à dire le cas où FT prend totalement en charge l’acheminement des données depuis l’abonné jusqu’au FAI, tout ce qui est situé entre le modem de l’abonné et l’EAS (routeur assurant l’interconnexion avec le réseau du FAI) est géré par France Télécom. Dans le cas du dégroupage "total", la topologie ne peut être que simplifiée, puisque le FAI a un accès direct au DSLAM. Principe

Permettre la mise en place d’un lien PPP entre l’utilisateur (abonné ADSL) et le serveur d’accès de son FAI à travers le réseau France Télécom.

Ce lien PPP va être supporté par le résau ATM entre le modem de l’utilisateur et le BAS, puis par un tunnel L2TP (VPN) entre le BAS et le serveur du FAI. Cette méthode, à propri compliquée, va permettre à plusieurs FAI de proposer leurs services aux abonnés à une ligne fixe FT. En effet, il est possible de créer dans le réseu IP de FT autant de VPN qu’il sera nécessaire pour connecter les utilisateurs à leur FAI respectif.

La collecte ADSL a pour but de fournir la structure matérielle nécessaire à l’établissement du tunnel L2TP entre le BAS et les équipements du FAI concerné. Voyons ce que ça donne sur un petit dessin :



Quoi de plus ici ?
Toute la partie "Collecte IP/ADSL". Cette partie a pour objet de créer un tunnel VPN (Virtual Private Network) entre le BAS et le réseau du FAI et de faire passer dans ce tunnel le lien PPP qui relie le client à son fournisseur. Pratiquement, ça permet d’utiliser le réseau IP France Télécom pour relier le BAS aux installations du FAI, qui peuvent être distantes, comme si elles étaient directement raccordées au BAS.

Autrement dit :
Le client est authentifié via le proxy RADIUS fourni par FT. Un proxy, encore appelé "serveur mendataire" va servir d’intermédiaire entre le client ADSL, quel que soit son fournisseur, et le serveur RADIUS de son fournisseur,
le tunnel VPN est construit sur L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) entre le BAS et le LNS (L2TP Network Server) du fournisseur,
ce tunnel va permettre le passage du lien PPP entre le client ADSL et le réseau du FAI, comme si ce lien était établi directement entre le BAS et le réseau du fournisseur, comme on l’a vu dans l’approche simplifiée.

L’EAS est un routeur fourni par France Télécom, qui permet d’interconnecter le réseau IP FT à celui du fournisseur.

Comme vous le voyez, c’est plus compliqué, mais ça ne change strictement rien au fonctionnement de la connexion, à partir de la couche IP.
Etablir PPP côté abonné
Nous savons maintenant que le lien PPP va voyager "over ATM" entre le modem et le DSLAM. Reste à savoir comment le faire voyager entre votre ordinateur (ou routeur domestique) et votre modem.

Vous avez un modem Ethernet
Pas le choix, ayant un lien Ethernet entre la machine et le modem, il faudra utiliser PPPoE.

Vous avez un modem USB
USB est une liaison série. Vous avez ici le choix de la couche de transport de PPP :
créer une couche Ethernet sur la liaison série et utiliser PPPoE,
créer une couche ATM sur la liaison série et utiliser PPPoA.

Ceci est possible par l’installation sur l’ordinateur du driver approprié (suivant la disponibilité pour un modem doné). Nous verrons les subtilités, mais l’un comme l’autre devraient arriver à des performances tout à fait comparables, avec, peut-être, un léger avantage pour PPPoA.

Les petits malins vont se dire : Puisqu’on est sur une liaison série (USB), pourquoi ne pas faire passer PPP directement dessus, puisque c’est possible, et éliminer une couche inutile ? Elle n’est pas inutile. PPP directement sur une liaison série ne sait pas attribuer d’adresse MAC (Medium Access Control) Adresse utilisable au niveau 2 du modèle OSI, et l’ajout de la couche Ethernet ou ATM contourne cette limite de PPP.

Vous avez un modem/routeur intégré
Vous aurez le choix que vous aura donné le constructeur (généralement PPPoE). Sur ce type d’équipement, vous ne pouvez rien installer, sauf les mises à jour "firmware" que le constructeur publiera éventuellement.
Remarques à propos du MTU
Parceque finalement, c’est là que vous êtes attendus. Maximum Transfert Unit, taille maximale de données utiles à transporter, est imposé par la couche 2 :
Ethernet : 1500
ATM : 9180

Comme nous devons passer du PPP, qui nécessite quelques octets pour sa structure (8 pour être exact) :
si nous utilisons PPPoE, il nous restera un MTU de 1492,
si nous utilisons PPPoA, compte tenu du fait qu’à un moment donné, nous nous retrouverons sur de l’Ethernet, nous pourrons avoir sans problèmes un MTU de 1500.

Les clients PPPoE de vos ordinateurs savent ça, et règleront votre pile IP de manière à disposer d’un MTU de 1492 au plus. Une fois encore, l’abstraction nous sauvera, il n’y aura pas de fuites...

Mais que se passe-t-il si vous partagez votre connexion sur un LAN (Local Area Network : Réseau local) ?

Vos machines du LAN utilisent Ethernet et un MTU de 1500. Les paquets totalement remplis seront trop gros pour passer sur PPPoE, il y aura une fuite à l’abstraction.

Pour contourner ce problème, il faudra agir sur tous les hôtes du LAN, soit de façon automatique :
MTU Path Discovery est un moyen pour découvrir le bon MTU pour un chemin donné. Il faut que tous les noeuds du chemins sachent exploiter cette possibilité pour que ça fonctionne correctement,
MMS Clamp, qui agit au niveau TCP (niveau 3) mais pas sur UDP. C’est un paramètre ajusté lors de l’établissement de la connexion TCP entre deux noeuds. Cette technique est utilisable sur des routeurs NAT, par exemple réalisés avec Linux et IPtables.

Soit manuellement en paramétrant chaque hôte du LAN pour fixer son MTU à 1492.

Dans le cas d’un partage, il sera alors plus efficace d’utiliser PPPoA chaque fois que ce sera possible.
Vocabulaire

ATM : Asynchronous Transfert Mode
AAL5 : ATM Abstraction Layer 5
EAS : Equipement d’Acces aux Services
L2TP : Layer two Tunneling Protocol
LAC : L2TP Access Concentrator
LNS : L2TP Network Server
PAS : Plateforme d’Acces aux Services (Proxy RADIUS)
PPP : Point to Point Protocol
PPPoA : PPP over ATM
PPPoE : PPP over Ethernet
POTS : Plain Old Telephone Service
RADIUS : Remote Authentification Dial In User Service
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