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Article

1 - LA COMPLEXITÉ DES MESURES EN ENVIRONNEMENT INTERNET

  • 1.1 - Caractéristiques générales du trafic IP
  • 1.2 - Les métriques
  • 1.3 - Difficultés techniques
  • 1.4 - Problèmes juridiques

2 - TECHNIQUES ET OUTILS DE MESURE ET MÉTROLOGIE

  • 2.1 - Mesures actives
  • 2.2 - Mesures passives

3 - PLATE-FORME DE MÉTROLOGIE SUR RENATER

4 - ANALYSE DU TRAFIC INTERNET

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : R1090 v1

Conclusion
Techniques et outils de métrologie pour l’Internet et son trafic

Auteur(s) : Philippe OWEZARSKI, Nicolas LARRIEU

Date de publication : 10 juin 2007

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RÉSUMÉ

Aujourd'hui, l'Internet est devenu un réseau multi-services pour le transport de données diverses et variées. Cette mutation d'usage impose une mutation technologique, cependant la méconnaissance et la complexité du trafic se posent comme un frein majeur pour garantir une quelconque qualité de service. La métrologie des réseaux de l'Internet, science très récente, doit pouvoir apporter réponse à cette problématique, en commençant par "mesurer" ces services, pour ensuite aider à la détermination de modèles applicables à ce trafic hors normes.

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ABSTRACT

Today the Internet has become a multi-service network for the transport of varied and diverse data. This change in use has imposed a technological transformation; however a lack of knowledge and traffic complexity are major hindrances to service quality. The metrology of Internet networks, a very recent science, is to solve this issue, by firstly "measuring" these services and then assisting in the determination of models applicable to this particular traffic.

Auteur(s)

  • Philippe OWEZARSKI : Chargé de recherche – CNRS LAAS

  • Nicolas LARRIEU : Docteur Ingénieur en Réseaux et Télécommunications - Enseignant chercheur à l’École nationale de l’aviation civile Département Électronique et Réseaux

INTRODUCTION

Une mutation

L’Internet connaît une mutation au niveau de ses usages. De réseau mono-service pour transporter des fichiers binaires ou textuels il y a vingt ans, l’Internet doit, aujourd’hui, être un réseau multi-services pour le transport de données diverses et variées comme des données audio et vidéo (films, vidéo à la demande, téléphonie, etc.).

De fait, il faut opérer une mutation technologique du réseau de façon à le rendre capable de transporter, avec des QoS (Quality of Service) adéquates et multiples, les différents types d’informations proposés par toutes les applications utilisant l’Internet.

Toutefois, les tentatives pour garantir cette qualité de service ont échoué, notamment à cause d’une complète méconnaissance de son trafic et des raisons de cette complexité. Au final, tel qu’il existe aujourd’hui, personne n’a la maîtrise, ni même une connaissance complète du réseau, ce qui va à l’encontre de la mise en œuvre de multiples services de communication à qualité garantie.

L’apparition de la métrologie

La métrologie des réseaux de l’Internet – au sens littéral « la science des mesures » appliquée à l’Internet et son trafic – doit permettre d’apporter une réponse à ces problèmes.

En premier lieu, s’il faut fournir des services aux qualités prédéfinies, il faut être capable de les mesurer.

D’autre part, la métrologie doit permettre de répondre aux questions concernant le (ou les) modèle(s) de trafic de l’Internet qui font aujourd’hui défaut. Aujourd’hui, la métrologie des réseaux, science récente s’il en est – elle est apparue au début des années 2000 – change tout le processus de recherche et d’ingénierie des réseaux de l’Internet et en devient la pierre angulaire.

Un double rôle

La métrologie de l’Internet se décompose en deux tâches distinctes dont la première consiste à mesurer les paramètres physiques de la qualité de service offerte par le réseau, ou sur le trafic.

Dans un réseau de la taille et de la complexité de l’Internet c’est déjà – nous le verrons – une tâche complexe. Toutefois, cette activité de mesure et d’observation ne met en évidence que des phénomènes visibles. Or, en réseau, ce qui est certainement encore plus important c’est d’en déduire les causes, i.e. déterminer les composants et/ou mécanismes protocolaires qui les engendrent. On se retrouve en fait confronté au même problème que Platon dans l’allégorie de la caverne. Platon, dans sa caverne où crépitait un feu de bois, n’apercevait que l’ombre des hommes qui rôdaient dans la grotte. Les ombres projetées sur les parois de la caverne étaient immenses, pouvant laisser croire qu’elles étaient celles de géants. La métrologie réseau – mesure de la QoS ou analyse simple du trafic – nous confronte à ce problème « platonien » : elle ne nous montre que les effets de toute la mécanique des réseaux, alors que ce qui nous intrigue, ce sont les causes de ces effets, les phénomènes qui les engendrent.

C’est cette tâche – sans aucun doute la plus délicate et la plus importante – qui constitue le second volet de la métrologie. Car, en mettant en évidence les causes des lacunes de l’Internet, on trace les voies de recherche pour faire évoluer ses mécanismes, architectures et protocoles.

Mesures actuelles

Cet article introduit donc les principes de base de l’Internet et de son trafic, les besoins et les métriques physiques. Il montre les différentes techniques de mesure actives et passives, leurs besoins, leurs qualités et défauts, cite un ensemble d’outils réels utilisables, ainsi que leur mise en place sur le réseau RENATER, dans le cadre du projet de métrologie français METROPOLIS. Puis, à partir de ces mesures ou observations sur le trafic, l’article montre une approche d’analyse du trafic qui met en évidence les causes des limitations actuelles, démontrant ainsi l’importance de la métrologie pour la recherche et l’ingénierie des réseaux.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r1090


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5. Conclusion

Cet article vient donc de dresser un panorama des activités de métrologie dans les réseaux de communication en général et l’Internet, en particulier.

  • En premier lieu, nous y avons défini ce qu’était la métrologie et avons situé son besoin au niveau de l’ingénierie et de la recherche en réseau.

    Un des éléments de la contribution de cet article – et un des éléments clés de la métrologie de l’Internet – a été de décomposer les activités de métrologie en deux parties :

    • une première partie concerne la mesure et l’observation, à proprement parler, des phénomènes se produisant sur le réseau ; que ce soit en termes de mesures de la QoS ou d’observation du trafic transitant sur les liens ou dans les nœuds du réseau ;

    • la seconde partie concerne la mise en évidence, au travers d’analyses poussées, de phénomènes invisibles à déduire des phénomènes observés.

    Ces phénomènes sont, naturellement, assez peu explicites puisqu’ils résultent de la superposition de très nombreux mécanismes et protocoles, de multiples applications, de comportements d’utilisateurs divers et variés et de topologies de réseaux très différentes d’un domaine (ou AS) à l’autre.

    En isoler les différentes composantes est donc particulièrement ardu et constitue aujourd’hui l’obstacle le plus important rencontré en métrologie.

  • L’article a donc présenté des outils de métrologie actifs et passifs qui permettent de répondre aux besoins de mesure, ou d’observation, du trafic et de la QoS du réseau.

    Après avoir détaillé ces besoins et, naturellement, les points durs qui se présentent, l’article a mis en évidence les points de vue différents de chaque technique et, pour chacune d’elles, leurs avantages et inconvénients.

    Ces outils de mesure, dont le descriptif pouvait paraître vague dans leur présentation générale, ont été illustrés sur l’étude de cas que fut la mise en place d’une plate-forme de métrologie, en bordure du réseau Renater, dans le cadre du projet METROPOLIS.

    Il a ainsi été montré comment concevoir cette plate-forme pour répondre, point par point, aux besoins et résoudre les points...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ROBERTS (J.) -   Engineering for Quality of Service in Self-similar network traffic and performance evaluation  -  . Edited by K. Park and W. Willinger, J.Wil Ey & Sons (2000).

  • (2) - THOMPSON (K.), MILLER (G.), WILDER (M.) -   Wide-area internet traffic patterns and characteristics  -  . IEEE Network, Vol. 11, no 6 (1997).

  • (3) - BLACK (U.) -   TCP/IP and related protocols  -  . McGraw-Hill (1992).

  • (4) - MILLS (D.) -   Simple Network Time Protocol (SNTP) Version 4 for IPv4, IPv6 and OSI  -  . Request for comments 2030, Octobre (1996).

  • (5) - PAXSON (V.), ALMES (G.), MAHDAVI (J.), MATHIS (M.) -   Framework for IP performance metrics  -  . RFC 2330 May (1998).

  • (6) - ALMES (G.), KALIDINDI (S.), ZEKAUSKAS (M.) -   A one-way delay metric for IPPM  -  . RFC 2679 September (1999).

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Glossaire

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