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Vue d’ensemble de BranchCache dans Windows 7 et Windows Server 2008 R2

Publication: août 2010

Mis à jour: août 2010

S'applique à: Windows 7, Windows Server 2008 R2

BranchCache™ est une fonctionnalité de Windows® 7 et Windows Server® 2008 R2 qui peut réduire l’utilisation des réseaux étendus (WAN) et améliorer la réactivité des applications réseau lors de l’accès au contenu situé dans un bureau central depuis des filiales. Lorsque vous activez BranchCache, une copie du contenu est récupérée du serveur Web ou le serveur de fichiers est mis en mémoire cache au niveau de la filiale. Si un autre client de la filiale demande le même contenu, le client peut le télécharger directement depuis le réseau de la filiale sans avoir besoin de récupérer le contenu via le réseau étendu.

Ce livre blanc présente BranchCache, en explique les différents modes de fonctionnement et en décrit la configuration. Ce livre blanc explique également comment BranchCache fonctionne avec les serveurs Web et les serveurs de fichiers et comment BranchCache détermine si le contenu est à jour.

Pour un affichage complet des ressources, articles, démos et de l'aide de Windows 7, consultez la Série Springboard pour Windows 7 sur le TechCenter Windows Client (peut être en anglais).

Vue d’ensemble technique

Les utilisateurs dans les filiales sont souvent victimes de problèmes de performances lorsqu’ils utilisent des applications réseau qui se connectent aux serveurs sur le réseau WAN. Par exemple, l’ouverture d’un gros fichier dans un dossier partagé sur le serveur central peut prendre quelques secondes, voire quelques minutes pour l’utilisateur situé dans la filiale. De même, un utilisateur qui essaye de regarder une vidéo dans son navigateur Web risque de devoir attendre longtemps le chargement de la vidéo.

BranchCache est conçu pour permettre aux utilisateurs situés dans les filiales de travailler comme s’ils étaient connectés directement au bureau central. Avec BranchCache, le premier client à télécharger les données depuis le serveur Web ou le serveur de fichiers (appelé serveur de contenu) met en cache une copie des données sur le réseau de la filiale. Les clients suivants téléchargent la copie locale du contenu à l’intérieur de la filiale une fois l’utilisateur authentifié et autorisé par le serveur de contenu.

BranchCache est conçu pour fonctionner avec votre réseau et votre infrastructure existante. Il prend en charge les protocoles IPv4, IPv6 et les méthodes de chiffrement telles que SSL et IPSec. BranchCache fait en sorte que la version la plus à jour du contenu est fournie aux utilisateurs et que les clients soient autorisés par le serveur de contenu avant qu’ils puissent récupérer du contenu depuis la filiale.

Pour pouvoir utiliser BranchCache, votre système doit disposer de la configuration suivante :

  • Les ordinateurs clients doivent exécuter Windows 7 et la fonctionnalité BranchCache doit être activée.

  • Les serveurs Web et les serveurs de fichiers doivent exécuter Windows Server 2008 R2 et la fonctionnalité BranchCache doit être activée.

Modes

En fonction de l’emplacement du cache, BranchCache peut fonctionner selon deux modes : mode Cache hébergé ou mode Cache distribué. Le mode Cache hébergé fonctionne en déployant un ordinateur Windows Server 2008 R2 comme hôte dans la filiale. Les clients sont configurés avec le nom de domaine complet de l’ordinateur hôte afin de pouvoir récupérer du contenu du Cache hébergé, s’il est disponible. Si le contenu n’est pas disponible dans le cache hébergé, il est récupéré sur le serveur de contenu via le réseau étendu, puis transmis au Cache hébergé afin que les clients suivants puissent en bénéficier.

Pour les filiales de moins de 50 utilisateurs, BranchCache peut être configuré en mode Cache distribué. Dans ce mode, les clients Windows 7 conservent une copie du contenu et le mettent à la disposition des autres clients autorisés qui demandent les mêmes données. Ceci élimine le besoin d’un serveur dans la filiale. Mais, à l’inverse du mode Cache hébergé, cette configuration ne fonctionne que sur un seul sous-réseau. Le contenu doit donc être récupéré une fois par tous les sous-réseaux de la filiale, à l’aide du réseau étendu. De plus, les clients en veille prolongée ou qui se déconnectent du réseau ne peuvent pas fournir de contenu aux clients. Les sections qui suivent décrivent en détail les modes Cache hébergé et Cache distribué

Métadonnées de contenu

Le mécanisme de réduction de la bande passante consiste à envoyer des métadonnées relatives au contenu (les métadonnées de contenu) aux clients, qui à leur tour récupèrent le contenu dans la filiale. Ceci permet de réduire la largeur de bande WAN, car la taille des métadonnées est bien plus réduite par rapport à celle du contenu. Avant d’envoyer les métadonnées de contenu, le serveur autorise le client. Il est important que le serveur de contenu envoie les métadonnées de contenu à chaque client, afin que les clients reçoivent les codes de hachage pour le contenu le plus à jour.

Le contenu est découpé en blocs. Un code de hachage, le code de hachage de bloc, est calculé pour chaque bloc. Un code de hachage est également calculé sur un ensemble de blocs. Les métadonnées de contenu sont principalement composées de ces deux types de codes de hachage. L’algorithme de hachage utilisé est le SHA 256, ce qui donne un taux de compression d’environ 2000/1. La taille des métadonnées est donc environ 2000 fois inférieure à la taille des données d’origine.

Les codes de hachage de segments sont une unité de découverte. Ceci permet de réduire le nombre de recherches effectuées pour un contenu donné, par rapport à une recherche de chaque bloc. Les codes de hachage de blocs sont une unité de téléchargement. Lorsque le client a besoin de récupérer des données dans le cache hébergé ou sur un autre client, il télécharge le contenu en blocs, afin que les données puissent rapidement être renvoyées à l’application.

La taille minimale du contenu que BranchCache met est cache est de 64 Ko. Lorsque le contenu fait moins de 64 Ko, les données sont directement récupérées sur le serveur de contenu via le réseau étendu.

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Figure 1   Blocs et codes de hachage

Mode Cache hébergé

Le cache hébergé est un référentiel centralisé des données téléchargées depuis les serveurs compatibles avec BranchCache par les clients compatibles BranchCache. La configuration du mode Cache hébergé est décrite plus loin dans ce document.

Le mode Cache hébergé ne nécessite pas de serveur dédié. La fonctionnalité BranchCache peut être activée sur un serveur Windows Server 2008 R2, qui se trouve dans la filiale, et qui exécute également d’autres tâches. De plus, BranchCache peut être configuré comme tâche virtuelle et s’exécuter sur un serveur avec d’autres tâches, comme l’impression ou la gestion de fichiers.

La figure 2 illustre le mode Cache hébergé et offre une illustration simplifiée du processus de mise en cache et de récupération des documents.

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Figure 2   Mode Cache hébergé

En détail, le mode Cache hébergé utilise le processus suivant pour mettre en cache les données et les récupérer :

  1. Le client Windows 7 se connecte au serveur de contenu et demande un fichier, ou une partie de fichier, comme il le ferait pour récupérer le fichier sans BranchCache.

  2. Le serveur de contenu authentifie et autorise le client comme il le ferait sans BranchCache. Si la demande est acceptée, le serveur de contenu envoie les métadonnées sur le canal sur lequel sont normalement envoyées les données.

  3. Le client utilise les codes de hachage des métadonnées pour rechercher le fichier sur le serveur de Cache hébergé. Comme il s’agit du premier téléchargement de ce fichier par un client, il ne se trouve pas encore dans le cache du réseau local. Le client récupère donc le fichier directement sur le serveur de contenu.

  4. Le client établit une connexion SSL avec le serveur de cache hébergé et fournit les identifiants de contenu via son canal chiffré.

  5. Le serveur de cache hébergé se connecte au client et récupère les blocs dont il ne dispose pas dans son cache.

  6. Un deuxième client Windows 7 demande le même fichier sur le serveur de contenu. Le serveur de contenu autorise l’utilisateur et renvoie les identifiants de contenu.

  7. Le client utilise ces identifiants pour demander les données au serveur de cache hébergé. Le serveur de cache hébergé chiffre les données et les renvoie au client. (Les données sont chiffrées à l’aide d’une clé créée à partir des codes de hachage envoyés dans les métadonnées de contenu par le serveur de contenu.)

  8. Le client déchiffre les données, calcule les codes de hachage des blocs reçus du cache hébergé, et s’assure qu’ils sont identiques aux codes de hachage des blocs que le serveur de contenu a fourni avec les métadonnées de contenu. Ceci permet de vérifier que le contenu n’a pas été modifié.

Mode Cache distribué

En mode Cache distribué, les clients Windows 7 mettent en cache le contenu qu’ils récupèrent via le réseau étendu, puis envoient ce contenu directement aux clients Windows 7 autorisés sur demande. Le mode Cache distribué convient mieux aux filiales de moins de 50 utilisateurs.

La figure 3 illustre le mode Cache distribué et offre une illustration simplifiée du processus de mise en cache et de récupération. Le premier client à récupérer le contenu depuis le serveur de contenu via le réseau étendu devient la source de ce contenu pour les ordinateurs de la filiale demandant ce même contenu. Lorsqu’un deuxième client demande le même contenu, il télécharge les métadonnées de contenu depuis le serveur de contenu. Le deuxième client demande alors les codes de hachage des segments sur le réseau local, afin de savoir si un autre client dispose déjà des données en cache. Lorsqu’il trouve le premier client, le deuxième client en récupère le contenu.

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Figure 3   Mode Cache distribué

Ce processus est similaire au processus du mode Cache hébergé, sauf que les demandes de contenu en cache sont envoyées sur le réseau local et que le serveur de cache hébergé n’est pas nécessaire.

En détail, le mode Cache distribué utilise le processus suivant pour mettre en cache les données et les récupérer :

  1. Le client Windows 7 se connecte au serveur de contenu et demande un fichier, ou une partie de fichier, comme il le ferait pour récupérer le fichier sans BranchCache.

  2. Le serveur de contenu authentifie et autorise le client, et le serveur renvoie un identifiant que le client utilise pour rechercher le fichier sur le réseau local. Comme il s’agit de la première tentative de téléchargement de ce fichier par un client, il ne se trouve pas encore dans le cache du réseau local. Le client récupère donc le fichier directement sur le serveur de contenu et le met en cache.

  3. Un deuxième client Windows 7 demande le même fichier sur le serveur de contenu. Le serveur de contenu authentifie et autorise l’utilisateur exactement comme si BranchCache n’était pas utilisé. Si la demande est acceptée, le serveur de contenu envoie les métadonnées sur le canal sur lequel sont normalement envoyées les données.

  4. Le deuxième client envoie une demande pour le fichier voulu sur le réseau à l’aide du protocole de multidiffusion Web Services Discovery (WS-Discovery). Pour plus d’informations sur WS_Discovery, voir le livre blanc sur les services Web Dynamic Discovery.

  5. Le client qui a précédemment mis en cache le fichier l’envoie au client qui le demande. Les données sont chiffrées à l’aide d’une clé créée à partir des codes de hachage envoyés dans les métadonnées de contenu par le serveur de contenu.

  6. Le client déchiffre les données, calcule les codes de hachage des blocs reçus du premier client et s’assure qu’ils sont identiques aux codes de hachage des blocs fournis avec les métadonnées de contenu. Ceci permet de vérifier que le contenu n’a pas été modifié.

Le mode Cache distribué permet de profiter des avantages de BranchCache avec un déploiement minimum de matériel dans la filiale. Mais si la filiale dispose d’autres infrastructures, par exemple des serveurs de gestion de fichiers ou des serveurs d’impression, le mode Cache hébergé peut être intéressant, notamment pour les raisons suivantes :

  • Disponibilité accrue du cache. Le mode Cache hébergé augmente l’efficacité du cache, car le contenu est disponible même si le client qui avait demandé les données à l’origine n’est pas connecté.

  • Mise en cache pour l’ensemble de la filiale. Le mode Cache distribué ne fonctionne que sur un seul sous-réseau. Si la filiale qui utilise ce mode de cache comprend plusieurs sous-réseaux, un client de chaque sous-réseau doit télécharger une copie des fichiers demandés. En mode Cache hébergé, tous les clients de la filiale accèdent au même cache, même s’ils se trouvent dans différents sous-réseaux.

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