[Symposium 2017 – #3] L’Information-Centric Networking : l’infrastructure de demain ?

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Nathalie Saintuma

Article sponsorisé – Auteur: Pierre Guyot, rédacteur, Usbek & Rica
Le symposium « Recherche et Innovation des Réseaux de Nouvelle Génération » Cisco – École Polytechnique 2017

L’Information-Centric Networking, ou ICN, c’est une infrastructure réseau où le modèle de communication ne repose plus sur un serveur, un cache ou un autre élément du réseau, mais plutôt sur, comme son nom l’indique, l’information. Celle-ci devient elle-même le cœur de la communication : elle est comprise et adressée directement par le réseau. Schématiquement, cela veut dire que les paquets de données sont nommés par un identifiant unique, quelle que soit leur position dans le réseau : ils peuvent être dès lors récupérés, à la demande, par l’utilisateur.

Comme le remarquait un article publié dès 2009 par Van Jacobson, un des pères de l’Internet, l’ICN propose un basculement fondamental par rapport au paradigme actuel de l’Internet, le paradigme host-centric : on passerait d’une connectivité permanente à une connectivité plus dynamique, s’adaptant aux changements de position de l’utilisateur et du contenu. La mobilité y est donc désormais favorisée « by design », laissant la voie à des fonctionnalités nouvelles dans la connectivité mobile, le multicast, la distribution de contenus, mais aussi à une communication simplifiée pour l’Internet des objets (IoT).

L’ICN : un potentiel pour l’Internet des objets

C’est précisément sur ce point qu’ont insisté plusieurs des interventions de la session du symposium consacrée à l’ICN : le potentiel porté par ce nouveau paradigme pourrait en effet bien rencontrer dans l’Internet des objets un partenaire tout trouvé.

Matthias Wählisch, responsable du groupe de recherche sur les technologies Internet de la Freie Universität de Berlin, mène en tout cas une initiative pour coupler l’Internet industriel (c’est-à-dire l’Internet des objets, dans ces applications industrielles) et l’ICN. Attirés par le potentiel de la collecte des données basée sur des noms pour leurs activités, ces industriels, justement, cherchent à bâtir un futur composé de devices qui pourraient être connectés et interconnectés. On voit toutes les potentialités pour un acteur de la surveillance industrielle spécialisé, par exemple, dans la détection de fuite de gaz…

S’attaquant à un problème tout neuf et ouverts à de nouvelles technologies, ces acteurs recherchent ces nouvelles connexions, non pas via des solutions propriétaires mais autour de protocoles Internet standards : il y a dès lors des opportunités massives pour l’ICN, en termes de mobilité (puisque au cœur du modèle repose le contenu, où qu’il soit, et non l’adressage), de sécurité, mais surtout de fiabilité (la donnée est déjà dans le réseau, et le trafic est prévisible) et de simplicité dans la gestion du réseau (seul compte le naming de la donnée, et non ses directions). Des questions restent bien sûr ouvertes, comme le fait de savoir comment, opérationnellement, faire intervenir l’ICN dans un réseau inter-domaine. Il faut donc continuer à développer des prototypes, ce à quoi s’attache l’université berlinoise de Matthias Wählisch, autour du projet I3.

Les expérimentations autour du Named-data networking (NDN), du nom de l’architecture ICN pour l’Internet des Objets, ont de fait commencé dans les années 2010 et l’on sait depuis 2014, grâce à un travail notamment signé par Matthias Wählisch et Emmanuel Baccelli, un autre intervenant du symposium, que l’ICN peut être plus performant que les protocoles IoT traditionnels, et ce en termes de simplicité mais aussi d’énergie consommée. C’est sur ce dernier point, crucial pour les réseaux IoT très demandeurs en données disponibles, qu’Emmanuel Baccelli, chercheur Inria, travaille, avec des simulations sur un système d’exploitation dédié, RIOT, et la plateforme IoT-LAB. Reste à pouvoir « scaler » et à développer opérationnellement ces expérimentations.

Le champ des possibles est en réalité bien plus large : Andrea Detti, de l’Université de Rome Tor Vergata, s’est par exemple penché sur la pertinence de l’ICN pour les objets spatio-temporels des bases de données NoSQL, qui sont au cœur du management de l’information pour l’Internet des objets et le big data de demain. Là encore, les raisons sont les mêmes : sont en vue davantage de simplicité dans le développement logiciel et la gestion du réseau, une performance accrue grâce au multicast et au cache situé dans le réseau, et une sécurité à l’échelle de la donnée. Résultat : une plateforme, OpenGeo-Base, et une démo, notamment utilisable pour les entreprises du transport et du voyage. Le taux de transfert est jugé bas, et le modèle proposé ne fonctionne pas pour tout type d’application, mais la voie est toute tracée.

« Avec le cloud et l’intelligence distribuée que porte l’IoT, il y a une impulsion vers un réseau de plus en plus décentralisé »

L’interview vidéo d’Emmanuel Baccelli, chercheur Inria:

« Le cloud ne suffit pas »

Au centre des challenges, figure ainsi la nécessité d’améliorer la performance de cache des réseaux ICN. Hermann Hellwagner, de la Klagenfurt University, annonçant un travail présenté lors de l’IEEE International Conference on Communications de Paris, en mai 2017, travaille sur cette question. Il a mené une première étude de faisabilité, basée sur un contrôle des flux reposant sur les techniques de raisonnement de la programmation déclarative logique, étude qui a fait ses preuves sur un problème d’infrastructure simple. Reste, là encore, à généraliser ces premiers travaux.

Si l’on observe maintenant plus généralement l’ensemble des applications Internet d’avenir, on pourrait dire que « le cloud ne suffit pas », comme le lance dans une sympathique diatribe Ionnis Psaras, de l’UCL londonienne. Ses travaux sur « Kebapp », un modèle de partage, via mot de passe, d’application mobile entre plusieurs utilisateurs grâce à l’ICN, avaient remporté en 2016 le prix de la meilleure recherche lors du workshop international « Mobility in the Evolving Internet Architecture ». En attendant la 5G et alors que la croissance de la demande en flux vidéo va augmenter le besoin de passer par les fonctionnalités de l’edge computing, cette architecture distribuée favorisant le traitement des données à proximité des terminaux, le cloud, qui n’est pas disponible dans toutes les situations de mobilité pour l’utilisateur, ne semble en effet pas toujours être la meilleure option.

Avec l’ICN, la 5G pourrait tout aussi bien exploiter les capacités logicielles, de calcul et de stockage des devices qui nous entourent à l’accès du réseau (smartphones et tablettes, points d’accès Wi-Fi, stations de base 4G, home gateways etc.), en choisissant lequel est le plus opportun. L’horizon ? Développer une plateforme basée sur la connectivité information-centric pour les applications IoT… Mais avec Ionnis Psaras, tout comme avec Jacques Samain, doctorant auprès de Cisco pour le streaming vidéo en mobilité ou Mayutan Arumathrai, de l’Université de Goettingen, pour le multicast, on voit en tout cas les avantages de l’ICN par rapport au protocole TCP/IP. Avantage décisif dès demain ? Le consortium dédié au déploiement « dans le monde réel » et à l’échelle mondiale de l’ICN se nomme bien, après tout, ICN 2020…

Téléchargez les présentations des intervenants de la session: L’Information-Centric Networking : l’infrastructure de demain ?