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RES 347: Types de services et les architectures des systèmes correspondants
A. Hecker
INFRES, ENST
Technologies d’informations et de communications Développement de TICs dans les dernières décades Dépendance croissante de la société des TIC
État Domaine stratégique, défense, eGovernment Télécom: infrastructure cruciale à développer et maintenir
Secteur financier, banques Echanges, traitement et stockage entièrement informatisé
Industrie, entreprises Être au courant, être informé plus rapidement = avantage tactique Communications avec des multiples types de partenaires
B2B, B2C Progression du secteur tertiaire, développement des services
Savoir faire, logiciels, conseil Particuliers
Communications personnelles Présence, interactif, sauvegarde
Média, multi-média
P4/2010 2 RES347 - Modalités | A. Hecker
Informatisation de la société Automatisation croissante
Gestion des entreprises Management by system Gestion des flottes, du stock, des actifs
Contrôle industriel, contrôle des machines, moteurs, etc. Optimisations de processus de production, analyse de systèmes, simulations, systèmes complexes
Support, archivage, stockage Tout support est substitué par le numérique Chaque année nous stockons deux fois plus de données que toutes les années précédentes ensemble
Télécoms = domaine d’application de la science de l’informatique Virtualisation, flexibilité, adaptation Organisation du réseau, contrôle de l’infrastructure, gestion, etc. Gestion des services, clients, relations
Communications, services distants Bureau distant, télétravail Surveillance des systèmes, sécurité publique, systèmes d’alarme, d’alerte Services de renseignement et de traitement Information, éducation Communications omniprésentes eGovernment
Systèmes TIC: systèmes nerveux de la société moderne
P4/2010 3 RES347 - Modalités | A. Hecker
The Internet Archive Wayback Machine contains almost 2
petabytes of data and is currently growing at a rate of 20
terabytes per month. This eclipses the amount of text
contained in the world's largest libraries, including the
Library of Congress.
2008
Verified 90% storage reduction translates directly into 90% reduction
in electricity consumption with corresponding 90% reduction in CO2
emission. The entire system eliminates ~5,000 tons of CO2 per year,
or over 15,000 tons of CO2 over typical 3-year life of such a large
system. The DataFusion application operates in real-time with less
than 1 second delay between email arrival and visibility in relational
database. Loading speed was over 3 million records per second or
over 1 TB per hour and corresponds to combined transaction
throughput of all world's stock exchanges and all email and IM traffic
between approx. 500,000 financial traders.
On petabytes
http://en.wikipedia.org/wiki/Petabyte
P4/2010 4 RES347 - Modalités | A. Hecker
http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Archive
As of 2009 the Wayback Machine contained about 3
petabytes of data and was growing at a rate of 100
terabytes per month, as compared with the 12 terabytes/
month growth rate reported in 2003. Its growth rate
eclipses the amount of text contained in the world's
largest libraries, including the Library of Congress.
2009
Services typiques des télécoms Téléphonie
Audioconférences Télévision, radio Transfert de données
Accès Internet Services applicatifs (ASP) Télécopie Poste électronique (mail) Instant/short messaging Visiophonie Video on demand Localisation Service infrastructure - interconnexion de sites
P4/2010 5 RES347 - Modalités | A. Hecker
Informatisation des télécoms Historique
~1970: automatisation de la gestion des composants du réseau par les opérateurs de téléphonie analogique Configuration, inventaire, provisionnement
Opérations & Maintenance dans POTS ~1980: numérisation des réseaux grande échelle
Transport de bits d’informations au lieu de signaux (X.25), RNIS (ISDN), ATM
~1990: popularisation/commercialisation de l’Internet Routage en logiciel, adaptation locale des routes en cas de panne Complexification des protocoles, diversification des applications,
complexification de la couche applicative Stockage de données des utilisateurs
Par ex. pour Mail, Web (hébergement)
P4/2010 6 RES347 - Modalités | A. Hecker
Infrastructures de télécom Les infrastructures sont chères
Installation, maintenance, mises à jour Travaux publiques, techniciens, interventions sur place
Exemples: statistiques en 2008
Le développement et la disponibilités des infrastructures = différence majeure entre pays développés et tiers monde
Pays France Ukraine Éthiopie
Lignes fixes 34M 12.3M 725k
Abonnés mobiles 53M 49M 866k
Stations radios 3.5k 524 9
Stations TV 584 647 25
Hôtes Internet 12.5M 234k 89
Usagers Internet 31.2M 5.5M 164k
P4/2010 7 RES347 - Modalités | A. Hecker
Service/infrastructure: paradigmes Avant 1990: infrastructures dédiées
L’infrastructure entière est dédiée au seul service, 1 infrastructure = 1 service Filaire
Câble -> Télévision POTS -> Téléphonie
Sans fil Antenne de transmission, répétiteurs -> Radio D’autres antennes de transmission -> Télévision GSM (1990) -> Téléphonie (*)
L’infrastructure du service est l’infrastructure composée de liens et des équipements Ce qui compte est l’infrastructure physique Lourd, cher, inflexible
1990-2000: du réseau dédié vers les réseaux multiservices L’infrastructure supporte plusieurs services selon les spécifications préétablies
RNIS (1986) -> Téléphonie, audioconférence, télécopie, transfert de données (64kbps * 2) UMTS (1999) -> Téléphonie, instant messaging, visiophonie, transfert de données (384 kbps)
2000->2010: convergence, « de réseaux multi-services vers les services multi-réseaux » Service au centre de préoccupation, la technologie/les technologies supporte(nt) tous les services
Inspiré du succès de l’idéologie de l’Internet (pas forcément de la technologie) Vers le transport seul au cœur, l’intelligence et les services à la « périphérie » Exemples: réseaux optiques, FTTH, LTE
P4/2010 8 RES347 - Modalités | A. Hecker
Télécom: technologies principales Filaires
WAN POTS Accès
xDSL, RNIS, ATM Cœur
SONET/SDH, ATM MAN
ATM, FDDI, DQDB Metro, CG-Ethernet
LAN Ethernet
Interconnexion des réseaux TCP/IP
Sans fil WAN
2G (GSM) 3G (UMTS, HSPA) 4G (LTE?)
MAN Wimax?
LAN WiFi
PAN Zigbee, Bluetooth
P4/2010 9 RES347 - Modalités | A. Hecker
Technologies sans fil et applications
Dat
a ra
te
1Mbps
10Mbps
100Mbps 802.11a
802.11b
3G
100Kbps
IR
Bluetooth
Desktop
Audio/video
Téléphone 3G
Lecteur MP3 Clavier Souris
Téléphone sans fil écouteur
Connexion série
Distance 1m 10m 100m
P4/2010 10 RES347 - Modalités | A. Hecker
Capacités des technologies sans fil
2.5G (GPRS, EDGE)
0.1 1 10 100
Indo
or
Out
door
Fixed
Walk
Fixed
Walk
Vehicle
WIMAX 802.16
WIFI 802.11
LAN
MAN WAN
PAN
Mob
ility
sup
port
Data rate in Mbps:
P4/2010 11 RES347 - Modalités | A. Hecker
Architectures des réseaux et des services
Réseaux Architecture typique des opérateurs télécom Architectures des réseaux des entreprises
Services Paradigmes
Client-Serveur Agent-Manager Pair-à-pair
Architecture En étoile En bus En plusieurs niveaux, etc.
P4/2010 12 RES347 - Modalités | A. Hecker
Réseaux télécom Réseaux large échelle
National, international -> WAN Employés et opérés par un opérateur télécom Différents services
Du provisionnement de la ligne jusqu’aux renseignements, etc. Un grand nombre de clients En général une architecture à plusieurs niveaux
Réseau d’accès Connecte chaque client
Grand nombre de clients => Problème du dernier kilomètre Réseau de cœur
Interconnecte toutes les lignes Plateforme de services Plateforme d’opération, de gestion, etc.
P4/2010 13 RES347 - Modalités | A. Hecker
Réseaux télécom (POTS/ATM)
SERVICE NODE ACCESS
NETWORK TO THE TELEPHONY SRVICE NODE
USER PORTS
V5 Interface
SERVICE NODE
V5 Interface
ATM Network
USER PORTS
GW
X
X
X X Access Network to the ATM Service Node
P4/2010 14 RES347 - Modalités | A. Hecker
Réseaux télécom sans fil (GSM)
BTS
BSC
MSC
BTS
VLR
HLR AuC
EIR
GMSC PSTN
PMLN ISDN
core network
access network
user
operator
P4/2010 15 RES347 - Modalités | A. Hecker
TER TER
Evolution d’architecture
Réseau d’accès Réseau cœur
Plateforme des services
TER
Classique télécom, hiérarchie + surveillance hors de bande
Réseau de transport TER/
Services
Internet
Supervision
FT: 34M 34M 1200 1 1
Services adaptatifs
Access mix (3G+POTS+xxx), proche de l’architecture Tout IP
Réseau d’accès 1
Réseau d’accès N
Réseau cœur
Supervision Services adaptatifs
P4/2010 16 RES347 - Modalités | A. Hecker
Réseaux des entreprises Un réseau local ou quelques LAN interconnectés
Organisation typique d’un site Plusieurs sous-réseaux avec les stations de travail
LAN: typiquement Ethernet FastEthernet ou Gigabit Ethernet Architecture en bus logique Switched Ethernet: une étoile
Différentes populations d’utilisateurs: Développeurs/ingénieurs, commerce/marketing, management, etc.
Routeur central Aujourd’hui typiquement transport et routage IP
Un sous-réseau dédié pour les services: serveurs de fichiers, intranet Annuaires + web-services
LDAP, SQL, etc., accessible par un serveur Web/pages dynamiques/navigateur
Plusieurs sites Plusieurs sites similaires à l’architecture d’un seul site Interconnexion par un réseau « publique »
Ligne louée d’un opérateur télécom (VPN L2 ou VPN L1) VPN par Internet
Caractéristique pour l’entreprise Plusieurs accès à son réseau interne par des différentes populations
P4/2010 17 RES347 - Modalités | A. Hecker
Réseaux des entreprises
Home worker
Public net Partner
Router
Servers
Remote Office
Dial-up
AP
Router
WLAN Clients
Mobile user
P4/2010 18 RES347 - Modalités | A. Hecker
Architecture des services Définition
Service est une application distribuée
Les services peuvent être créés de différentes manières Différentes architectures
Distribution des entités Interaction des entités Rôles des entités
Différentes réalisations de chaque entité de l’architecture OS, application locale Langages Accès: interface internes et externes
P4/2010 19 RES347 - Modalités | A. Hecker
Cluster Architectures
Canonical architecture centralized
Hierarchical management
"overhead" simplicity
Federation of reconfigurable applications
P4/2010 20 RES347 - Modalités | A. Hecker
Pipe & Filter Architectures
Canonical Architecture Self managing, no flexibility
n Components => n links
C1 C2 C3
Collections of computations, Signature circuit, Signal processing, etc.
Simplicity Self-managing Inflexible
P4/2010 21 RES347 - Modalités | A. Hecker
Bridge Architecture
P4/2010
Middleware Additional layer Factorization Network entities
Semantic complexity Bottleneck
Canonical Architecture – Required centralized passage for control of input and output – Very vulnerable
22 RES347 - Modalités | A. Hecker
Bus Architecture
P4/2010
C5
C4 C3
C2
C1
Ci # Cj => n x (n-1) liens
Corba, Integrated Services, etc.
The programmer’s “miracle" solution 0 degree architecture Highly vulnerable structure
Canonical Architecture – Automatic broadcasting of all information to members of the community – Very vulnerable
23 RES347 - Modalités | A. Hecker
Client-Server Architecture
P4/2010
SERVER Clients
requests
replies
send/receive messages
rpc
ipc :
Canonical Architecture – Point to point link
24 RES347 - Modalités | A. Hecker
Tiered Architecture (n-tier)
P4/2010
Web Server
ORB
Application
SQL HTTP
Light Client
Web Browser
Ultra Light Client
Web Browser
HTTP
Web Client
servlet
Light Client
SGBD
4-tier Architecture for clients with limited access to the network
3-tier Architecture
Canonical architecture – Client server at several levels
Java User Interface
25 RES347 - Modalités | A. Hecker
Layer and Protocol Structure
P4/2010
application
manager
emission reception Management
quality and operational management
resources management
Canonical Architecture – Attached
26 RES347 - Modalités | A. Hecker
Architectures des services Aujourd’hui le mot clé est SOA
Service-Oriented Architecture Paradigme: service au centre de préoccupation
Indépendant de la réalisation: l’interface standard cache les différences Unix/Tomcat/JSP vs. Windows/IIS/ASP, etc.
Création de nouveaux services par l’orchestration des modules indépendants Service chunks (morceaux de services) = entités/services Chaque service est un grand bloc fonctionnel Beaucoup plus grand qu’un objet Un humain peut créer un processus en spécifiant une chaîne de traitement (work-flow, data warehouse,
etc.) Echanges standardisées entre les entités (=services)
Typiquement en XML/WSDL Sémantique presque sans contrainte
Eléments clés Service provider Service broker
Annuaire des services disponibles Service requestor
Exemples de réalisation Web-Services: Navigateur + Serveur Web + SOAP + XML + pages dynamiques CORBA / DCOM / RPC, etc.
P4/2010 27 RES347 - Modalités | A. Hecker
Convergence et gestion (1) Convergence: proposition d’un éventail d’offres télécom par tous les moyens de vente
S’abonner à une ligne fixe en se connectant avec le mobile sur un guichet virtuel Les différentes technologies, plateformes se voient remplacées par un socle commun
Exemple: Triple-Quadruple play: téléphonie fixe, téléphonie mobile, accès à l’Internet, télévision
Potentiellement: musique, vidéo en demande, jeux, support de mobilité, service de sécurité, gestion du réseau domestique, …
Nouveau champ de bataille: qui gère mon frigo intelligent ? Microsoft vs. France Télécom/Orange ?
Architectures Tout-IP, IP everywhere, etc. Ubiquité d’accès à des éléments de l’infrastructure: qui accède à quoi? Contrôle d’accès.
IMS, SIP, Mais les contraintes de service restent les mêmes
Besoin en flexibilité et en adaptation du transport et du traitement des flux Forte augmentation de la partie logicielle et de la configuration nécessaires dans les équipements
Le même service par tous les moyens d’accès, l’ubiquité des services Adaptation du service aux contraintes du « médium »
Adaptation de fonctionnalités et de propriétés non fonctionnelles (qualité, robustesse, sécurité…) Découverte des capacités, de l’environnement, adaptation dynamique en fonction des disponibilités
Exemple: Transfert des données par TCP Téléphonie avec des codecs à des débits nécessaires différents, VoIP Service vidéo avec la qualité adaptative (taille, résolution, codage)
P4/2010 28 RES347 - Modalités | A. Hecker
Convergence et gestion (2) Convergence des domaines: la convergences des supports et des offres
commerciales pour les multimedia, données, communications, etc. entraîne la convergence des marchés et des commerces Commerces: secteurs télécom, multimédia, informatique s’intercalent
Exemples: Fusion de Time Warner et AOL Vivendi investisseur principal chez Cégétel / SFR News Corp. rachète MySpace FT/Orange achète licence pour la Ligue 1 SFR intègre Neuf Télécom, opérateur ADSL pour devenir un opérateur tout service Google présente un OS pour les mobiles, Apple perturbe les marchés mobiles avec l’iPhone
Convergences des Sciences Exemple: informatique et télécommunications
Sémantique des contenus/échanges s’enrichit, de plus en plus d’intelligence dans les échanges Virtualisation
des modules, des nœuds, des réseaux, des infrastructures
Échanges très variées entre les entités 1980: Tout est fichier 1990: Tout est document 2000: Tout est programme 2010: L’architecture est un programme
Futur: informatique et nanotechnologie, biologie et informatique, biologie et robotique, …
P4/2010 RES347 - Modalités | A. Hecker 29
Volonté politique Dérégularisation
Volonté de dynamiser les marchés ~1990: privatisation des télécoms nationaux, libéralisation des marchés
De l’administration publique Postes, Télégraphes et Téléphones vers France Télécom SA Révolution sans fil
3-4 opérateurs mobiles dans la plupart des pays européens L’un des succès de GSM
Dès 1995: apparition massive des opérateurs virtuels Fixe
Call-by-call, preselection, etc. Hélas peu développé en France
Mobiles MVNO: revente des services sans avoir d’infrastructure
Révolution xDSL Opérateurs alternatifs actifs sur toutes la gamme des services porteurs Très développé en France: triple-quadruple play
~2000: Création des spectres libres, libération des bandes et/ou simplification de l’attribution des licences des opérateurs sans fil Bande 2.4 GHz, puis bande 5 GHz
Futur: probablement une revue du principe d’attribution, attribution fixe peu efficace et techniquement dépassée
Wireless ISP – FAI sans fil, communautés locales, etc. « Succès » du WiFi dans les endroits clés, hotspots, etc.
Réflexion sur l’attribution dynamique du spectre
P4/2010 RES347 - Modalités | A. Hecker 30