La refonte du backbone de RAP

Laurent Gydé

Réseau Académique Parisien





Résumé

Le Réseau Académique Parisien (RAP) raccorde entre eux et vers l'extérieur près de 140 sites appartenant à plus de 65 établissements. Aujourd'hui, RAP s'appuie sur les technologies les plus récentes pour fournir à ses utilisateurs l'offre de service la plus large possible. Une refonte complète de RAP a été initiée en 2007 et réalisée en 2008.

Pendant cette opération, la totalité des équipements actifs a été remplacée et les architectures des niveaux 1, 2 et 3 du réseau ont été complètement refondues avec l'exigence forte de minimiser les périodes de maintenance et de maintenir la qualité de service du réseau à son niveau nominal.

Mots clefs

IGP, OSPF, BGP, Ingénierie, Raccordement fiabilisé, MAN, DWDM, MPLS, L2VPN, L3VPN

1Introduction

Le Réseau Académique Parisien, RAP, est le réseau métropolitain pour la communauté Enseignement Supérieur/Recherche de Paris (65 établissements, 350000 utilisateurs). Déployé dans sa version initiale en 2001, RAP a connu jusqu'en 2007 plusieurs évolutions intermédiaires visant à fournir de nouveaux services ou à interrompre la fourniture de services devenus obsolètes :



Pendant cette période, RAP a continué de raccorder de nouveaux sites, à un rythme moyen de 5 sites par an et en 2009, le réseau raccorde directement près de 140 sites, essentiellement par fibre optique, à des débits de 1 Gbit/s ou 100 Mbit/s.



Après plus de cinq ans de service pour la plupart des équipements, et afin d'apporter les améliorations fonctionnelles permises par les récentes évolutions de protocoles et de satisfaire la demande de débits toujours croissante, une refonte complète du réseau a été initiée en 2007 et réalisée en 2008. Ainsi, en moins de dix-huit mois, la totalité des actifs a été remplacée et les architectures des niveaux 1, 2 et 3 du réseau ont été complètement refondues, en tenant compte des deux exigences suivantes :

2Le contexte

Le périmètre de cette refonte (près de 150 localisations géographiques au total) et la volonté très forte de maîtriser les risques opérationnels ont conduit à une refonte progressive étalée dans le temps, plutôt qu'une opération ponctuelle visant au remplacement du réseau en une seule étape. Pour permettre une meilleure compréhension des choix et de la méthode adoptée, il est utile de revenir sur certains éléments forts du contexte de RAP.

2.1Le contrat de service

RAP est lié contractuellement à chaque organisme raccordé par une convention décrivant les obligations réciproques du réseau (le service fourni) et de l'établissement utilisateur (le respect des règles d'usage et le paiement des prestations). Dans le cadre de la relation client-fournisseur ainsi établie, la convention décrit précisément les engagements de niveaux de service et en particulier les délais de rétablissement. D'une manière générale, il est prévu que les incidents matériels doivent être résolus dans un délai de quatre heures (délai porté à vingt quatre heures en cas de rupture de liaison optique). Les évolutions du réseau étant des situations normales et prévisibles, celles-ci ne doivent en aucun cas entraîner de variation dans la qualité du service.

2.2L'exploitation courante du réseau

Comme sur tout réseau, des opérations de configuration sont effectuées très régulièrement pour répondre aux demandes des utilisateurs. Cela représente une centaine de modifications par an et peut concerner la mise en place de nouveaux services (QoS, multicast …) ou des configurations de services existants (ajout d'un circuit pour un VPN de niveau 2 ou 3, modification de routage …). Les engagements de délai de réalisation sont de deux jours ouvrés pour les demandes standards et quatre heures en cas de demande urgente.

2.3Raccordement de nouveaux sites

Le périmètre de RAP lui-même est en évolution permanente et depuis sa création, le réseau raccorde régulièrement de nouveaux sites selon une procédure technique définie. Pendant les différentes phases de la refonte de RAP, cette procédure a été adaptée afin de ne pas perturber l'arrivée des nouveaux sites (huit nouveaux raccordements en 2008).

2.4Organisation globale des opérations

3Le projet

3.1Les principales phases

3.1.1L'expression du besoin

Sur la base de son expérience de l'exploitation de RAP, le CORAP a aussi fixé les objectifs suivants pour la rénovation de RAP:

3.1.2Définition des architectures cibles

Figure 1: Topologie physique de RAP (schéma de principe et cartographie)

Concernant le raccordement des sites :

Figure 2: Limites de la supervision avec les anciennes chaînes de conversion optiques

Figure 3: Extension de la supervision jusqu'à l'interface de service sur le site grâce à 802.3ah

Le CORAP a d'emblée fait un choix délibéré de simplifier l'architecture du réseau. Pour cela, et compte tenu de l'expérience acquise sur le réseau, il a été décidé que chaque POP disposerait d'un équipement équivalent, capable de fournir vers les sites ou vers RENATER l'ensemble des services attendus. Par ailleurs, en raison du passage du réseau à un débit de 10 Gbit/s, le choix du type d'équipement s'est porté sur des châssis intégrant l'ensemble des fonctions plutôt que sur des commutateurs et des routeurs séparés qui, outre la complexification de l'architecture, avaient comme inconvénient le surcoût engendré par la multiplication des interfaces 10GigaEthernet pour rester en architecture globalement non bloquante.

Remarquons tout d'abord qu'avec le déploiement de MPLS sur un réseau, le routage IP natif devient une brique de base pour le fonctionnement de tous les services (y compris les VPN de niveau 2). Un effort particulier a donc été porté sur RAP pour améliorer ce point.

Au fil des années, le routage des réseaux externes au backbone de RAP (les routes des sites et les routes en provenance de l'extérieur) est devenu une question de plus en plus complexe, en particulier avec le double raccordement entre RAP et RENATER et le déploiement de raccordements fiabilisés (avec deux accès vers deux POP distincts) pour certains sites. Selon une évolution lente à partir de la topologie initiale simple de 2001, les routes des sites (environ 400 routes) étaient pour l'essentiel configurées en statique sur les interfaces de raccordement et transportées par OSPF entre les cinq POP, avec néanmoins toute une infrastructure iBGP pour la gestion des raccordements multiples et du full-routing pour certains sites. En frontière avec RENATER, les routes OSPF étaient réinjectées dans BGP selon un processus complexe permettant de fixer des attributs BGP à partir de coûts OSPF pour gérer la répartition des flux. Ce point a été grandement simplifié en adoptant systématiquement BGP pour le transport de toutes les routes de sites. L'utilisation de BGP a aussi simplifié les transcriptions d'attributs pour les routes annoncées et reçues en frontière avec RENATER.

Figure 6: Transport des routes externes sur l'ancien réseau (1) et sur le nouveau (2)

3.1.3Définition des topologies intermédiaires

3.1.4Remise en qualité du réseau existant

3.1.5Déploiement du nouveau réseau

3.1.6La migration des services et des sites

En novembre 2008, les services de VPN de niveau 2, fournis jusqu'alors par des VLAN, ont été repris en VPLS (Virtual Private LAN Service s'appuyant sur MPLS). Cette évolution majeure permet en particulier de rerouter les services de niveau 2 sur le backbone et vers les sites avec des temps de convergence de l'ordre de la seconde.

3.1.7Arrêt de l'ancien réseau

3.2Les projets et activités connexes

Pendant la période de refonte de RAP, d'autres actions ont été menées, elles aussi sous forme de projet par le CORAP :

3.2.1Le réaménagement physique complet des POP

En 8 ans d'exploitation, la problématique de l'aménagement des locaux techniques de RAP (POP) n'avait pas été suffisamment prise en compte. Pour ne pas continuer dans une voie qui serait devenue problématique tôt ou tard pour l'exploitation du réseau, un projet spécifique de réaménagement des POP a été initié avant même le début des opérations de rénovation du backbone. Dans un premier temps, les spécifications complètes des aménagements cibles ont été produites pour les nouveaux équipements et les câblages associés. Dans un second temps, toutes les étapes permettant d'aller de la situation initiale à la situation cible ont été spécifiées. Enfin, les programmations des deux opérations (rénovation du backbone et réaménagement des POP) ont été rapprochées pour identifier toutes les étapes communes, ce qui a permis de minimiser les interruptions de services. Par exemple, les déplacements des liaisons de backbone, intervenant relativement tôt dans le projet de rénovation ont été réalisés de manière à être en situation cible pour le câblage concerné du point de vue de l'aménagement des POP.

3.2.2La migration des sites bas débits

En avril et mai 2008, le changement de l'offre retenue pour le marché triennal des liaisons bas débit a imposé une migration des 27 sites concernés de l'ancien réseau d'accès (Orange TurboDSL) au nouveau (Orange Ethernet Link). La solution retenue à chaque fois que cela a été possible a été de déployer le nouvel accès en conservant l'ancien. Une fois le nouvel accès validé, il ne restait qu'à déplacer le routage pour utiliser la nouvelle liaison.

3.2.3Le passage de 100 Mbit/s à 1 Gbit/s pour une trentaine de sites

Pour permettre à certains sites de bénéficier au plus vite des nouvelles capacités du réseau, ceux qui l'ont souhaité ont eu accès dès l'été 2008 à un raccordement en GigaEthernet. Dans ce cas, le changement de débit pour le site a aussi correspondu à son déplacement de l'ancienne infrastructure vers la nouvelle, afin de ne provoquer qu'une seule interruption de service au lieu de deux.

3.2.4L'adaptation du portail RAP et du système d'information

Le portail fournit aux établissements l'ensemble des informations de métrologie et d'exploitation pour leurs sites raccordés à RAP. Le système d'information sous-jacent (SIRAP, le Système d'Information de RAP) est aussi utilisé pour générer les fichiers de configuration des outils de communication et de surveillance mis en œuvre par le CORAP et par les exploitants. Toutes les opérations effectuées sur le réseau, qu'elles aient trait à une modification de l'anneau ou au déplacement du raccordement d'un site, ont donc été scrupuleusement retranscrites dans les données du système d'information en temps réel pour éviter toute rupture de continuité de service, en particulier sur la supervision et la métrologie.

3.3Quelques éléments financiers

3.3.1Coût consolidé pour le CORAP

Le budget global consolidé pour cette opération est de 1,05 M€ répartis comme suit :

Acquisition des équipements (actifs, équipements optiques de raccordement et équipements pour l'aménagement des POP)

800 k€

Prestations diverses (opérations de remise en qualité du réseau, prestation de migration)

120 k€

Ressources CORAP (2 année*homme réparties entre 1 IGR et 4 IGE)

130 k€

Le coût en ressources humaines doit bien apparaître comme un poste à part entière car le budget de fonctionnement de RAP intègre le financement à 100% des personnels du CORAP (par remboursement des masses salariales chargées aux établissements mettant les personnels à disposition).

3.3.2Financement

Depuis 2006, la tarification en vigueur sur RAP intègre la constitution de provisions, dont une provision pour charges destinée au renouvellement des infrastructures. Cette opération de rénovation a été financée sur cette provision pour charges (en dehors des ressources humaines apportées par les personnels permanents du CORAP et donc financées sur le poste CORAP pour la période considérée).

3.3.3Évolution des coûts RAP pour les utilisateurs

L'architecture de l'anneau central de RAP a été grandement simplifiée. En 2006, le réseau a compté jusqu'à 21 équipements actifs sur l'anneau, et il y en avait encore 13 en 2007 avant le début de la rénovation. Aujourd'hui, il n'y a plus que 5 équipements actifs de niveau 2 ou 3 sur l'anneau. Même si la maintenance de ces équipements est plus coûteuse que celle des anciennes générations et leur exploitation plus complexe, la diminution de leur nombre a permis de ne pas augmenter les frais de fonctionnement du réseau. L'accroissement du nombre de sites a même permis de réduire légèrement (-5%) la participation annuelle pour un raccordement standard entre 2007 et 2009 tout en offrant le GigaEthernet au lieu du FastEthernet.

4Conclusion

Le bilan de cette opération est son achèvement global sans incident majeur sur le réseau. L'effort particulier porté sur la programmation des opérations a permis de minimiser l'impact pour les sites qui a été en général de une ou deux fois quelques minutes d'interruption de service pour chaque site (pas d'interruption pour les sites en raccordement fiabilisé). Outre les évidentes améliorations pour l'exploitation, le choix de la simplification du réseau a permis d'en réduire les coûts de fonctionnement tout en enrichissant l'offre de services.

Page 8 / 8 JRES décembre 2009