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Optimiser ses réseaux grâce à la métrologie

De plus en plus d'internautes et de terminaux sont connectés à des réseaux, et le trafic de données a explosé. Les réseaux de communication jouant un rôle majeur dans nos activités quotidiennes, l'interruption des services devient vite pénalisante. C'est la raison pour laquelle, afin de maîtriser cette forte croissance, les opérateurs optimisent leur infrastructure grâce à la métrologie.


La planète web est en pleine expansion. Cette année, elle compte près de 2,27 milliards d'internautes. En 2016, elle atteindra les 3,4 milliards, selon les estimations des Nations unies. Cette augmentation entraîne une explosion du trafic de données. Selon Cisco, le débit internet mondial atteindra 1,3 zettaoctet dans quatre ans, sachant qu'un zettaoctet équivaut à mille milliards de gigaoctets. C'est quatre fois le niveau de 2011 !

Deux facteurs principaux expliquent cette évolution majeure. D'abord, la généralisation des appareils capables de se connecter à internet et de transmettre des données : tablettes, téléphones portables, ordinateurs... Ensuite, la multiplication des technologies permettant d'accéder au web via des connexions filaires (ADSL, fibre optique) ou radio (WiFi, 3G, et bientôt la 4G).

Cette conjonction a favorisé le développement de nouvelles applications comme le Cloud Computing, la visioconférence et le streaming. Or, les services « temps réel » ont des contraintes de qualité de service beaucoup plus strictes que les services traditionnels (e-mail, surf sur le web...). Ceux-ci sont d'ailleurs classés dans la catégorie du trafic dit « élastique » car le débit peut s'adapter à des impératifs extérieurs (bande passante insuffisante par exemple) sans pour autant remettre en cause la viabilité du service.

Anticiper l'évolution du réseau par la métrologie

Pour les opérateurs, la QoS (Quality of service) est aujourd'hui indispensable afin d'optimiser notamment les paramètres physiques (délais de transmission des paquets, taux de perte...). C'est la raison pour laquelle ils s'appuient sur la métrologie, la science des mesures. Dans le cadre des réseaux, son objectif est de connaître et de comprendre l'infrastructure afin de pouvoir, non seulement intervenir dans l'urgence en cas de problème (panne ou attaque informatique par exemple), mais aussi d'anticiper l'évolution du réseau (dont la complexité est en augmentation constante), de planifier l'introduction de nouvelles applications et d'améliorer les performances pour les utilisateurs.

Selon le résultat attendu, la nature des mesures et les méthodes employées varient : la métrologie passive et la métrologie active. La première a pour objectif l'analyse des flots dans un point particulier du réseau. Elle s'appuie sur différents outils parmi lesquels StreamCore, Netflow, IPFix.... Elle peut être effectuée soit au niveau microscopique, soit au niveau macroscopique. Dans le premier cas, elle consiste à enregistrer des informations sur chacun des paquets traversant un point (un routeur par exemple). Les mesures passives macroscopiques, elles, sont réalisées sur des métriques agrégées comme le débit total, le débit par flot ou le nombre de connexions traversant le point de mesures. Ces relevés fournissent des informations très utiles sur la distribution des flots dans le réseau. Mais ces mesures présentent des limites, techniques et juridiques. En étant « locales », elles ne permettent pas d'obtenir une vision globale du réseau. De plus, il est très difficile de transformer ces relevés en qualité de service observable par une application sur le réseau. Concernant les contraintes juridiques, ces collectes d'informations doivent être au préalable autorisées par la CNIL car il est interdit de créer des fichiers contenant des données sur les individus et leurs usages.

À la différence de la métrologie passive, le principe des mesures actives consiste à générer un trafic sur le réseau et d'observer les effets des composants et des protocoles. La qualité offerte de bout en bout ne peut être évaluée que par une application qui emprunte ce lien. Le débit sur ce lien est une première information importante pour le dimensionnement des réseaux. Il permet d'avoir une idée sur la quantité de trafic transmise, sur sa variabilité en fonction des différents moments de la journée, de la semaine ou de l'année. Il est mesuré en nombre d'octets ou de paquets par seconde.

Des mesures muti-points

Il s'agit donc de quantifier directement la QoS telle qu'elle est ressentie par une application sur le réseau. Chaque paquet émis est une sonde qui, en traversant le réseau, se charge de l'information de qualité du lien. Cette méthode permet notamment de connaître le nombre de sauts effectué par le paquet, le temps de transfert, le pourcentage de paquets valides parmi ceux reçus et le pourcentage de paquets reçus parmi ceux envoyés.

Outre les solutions très classiques comme la commande Ping et Traceroute, il y a des outils plus spécifiques comme Cisco SAA (Service Assurance Agent), le projet américain NIMI (National Internet Measurement Infrastructure), RIPE-TTM (Test Traffic Measurement Service est l'équivalent de NIMI au niveau européen)...

Mais cette méthodologie présente aussi des limites et des contraintes. L'envoi de trames de plus en plus grandes pour constater des pertes (et pour arriver à l'objectif final : la saturation), peut perturber le réseau. Cette solution doit donc être de courte durée. Finalement, il convient d'utiliser ces deux méthodes de manière conjointe afin de corréler et de confronter les résultats obtenus par les différentes techniques.

 

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