Réseaux sémantiques - Des réseaux plus performants ?

Les réseaux de communication actuels sont conçus pour transporter du trafic caractéristique d’une grande variété de services. Chacun de ces services a des exigences de connectivité et qui sont elles aussi variées : elles peuvent être exprimées en termes de temps de transit, de latence, de robustesse, de sécurité, de fiabilité, de disponibilité, etc.

Ces exigences peuvent être précisées dans un accord de niveau service (SLA, Service Level Agreement) établi entre le fournisseur et le client du service, ou entre un fournisseur de service et un fournisseur de connectivité. Le contenu des clauses des SLA est (en principe) pris en compte lors des phases de conception, de production et d’exploitation du service. Les politiques d’acheminement des trafics correspondants sont alors ajustées de sorte qu’elles puissent accommoder les exigences des services de connectivité et notamment tenir compte des profils de trafic caractéristiques des services déployés.

Cependant, les fonctions réseau conventionnelles telles que l’acheminement de paquets IP de proche en proche (« hop-by-hop ») le long de chemins établis selon les résultats d’un calcul dynamique de routes qui ne tient compte que du coût administratif associé à chacune des interfaces des routeurs impliqués peuvent se révéler limitées : c’est par exemple le cas de réseaux de capteurs sans fil où des fonctions réseaux conventionnelles sont incapables de prendre en compte l’état de charge de la batterie de chacun des capteurs. Cette incapacité peut conduire à des politiques d’acheminement de trafic non optimales.

Ainsi, la richesse et la complexité de certains services sont de nature à motiver un effort de recherche et développement de fonctions réseaux plus sophistiquées. Leur capacité à prendre en compte d’autres informations que l’adresse destination consignée dans un en-tête de paquet pour prendre une décision d’acheminement devrait faciliter la mise en place de politiques d’acheminement de trafic différenciées au sein d’un réseau. Bien entendu, ces fonctions doivent pouvoir être ajustées de sorte que les décisions d’acheminement prises localement par les équipements du réseau soient cohérentes à l’échelle d’un même réseau.

Cet article se propose de détailler le concept de réseaux sémantiques, c’est-à-dire des réseaux dotés de fonctions de routage et d’acheminement capables de prendre en compte des informations caractéristiques d’un service de connectivité, d’un profil de trafic, ou encore de l’énergie consommée par les éléments du réseau, voire de leur empreinte carbone. Contrairement aux pratiques conventionnelles selon lesquelles des applications associent une signification spécifique à certains bits d’un paquet, le routage sémantique ambitionne d’harmoniser ces différentes approches et de fournir un cadre (« Framework ») commun pour véhiculer des informations qui vont conditionner les services offerts lors du transfert d’un paquet dans un réseau . L’article est organisé comme suit :

• la première section rappelle quelques concepts élémentaires en matière de routage et d’acheminement de trafic en prenant l’exemple d’un réseau IP ;

• la deuxième section dresse un inventaire non exhaustif des outils existants permettant la conception, le déploiement et l’exploitation de réseaux sémantiques ;

• la troisième section décrit un contexte de production automatisée de réseaux sémantiques ;

• la quatrième section se consacre aux défis techniques qui doivent être relevés par les réseaux sémantiques avant de connaître une adoption massive ;

• la cinquième section discute la capacité de déployer des réseaux sémantiques performants à l’échelle, selon différentes considérations liées à l’ontologie d’un réseau sémantique, c’est-à-dire l’ensemble des termes nécessaires pour partager l’information entre les éléments du réseau, à la stabilité des routes établies selon un routage sémantique, et aux stratégies de migration ;

• enfin, la conclusion de cet article discute des perspectives d’évolution, en tenant compte des progrès de la recherche dans ce domaine.