Brevet FR2846169A1 — publié le 20040423

Domaine technique L'invention concerne de façon générale les systèmes de transmission de données utilisant une infrastructure qui est une 5 réseau de transmission physique dans lequel des réseaux privés virtuels (VPN) utilisant une partie des dispositifs inclus dans réseau de transmission physique sont dédiés à des clients différents, et concerne en particulier un VPN basé sur la procédure MPLS adapté pour fournir une mesure précise du trafic 10 entre deux zones de tarification à tarif unique. Etat de la technique Aujourd'hui, il existe des fournisseurs de services fournissant des services dans des réseaux implémentés comme 15 Réseaux Privés Virtuels (VPN) qui utilisent des liens et des routeurs du réseau existant. Un tel VPN a l'apparence d'un réseau spécifiquement dédié à client du fournisseur de service. En termes de sécurité, chaque VPN est totalement isolé des autres VPN. Les VPN sont d'une importance particulière pour les 20 fournisseurs de services dans la mesure o ces derniers peuvent construire un seul réseau physique pour fournir des services aux multiples clients d'une façon transparente. Les VPN traditionnels de couche 2 sont basés sur les superpositions de couche 2 dans un réseau partagé. Les sites de 25 client sont interconnectés via des circuits de couche 2 (circuits virtuels transferts de trames ou ATM). Pour que deux dispositifs client communiquent, le fournisseur de services doit établir un ou plusieurs circuits de couche 2 couplant ces deux dispositifs client. D'autres VPN sont basés sur la procédure par permutation de labels supportant plusieurs protocoles ou protocole MPLS qui est une technologie IP définissant les notions de dispositifs côté fournisseur (PE), dispositifs fournisseur (P) et de dispositifs côté client (CE). Dans un réseau utilisant MPLS, un CE obtient automatiquement l'accès à tous les CE connectés au même PE ou à n'importe quel autre CE connecté à un dispositif PE à l'intérieur 5 du même réseau. Les CE sont habituellement situés dans les locaux du client et fournissent l'accès au réseau partagé. Une telle technologie MPLS permet au réseau physique de fournir plusieurs VPN à une pluralité de sociétés partageant l'infrastructure physique supportée par l'ensemble des dispositifs PE et P. Le MPLS définit l'utilisation d'une technologie par permutation de labels dans le réseau. Pour chaque transmission de données par un client, les dispositifs PE associent un chemin physique à travers le réseau. Le chemin physique est défini comme un ensemble de labels qui sont permutées par les dispositifs P le 15 long du chemin qui va de la source à le destination du paquet. Pour tous les types de réseaux privés virtuels (VPN), il est obligatoire de fournir une mesure précise du trafic client transporté par l'infrastructure de réseau physique partagée et ceci pour tous les VPN. Cette possibilité de mesure permet aux 20 fournisseurs de services d'offrir une facturation basée sur l'usage de façon à facturer les clients VPN en fonction des ressources client qu'ils ont effectivement utilisées. Chaque paquet transitant à travers le réseau doit être payé selon la route réelle suivie par le paquet. Ceci détermine les ressources 25 consommées par le paquet à travers l'infrastructure de réseau physique partagée. Les fournisseurs de services sont confrontés à la complexité de refléter correctement à leurs clients la diversité des cots associés à leur infrastructure mondiale en se basant sur ce que ces clients ont effectivement utilisé. Dans un environnement MPLS, une telle mesure du trafic client est un challenge pour les fournisseurs de services dans la mesure o MPLS apporte une capacité point à point aux réseaux privés virtuels contrastant avec les VPN traditionnels basés sur les mécanismes de couche 2. Par exemple, en connectant un dispositif CE à un dispositif PE, ce dispositif CE obtient immédiatement l'accès à tous les autres dispositifs CE 5 appartenant au même VPN qui sont connectés au même dispositif PE ou à n'importe quel autre dispositif PE du réseau. Bien que la capacité point à point apporte une flexibilité et une souplesse d'échelle additionnelle aux VPN basés sur MPLS, les spécificités des pays aussi bien que la variété des supports de communication 10 utilisés rend le problème beaucoup plus complexe dans les VPN basés sur MPLS (contrairement aux VPN traditionnels) attendu que les mesures basées sur des circuits virtuels utilisés dans des mécanismes de couche 2 ne sont pas disponibles. Dans chaque dispositif PE, une table de routage dédiée par 15 VPN est utilisée aussitôt qu'un dispositif CE appartenant à ce VPN est connecté au dispositif PE. Comme les dispositifs P ne sont jamais connectés à un dispositif CE, ils ne contiennent pas de table de routage associé au VPN. En fait, les dispositifs P ne sont pas concernés, ils se comportent seulement comme des 20 dispositifs de permutation de labels. Cette table de routage dédiée au VPN dans le dispositif PE est appelée une VRF (Virtual Routing and Forwarding instance). Les VRF assurent que seuls les sites client (avec des dispositifs CE) qui appartiennent au même VPN peuvent communiquer entre eux. Dans un environnement de fournisseur de service global, la vaste majorité des clients servis à travers les réseaux privés virtuels ne sont pas vraiment eux-mêmes des clients globaux. Fréquemment, ces clients ont une présence importante dans un (ou plusieurs) pays, avec une présence dispersée dans le reste du 30 monde. Par exemple, une société française aura en général une très large couverture (dispositifs CE) en France, une couverture significative dans d'autres pays d'Europe, mais une beaucoup moins grande couverture en dehors de l'Europe. Facturer de tels clients à l'aide d'un modèle de taux unique n'est certainement pas approprié. En outre, les configurations client ont une bonne probabilité de changer au cours du temps, et les fournisseurs de 5 services qui ne peuvent pas facturer un client en se basant sur l'usage sont confrontés au risque de soit n'être pas compétitifs (n'être pas choisis par les clients), soit n'être pas capables de contrôler leurs cots (sous-facturer ou surfacturer leurs clients). Traditionnellement, pour les VPN basés sur MPLS, le problème de la mesure est résolu en routant le trafic client à des dispositifs de type passerelle (hub) avant de sortir de la zone de facturation. La passerelle peut être un routeur du client (fonctionnant comme un dispositif CE), est être de façon 15 optionnelle fournie par le fournisseur de services. Cette passerelle fournit un pont entre différentes zones de facturation. En mesurant par exemple à un niveau de couche 2 (ou de couche 1), sur une base par VPN MPLS, le trafic transmis entre ces passerelles, la quantité de trafic client transmis entre ces 20 zones pour chaque VPN peut aisément être déterminée et la facturation être ainsi effectuée. Bien que cette solution fonctionne, les cots associés à l'équipement de la passerelle peuvent être prohibitifs dans un large environnement de fournisseur de service. Une telle solution exige en fait un 25 équipement dédié (un routeur par exemple) pour chaque VPN puisque, pour des raisons de sécurité, les VPN doivent être totalement isolés en termes de tables de routage. Puis, comme un dispositif CE est un routeur IP pas basé sur MPLS par définition), la connexion entre un dispositif PE et un dispositif 30 CE doivent être dédiées à un seul VPN client. Comme le trafic entre les zones de facturation est potentiellement élevé, les liens utilisés pour de telles connexions sont des liens à grande vitesse et exigent des dispositifs PE et CE de grande performance. En outre, comme une seule connexion PE à CE est définie sur ces liens, les bénéfices de multiplexage statistiques qui peuvent être faits lorsque de multiples connexions utilisent le même lien ne peuvent pas être réalisés. D'autres solutions qui peuvent être utilisées pour résoudre le problème soulevé dans cette technique sont des solutions basées sur des produits tels que "Cisco NetFlow" ou Cisco's BGP Policy Accounting". Des solutions de ce type sont fournies à 10 travers des extensions logicielles dans les dispositifs du réseau (les routeurs dans le cas MPLS). Ces extensions mesurent le trafic s'écoulant à travers un routeur et conservent les données de la mesure. Un ou plusieurs dispositifs (équipement de réseau tels 15 qu'une station de travail) dans le réseau collectent de façon asynchrone et regroupent les données de mesure conservées par les routeurs du réseau. Puis, les données regroupées sont analysées de façon indépendante par une application de facturation du fournisseur de services. Malheureusement, les solutions basées sur ces concepts sont très gourmands en termes de ressources de traitement (dans les routeurs mais aussi dans les dispositifs chargés de collecter les données) et en termes de surcharge de trafic du fait que les données de mesure sont regroupées à partir des dispositifs 25 chargés de la collecte depuis les routeurs du réseau. En outre, de telles solutions sont réservées et non standardisées et ne sont donc pas disponibles sur tous les types de plate-formes utilisées pour un réseau MPLS. Exposé de l'invention En conséquence, le but principal de l'invention est de fournir un réseau privé virtuel basé sur le protocole MPLS ayant un mécanisme simple pour mesurer le trafic client échangé entre les zones de facturation et préservant la capacité d'échange de n'importe quel client à n'importe quel client sans nécessiter un maillage complet basé sur des circuits virtuels. L'invention a donc pour objet un réseau privé virtuel (VPN) dédié à un client utilisant un réseau de transmission physique basé sur la procédure par permutation de labels supportant plusieurs protocoles (MPLS) comprenant une pluralité de dispositifs fournisseur (P) et une pluralité de dispositifs côté 10 fournisseur (PE), le client possédant au moins deux dispositifs côté client (CE) spécifiques connectés à des dispositifs PE et permettant au client d'avoir accès à n'importe quel autre dispositif CE du réseau VPN par l'intermédiaire des dispositifs PE auxquels sont connectés les dispositifs CE. Le VPN inclut 15 plusieurs zones de tarification chacune étant définie par l'application d'un tarif unique. Un dispositif PE faisant partie de chaque zone inclut un routeur virtuel pour chaque zone de tarification, deux routeurs virtuels étant interconnectés par un circuit virtuel transmettant tout le trafic échangé entre les 20 deux zones de tarification associées de sorte que le trafic s'écoulant entre les deux zones de tarification peut être mesuré et par conséquent facturé précisément au client. A noter que le terme "routeur virtuel" est utilisé pour désigner ici un VRF (Virtual Routing and Forwarding instance) dans un dispositif PE. 25 Description brève des dessins Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 est un bloc-diagramme représentant un système de transmission de données de la technique antérieure utilisé pour mesurer le trafic échangé entre quatre zones de facturation, la figure 2 est un bloc-diagramme représentant un système de transmission de données selon l'invention utilisé pour mesurer le trafic échangé entre les mêmes quatre zones de facturation que dans la figure 1, la figure 3 est un diagramme schématique illustrant un dispositif PE spécifique utilisé pour mesurer le trafic échangé entre trois zones de facturation représentées sur la figure 1, et la figure 4 est un diagramme schématique illustrant la façon dont sont interconnectés les routeurs virtuels du dispositif PE 10 spécifique représenté sur le figure 3. Description détaillée de l'invention Pour mieux comprendre les principes de l'invention, il est nécessaire de décrire comment la mesure du trafic est réalisée en 15 présence de plusieurs zones de facturation lorsque des passerelles (hubs) fonctionnant comme des dispositifs CE sont utilisés dans la technique antérieure. Un tel système est illustré sur la figure 1 dans laquelle le VPN client comprend quatre zones de facturation 10, 12, 14 et 16. Un VPN client 20 s'étendant sur quatre zones est implémenté par le fournisseur de services comme l'union de quatre VPN MPLS: le VPN MPLS 10 dans la zone 10, le VPN MPLS 12 dans la zone 12, le VPN MPLS 14 dans la zone 14 et finalement le VPN MPLS 16 dans la zone 16. Dans le système antérieur illustré sur la figure 1, quatre 25 dispositifs PE 18, 20, 22 et 24 sont montrés. Dans un tel cas, six dispositifs CE 26, 28, 30, 32, 34, et 36 sont nécessaires pour interconnecter complètement les quatre zones. On doit noter que, avec N zones, un total de N.(N-1) /2 dispositifs CE serait nécessaire pour un VPN s'étendant sur les N zones. En fait, 30 lorsque c'est possible en raison de la proximité et de la performance du routeur utilisé comme dispositif CE, le même routeur peut être utilisé pour interconnecter plusieurs zones; mais alors, les liens au dispositif PE doivent inclure plusieurs circuits virtuels pour mesurer zone par zone. Naturellement, le même routeur peut seulement être utilisé pour le même VPN client puisque un dispositif CE ne peut pas être partagé par de multiples VPN clients. Un dispositif CE peut être connecté à un seul dispositif PE tel que le dispositif CE 34 qui est connecté seulement au dispositif 24 pour interconnecter la zone 12 à la zone 16, ou être connecté à deux dispositifs PE différents dépendant de la 10 façon dont les dispositifs PE fournissent la connectivité aux zones qui nécessitent d'être interconnectées. Ainsi, le dispositif CE 26 interconnectant la zone 10 et la zone 12 est connecté au dispositifs PE 18 et 20. Le dispositif CE 28 interconnectant la zone 10 et la zone 14 est aussi connecté aux 15 dispositifs 18 et 20. Le dispositif CE 30 interconnectant la zone et la zone 16 est connecté aux dispositifs PE 18 et 22. Enfin, le dispositif CE 36 interconnectant la zone 14 et la zone 16 est connecté aux dispositifs PE 18 et 24. Bien sr, d'autres dispositions seraient possibles dans la mesure o de multiples 20 connexions alternatives existent. Selon l'invention, il n'est pas nécessaire de fournir des dispositifs CE spécifiques ou des passerelles pour réaliser la mesure comme illustré sur la figure 2 qui représente le même nombre de zones 10, 12, 14 et 16 et les mêmes dispositifs PE 18, 25 20, 22 et 24 interconnectant les quatre zones. On doit noter que, lorsqu'un dispositif PE est connecté à une zone, il est considéré comme étant inclus dans cette zone. De manière identique au système antérieur illustré sur la figure 1, un VPN client s'étendant sur les quatre zones est implémenté par le fournisseur 30 de services comme l'union de quatre VPN MPLS. Comme expliqué ci-dessous, un des dispositifs PE associé à n zones (c'est à dire étant inclus dans ces zones) comprend un circuit virtuel associé à chaque interconnexion zone à zone, une telle connexion étant utilisée pour transmettre tout le trafic entre les deux zones. Ainsi, le dispositif PE 18 qui est connecté à la zone 10, à la zone 12 et à la zone 14, comprend un circuit 5 virtuel 38 pour interconnecter la zone 10 et la zone 12, un circuit virtuel 40 pour interconnecter la zone 10 et la zone 14 et un circuit virtuel 42 pour interconnecter la zone 12 et la zone 14. A noter que, si le dispositif PE était connecté à n zones, un nombre n.(n-1)/2 de circuits virtuels serait 10 nécessaire. De la même façon, le dispositif PE 22 comprend un circuit virtuel 44 pour interconnecter la zone 14 et la zone 16, le dispositif PE 24 comprend un circuit virtuel 46 pour interconnecter la zone 12 et la zone 16 et le dispositif PE 20 15 comprend un circuit virtuel 48 pour interconnecter la zone 12 et la zone 14. En fait, le circuit virtuel 48 a été représenté par une ligne en pointillés du fait qu'il y a déjà un circuit virtuel 42 dans le dispositif PE 18. Cependant, le circuit virtuel 48 pourrait être nécessaire si le trafic entre la zone 12 et la zone 20 14 par le circuit virtuel 42 devenait trop important. A noter que, puisqu'il n'y a pas de dispositif PE connecté aux zones 10 et 16, il est nécessaire de fournir une connexion 50 couche 1 ou couche 2 entre le dispositif PE 18 et le dispositif PE 24. Maintenant, le façon de réaliser l'invention dans un 25 dispositif PE est expliquée en référence à la figure 3 représentant le dispositif PE 18 qui est commun aux zones 10, 12 et 14 comme illustré sur la figure 2. Ceci signifie que le dispositif PE 18 est connecté à la zone 10 par un lien 52, connecté à la zone 14 par un lien 54 et connecté à la zone 14 par 30 un lien 56. Comme déjà mentionné, le dispositif PE 18 est utilisé pour mesurer la trafic s'écoulant entre la zone 10 et la zone 12, I le trafic s'écoulant entre la zone 12 et la zone 14 et le trafic s'écoulant entre la zone 10 et la zone 14. Comme le dispositif PE 18 est associé à trois zones, un routeur virtuel est associé à chaque zone: le routeur virtuel 58 5 est associé à la zone 10, le routeur virtuel 60 est associé à la zone 12, le routeur virtuel est associé à la zone 14. A noter que de tels routeurs virtuels peuvent être essentiellement constitués par des tables de routage appelées unités de routage et de transmission virtuelles (VRF) qui existent déjà dans un 10 dispositif PE et assurent que seuls les sites clients qui appartiennent au mAme VPN peuvent communiquer entre eux. Les routeurs virtuels du dispositif 18 sont connectés entre eux par des circuits virtuels sur lesquels sont échangées les données s'écoulant entre les deux zones associées. Ainsi, le 15 circuit virtuel 38 est utilisé pour transporter le trafic entre la zone 10 et la zone 12, le circuit virtuel 42 est utilisé pour transporter le trafic entre la zone 12 et la zone 14 et le circuit virtuel 40 est utilisé pour transporter le trafic entre la zone 10 et la zone 14. Pour transmettre les données entre deux 20 routeurs virtuels, un protocole de routage entre les deux routeurs virtuels est nécessaire. Ceci signifie que chaque routeur virtuel injecte via le protocole de routage standard des mises à jour de messages de routage pour des adresses de sousréseau vers le routeur virtuel de destination. Les échanges de 25 mises à jour de routage ont lieu durant la durée de la connexion entre les VRF des zones interconnectées. Pour permettre l'échange de trafic entre les zones de facturation, un protocole de routage tel que eBGP (exterior Border Gateway Protocol, ou OSPF (Open Short Path First), ou RIP 30 (Routing Information Protocol) doit être mis en oeuvre sur chaque circuit virtuel entre les VRF comme déjà mentionné. Au moyen de ce protocole de routage, un premier VRF transmet des mises à jour Il de routage à un second VRF de manière à décrire les sous-réseaux IP qui peuvent être atteints par le premier VRF. De façon similaire, le second VRF transmet des mises à jour de routage au premier VRF pour décrire les sous-réseaux IP qui peuvent être 5 atteints par le second VRF. Pour les petits VPN, un protocole de routage n'est pas nécessaire et des configurations manuelles peuvent être effectuées dans le VRF du VPN pour décrire les routes IP statiques et éviter d'utiliser les protocoles de routage dynamiques comme décrit ci-dessus. En référence à la figure 4, les routeurs virtuels, VRF dans ce mode de réalisation, sont connectés au moyen de circuits virtuels comme déjà mentionné. Dans le cas présent, il est judicieux d'avoir seulement les interfaces physiques 70 et 72 telles que des interfaces LAN ou des interfaces POS (Packet Over 15 Sonet) directement connectées entre elles par un seul câble local, les circuits virtuels étant multiplexés sur le câble. En dehors du dispositif PE 18, le câble comporte les trois circuits virtuels 38, 40 et 42. Les mêmes protocoles qui étaient utilisés dans le cas d'une passerelle réelle sont conservés sur ces 20 interfaces physiques. On doit noter que une ligne de télécommunication avec des possibilités de circuits virtuels utilisant le protocole par transfert de trames par exemple pourrait être utilisée à la place du câble local. En ce qui concerne la facturation, les mécanismes de mesure 25 normaux utilisés sont basés sur les capacités de couche 2 des dispositifs PE. Par exemple, si un circuit par transfert de trames est utilisé, les mécanismes de mesure sur le circuit virtuel restent inchangés et tout le trafic s'écoulant dans chaque direction sur le circuit virtuel peut être mesuré. Pour une connexion par transfert de trames, jusqu'à mille circuits virtuels sont disponibles et ainsi jusqu'à mille interconnexions VPN peuvent être supportées sur une interface rebouclée. Si plus d'interconnexions VPN sont nécessaires, des paires multiples d'interfaces peuvent être utilisées. Naturellement, lorsque la fiabilité est exigée, plusieurs dispositifs PE peuvent être utilisés entre deux zones 5 quelconques, en se servant de l'avantage procuré par les possibilités du protocole de routage, à savoir la récupération en cas de défaillance de la liaison ou du routeur. Dans la figure 4, vu du VRF 58, le VRF 60 apparaît comme un dispositif CE directement connecté via le circuit virtuel 38 10 entre le VRF 58 et le VRF 60. De façon similaire, vu du VRF 60, le VRF 58 apparaît comme un dispositif CE directement connecté via le même circuit virtuel. Les VRF ont le même type de relation pour les autres circuits virtuels. A travers chacun des circuit virtuels, la transmission des mises a jour de routage a lieu dans 15 les deux directions si un protocole de routage dynamique est utilisé. Par conséquent, en déterminant simplement les points de mesure (selon la définition des zones de facturation) i.e. les dispositifs PE entre les zones de facturation, il est beaucoup 20 plus facile pour les fournisseurs de services de mieux refléter leurs cots d'infrastructure lorsque des échanges dynamiques de communication sont mesurés. Par exemple, un fournisseur de services peut décider d'imposer un taux de facturation unique dans plusieurs pays (France, UK, Italie, et Allemagne par 25 exemple) alors qu'un taux bien plus élevé est imposé dans les autres pays (tels que les pays nordiques en Europe). Un autre tarif peut aussi être utilisé pour la partie du trafic client qui s'écoule en dehors de l'Europe (vers Canada, Amérique Latine ou Amérique du nord par exemple) . Ceci fournit un maximum de 30 flexibilité aux fournisseurs de services. REVENDICATIONS 1. Réseau privé virtuel (VPN) dédié à un client utilisant un réseau de transmission physique basé sur la procédure par 5 permutation de labels supportant plusieurs protocoles (MPLS) du type comprenant une pluralité de dispositifs fournisseur (P) et une pluralité de dispositifs côté fournisseur (PE), le client possédant au moins deux dispositifs côté client (CE) spécifiques connectés à des dispositifs PE et permettant au 10 client d'avoir accès à n'importe quel autre dispositif CE par l'intermédiaire des dispositifs PE auxquels sont connectés les dispositifs CE, le VPN comportant plusieurs zones de tarification (10, 12, 14) étant définie chacune par l'application d'un tarif unique; ledit VPN étant caractérisé en ce qu'un dispositif PE (18) faisant partie de chacune desdites zones de tarification inclut un routeur virtuel (58, 60, 62) associé à chaque zone, deux routeurs virtuels étant interconnectés par un circuit virtuel (38, 40, 42) transmettant tout le trafic échangé entre 20 les deux zones de tarification associées de sorte que le trafic s'écoulant entre les deux zones de tarification peut être mesuré et par conséquent facturé précisément au client. 2. Réseau selon la revendication 1, dans lequel lesdits routeurs 25 virtuels (58, 60, 62) sont constitués essentiellement par des unités de routage et transmission virtuelles (VRF) déjà incluses dans ledit dispositif PE (18). 3. Réseau selon la revendication 2, dans lequel lesdits circuits 30 virtuels (38, 40, 42) sont multiplexés sur un seul câble local d'une première interface (70) à une seconde interface (72) dudit dispositif PE (18, 20, 22, 24). 4.Réseau selon la revendication 2, dans lequel lesdits circuits virtuels (50) sont multiplexés sur un seul câble local d'une première interface d'un premier dispositif PE 5 (18) à une seconde interface d'un second dispositif PE (24). 5. Réseau selon la revendication 3 ou 4, dans lequel une protocole de routage tel que eBGP (exterior Border Gateway Protocol) ou OSPF (Open Short Path First) ou RIP (Routing 10 Information Protocol) est activé sur chaque circuit virtuel (58, 60, 62) en envoyant des mises à jour de routage d'un VRF à un autre VRF. 6. Réseau selon la revendication 2, dans lequel lesdits 15 circuits virtuels sont multiplexés sur une ligne de télécommunication en utilisant par exemple un protocole par transfert de trames.