Réseaux définis par logiciel (SDN/NFV)

Ce cours présente les deux transformations majeures qui modifient aujourd’hui l’architecture des réseaux d’opérateurs et d’entreprises : le SDN (Software Defined Networking), qui sépare le plan de contrôle du plan de données et centralise l’intelligence dans un contrôleur programmable, et la NFV (Network Functions Virtualisation), qui remplace les équipements dédiés (pare-feu, routeurs, cœur de réseau mobile) par des logiciels exécutés sur des serveurs standard. Les notions sont illustrées par des cas réalistes au Niger : dorsale d’un opérateur reliant Niamey aux capitales régionales, réseau d’agences d’une banque ou d’un opérateur de Mobile Money, datacenter d’hébergement. Les 20 heures de TP se déroulent sous Linux avec Mininet, Open vSwitch et un contrôleur OpenFlow (Ryu), à travers des TP guidés intégrés aux leçons 2, 3 et 4.

Objectifs d’apprentissage

• Expliquer les limites des réseaux traditionnels et l’architecture SDN en trois couches définie par l’ONF (applications, contrôle, infrastructure).
• Décrire le protocole OpenFlow : tables de flux, champs de correspondance, actions, priorités, temporisations et messages contrôleur-commutateur.
• Décrire l’architecture ETSI NFV (VNF, NFVI, MANO) et dimensionner une plateforme de virtualisation simple.
• Analyser les applications SDN/NFV chez les opérateurs : SD-WAN, cœur mobile virtualisé, découpage en tranches (slicing), chaînage de services.
• Mettre en œuvre une maquette SDN (Mininet, Open vSwitch, Ryu) et installer des règles de flux de façon réactive et proactive.
• Évaluer les gains et les risques (disponibilité, sécurité du contrôleur, coûts en FCFA) d’une migration SDN/NFV.

Prérequis

Cœur de réseau et NGN ; routage et commutation IP (VLAN, OSPF, BGP de base) ; administration Linux en ligne de commande ; notions de virtualisation (machines virtuelles, hyperviseurs).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Des réseaux traditionnels au SDN : principes et architecture
2. Leçon 2 — OpenFlow, commutateurs programmables et contrôleurs SDN
3. Leçon 3 — Virtualisation des fonctions réseau (NFV) et architecture ETSI MANO
4. Leçon 4 — Applications du SDN/NFV aux réseaux d’opérateurs modernes

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 20 h de travaux pratiques (TP) et 10 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, comptes rendus de TP, exercices de TD) et examen terminal écrit portant sur l’ensemble du programme. Les comptes rendus de TP (captures des tables de flux et analyse) comptent dans la note de contrôle continu.

Bibliographie

• Open Networking Foundation, SDN Architecture (TR-502) et OpenFlow Switch Specification version 1.3, ONF.
• ETSI GS NFV 002, Network Functions Virtualisation (NFV) ; Architectural Framework, ETSI.
• P. Göransson, C. Black, T. Culver, Software Defined Networks: A Comprehensive Approach, Morgan Kaufmann.
• T. D. Nadeau, K. Gray, SDN: Software Defined Networks, O’Reilly.
• W. Stallings, Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT and Cloud, Addison-Wesley.