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Alors que les réseaux 4G étaient principalement utilisés pour transporter du trafic de large bande mobile présentant un schéma de données relativement monotone, les réseaux 5G répondent à une gamme bien plus étendue d’usages de services. Ces usages — à savoir la large bande mobile améliorée, les communications ultra fiables à faible latence et les communications massives de type machine — imposent des exigences spécifiques et nécessitent des mécanismes de contrôle et de visibilité particuliers de la part de l’analyse approfondie du trafic (DPI). Cet article expliquera quelles sont les nouvelles exigences liées au trafic et les limites qu’elles imposent aux solutions DPI conventionnelles, tout en abordant les principales évolutions permettant à la DPI de s’intégrer dans un réseau 5G.
Nouvelles exigences réseau induites par la 5G
Ces nouvelles exigences impliquent de nouvelles fonctionnalités qui n’étaient pas disponibles dans les réseaux 3G et 4G :
La segmentation du réseau permet aux opérateurs de fournir à leurs utilisateurs un réseau logique dédié sur une infrastructure partagée. Les tranches d’application peuvent nécessiter des niveaux de performance différents : par exemple, la tranche large bande mobile exige une bande passante plus élevée, tandis qu’un système de contrôle d’automatisation industrielle exige une latence très faible. La technologie DPI identifie la tranche à laquelle appartient un flux, ce qui permet d’établir des politiques garantissant des niveaux de service spécifiques pour cette tranche.
L’informatique en périphérie (Edge Computing) améliore l’expérience utilisateur en rapprochant le calcul et la logique des utilisateurs finaux afin d’offrir des temps de réponse applicatifs très rapides. L’architecture réseau de l’informatique en périphérie est très distribuée, et tous les flux applicatifs n’ont pas besoin de se terminer dans le cœur du réseau. Par conséquent, les solutions DPI doivent disposer de fonctionnalités permettant de gérer un réseau distribué et d’assurer une cohérence à travers celui-ci.
La technologie de chiffrement du trafic du plan utilisateur via IPSec ou des protocoles similaires sera omniprésente. Toutefois, l’extraction d’informations applicatives à partir du trafic chiffré est essentielle dans un réseau 5G. Cette extraction doit être fiable tout en préservant les propriétés de sécurité, sans déchiffrer une grande quantité de trafic.
Limites initiales de la DPI dans les réseaux traditionnels
Dpi dans les réseaux 3G et 4G présente certaines limitations qui deviennent encore plus critiques dans le contexte 5G :
Performance : La capacité des dispositifs traditionnels de DPI pour les réseaux 3G et 4G varie de 10 Gbps à 40 Gbps, ce qui pourrait ne pas suffire dans les réseaux 5G offrant une capacité de 100 Gbps ou plus.
Latency: Alors que 10 microsecondes constituaient la latence acceptable pour les plateformes DPI dans le contexte 3G/4G, la nécessité d’une latence bout à bout inférieure à la milliseconde imposée par les communications à ultra-basse latence est nettement plus stricte.
Dynamisme des politiques : Dans les solutions DPI traditionnelles 4G, il était plus acceptable que les politiques soient statiques ou mises à jour par lots à intervalles réguliers, mais cela ne répond pas aux besoins dynamiques des fonctions de découpage réseau (network slicing) et de calcul en périphérie (edge computing) propres à la 5G, qui peuvent exiger des ajustements de politique et d’application du DPI à la minute près.
Couverture : Les signatures d’applications avaient une portée très limitée dans les réseaux 4G et s’avéraient également insuffisantes pour identifier le trafic chiffré, les applications inconnues et les nouveaux protocoles, dont l’usage devenait de plus en plus répandu. Par conséquent, les solutions DPI 4G manquaient de visibilité sur les types de trafic circulant sur le réseau. Le déploiement centralisé du DPI dans le cœur du réseau 4G ne permet pas de satisfaire les exigences de visibilité imposées par une architecture distribuée de calcul en périphérie.
Évolution fondamentale du DPI pour les scénarios 5G
Plusieurs améliorations ont permis aux solutions DPI de devenir un élément intégral de la architecture réseau 5G :
Évolution des performances : L'accélération matérielle est largement utilisée pour permettre aux dispositifs et fonctions DPI de traiter des débits de 100 Gbps, 200 Gbps ou même supérieurs. Les fonctions logicielles des dispositifs DPI sont également optimisées afin de maintenir les performances aux niveaux requis. L'objectif est toujours d'inspecter le trafic sans perdre aucun paquet.
Évolution de la latence : La technologie DPI introduit une latence inférieure à la microseconde dans tout flux du plan utilisateur, ce qui est acceptable du point de vue des communications à très faible latence.
Évolution de l'architecture : Aujourd'hui, la fonction DPI n'est plus un composant matériel centralisé monolithique au cœur du réseau, mais elle est de plus en plus virtualisée et répartie dans le réseau là où elle est nécessaire, par exemple sur les nœuds périphériques du réseau d'accès radio, les points d'agrégation et le cœur du réseau. Les fonctions virtualisées peuvent être déployées de manière élastique et s'adapter automatiquement à la demande.
Chiffrement : La capacité à traiter le trafic chiffré en analysant les comportements des flux ou en utilisant des approches d’apprentissage automatique pour classifier sans déchiffrement s’est nettement améliorée, assurant ainsi un équilibre entre sécurité et performance. De nouvelles signatures d’applications sont désormais mises à jour presque quotidiennement ou même horairement afin de détecter les nouveaux protocoles émergents.
Meilleure expérience utilisateur et contrôle du trafic
Une solution DPI profitera aux utilisateurs de nombreuses manières :
Expérience utilisateur améliorée : L’utilisation de l’inspection approfondie des paquets (DPI) dans les réseaux 5G permet d’appliquer des contrôles politiques très précis, adaptés à chaque cas d’usage spécifique, ce qui garantit la qualité de service (QoS) et un traitement prioritaire. Par exemple, le trafic émanant d’un robot industriel peut bénéficier d’une priorité accrue, tandis que les données moins urgentes sont retardées. La qualité de service perçue par un joueur mobile est nettement améliorée, car la DPI identifie le trafic lié aux jeux vidéo et dépriorise activement les transferts massifs de données (tels que les téléchargements vidéo) au profit du flux de données du jeu. Les utilisateurs peuvent être assurés que les caractéristiques de performance exigées par leurs accords de niveau de service (SLA) sont bien respectées.
Amélioration de la gestion du trafic : Les opérateurs réseau disposent désormais d’une visibilité et d’un contrôle renforcés sur le trafic réseau. Les ressources peuvent être allouées dynamiquement aux applications en temps réel, évitant ainsi les congestions lorsque de nombreux utilisateurs chargent simultanément des vidéos lors d’un événement. Le service peut automatiquement déprioriser les téléchargements de fichiers volumineux au profit d’une conversation vocale en temps réel. Les attaques et menaces, telles que les « flash mobs » ou les attaques par déni de service distribué (DDoS), peuvent être automatiquement détectées en quelques millisecondes, permettant une réponse immédiate.
DPI optimisé par Sino-Telecom pour la 5G
Ces plates-formes DPI prennent en charge un débit de traitement allant jusqu'à 1 200 Gbps par système, avec une prise en charge native des ports 400GE ; leurs fichiers de signature DPI peuvent analyser des milliers d'applications et sont constamment mis à jour pour prendre en charge les dernières applications et protocoles, tout en offrant une latence de l'ordre de la microseconde par flux, plutôt que de la milliseconde. La solution DPI de Sino-Telecom est conçue pour l'environnement 5G sous plusieurs formes : fonction virtualisée et déploiement distribué aux bords du RAN, aux points d'agrégation et au cœur du réseau, et elle prend en charge une architecture orientée services. Sino-Telecom propose une solution DPI dotée d'une bibliothèque comprenant des milliers de protocoles, mise à jour quotidiennement, ainsi qu'une classification comportementale du trafic chiffré afin d'atteindre une précision accrue de classification. Elle intègre également une intelligence permettant de traiter les données contextuelles provenant de l'accès radio et du cœur du réseau, ce qui améliore encore davantage sa précision de classification.
Conclusion
Les progrès rapides dans Technologie DPI a réussi à surmonter les contraintes de son prédécesseur et à répondre aux exigences croissantes des réseaux 5G. En plus d'une amélioration des caractéristiques de performance et du contrôle de la latence, l'évolution vers une gestion sophistiquée du trafic chiffré, des fonctions virtualisées et distribuées, ainsi que des mécanismes de mise à jour très rapides des signatures garantissent que l'analyse approfondie du trafic (DPI) s'est transformée d'un simple outil de surveillance en un composant essentiel du fonctionnement des réseaux 5G, permettant d'améliorer l'expérience utilisateur et le contrôle du trafic.
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