MPTCP pour encapsuler UDP ?
Établissement de communications UDP sur des chemins multiples - Le cas du protocole QUIC

Les terminaux connectés au réseau Internet disposent de plusieurs interfaces physiques ou logiques. Ces terminaux, dits multi-interfaces, ont ainsi la capacité d’exploiter les ressources de plusieurs chemins distincts pour établir une communication avec un terminal distant.

Par ailleurs, la quasi-hégémonie du protocole de transport TCP (Transmission Control Protocol) utilisé pour l’établissement de communications réputées fiables (mode de transport orienté connexion) telles que la consultation de serveurs Web via le protocole HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), est progressivement remise en cause par le développement de protocoles privilégiant l’utilisation de modes de transport sans connexion, tels que le protocole UDP (User Datagram Protocol).

S’il existe des protocoles comme MPTCP (Multipath TCP) permettant d’établir des connexions TCP sur des chemins multiples, la capacité de pouvoir optimiser l’usage des ressources (notamment la bande passante) pour établir une session UDP sur des chemins multiples s’est longtemps heurtée aux limites du protocole UDP. La simplicité de ce mode de transport dit « sans connexion » est ainsi due à l’absence d’un mode de signalisation et de procédures de contrôle tels que mis en œuvre par TCP.

Cet article explore des solutions génériques pour établir des sessions UDP sur des chemins multiples, tout en préservant la simplicité d’un mode de transport sans connexion : la procédure de signalisation associée à l’établissement de sessions UDP sur des chemins multiples est ainsi réduite à son strict minimum. En outre, cet article propose des solutions spécifiques permettant l’établissement d’une communication QUIC sur des chemins multiples afin d’en améliorer la robustesse et la performance.

Ces différentes solutions redonnent aux opérateurs le contrôle de certaines fonctions (typiquement, la gestion des communications à chemins multiples pour une distribution de trafic déterministe) qui leur permettront d’optimiser l’usage des ressources réseau dont ils ont la responsabilité d’exploitation tout en améliorant le niveau de qualité de service tel que perçu par l’utilisateur final.

Les solutions qui permettent à un terminal ou à une passerelle résidentielle d’optimiser l’usage des ressources réseaux disponibles en fonction des besoins et des contraintes des applications reposant sur TCP ou UDP sont de nature à contribuer à l’amélioration significative du niveau de qualité associé à l’utilisation de telles applications.

Étant donné que certains grands acteurs de l’Internet sont en train de tester, voire de déployer des solutions alternatives à TCP qui reposent sur UDP, les fournisseurs de service et opérateurs de réseaux IP doivent fournir un niveau de qualité comparable entre des applications reposant sur TCP et celles reposant sur UDP. À ce titre, cet article décrit des solutions qui permettent d’établir des sessions UDP sur des chemins multiples fonctionnellement comparables aux solutions permettant l’établissement de connexions TCP sur des chemins multiples.

En particulier, cet article propose des solutions permettant l’établissement d’une communication QUIC sur des chemins multiples afin d’en améliorer la robustesse et la performance. Les objectifs de telles solutions sont les suivants :

• offrir une parité fonctionnelle TCP et UDP de gestion de chemins multiples, c’est-à-dire établir des sessions UDP en général (et QUIC en particulier) sur des chemins multiples, de façon comparable à l’établissement de connexions TCP sur des chemins multiples, d’où une certaine parité fonctionnelle qui permet de traiter l’ensemble du trafic acheminé sur Internet, qu’il soit caractéristique d’applications reposant sur TCP ou sur UDP ;

• bénéficier des avantages de l’agrégation de liens tout en évitant l’utilisation de tunnels, dont l’ingénierie, l’établissement et la maintenance sont sources de complication de nature à pénaliser le niveau de qualité associé aux communications reposant sur de tels tunnels ;

• redonner le contrôle aux opérateurs pour la gestion des communications à chemins multiples ;

• permettre à un client QUIC de découvrir dynamiquement l’existence de chemins multiples (non visibles localement par un terminal) ;

• permettre à une communication QUIC de bénéficier des ressources associées à des chemins multiples, même si ces chemins multiples ne sont visibles ni du client, ni du serveur. Ceci permet d’améliorer l’usage des ressources dans le réseau, mais également d’améliorer la qualité d’expérience telle que perçue par le client (grâce à la capacité d’agréger la bande passante susceptible d’être utilisée par une communication QUIC, par exemple) ;

• permettre à un client QUIC de forcer la sélection d’un chemin spécifique pour acheminer certains paquets, éventuellement de manière contradictoire à la décision de sélection de chemins prise par un nœud situé plus loin dans le réseau, ce nœud étant capable d’établir une communication QUIC sur des chemins multiples au bénéfice des utilisateurs finaux ;

• permettre à un client QUIC de contrôler la politique de distribution de trafic entre plusieurs chemins, même si la décision de distribution de trafic est exécutée par un nœud situé plus loin dans le réseau ;

• permettre à un client QUIC de découvrir dynamiquement les politiques de distribution de trafic exécutées par un nœud situé plus loin dans le réseau. Ce faisant, la qualité d’expérience client est améliorée sans que les terminaux QUIC adoptent un comportement agressif par rapport au(x) réseaux(x) d’accès ;

• permettre à un élément situé entre le client et un serveur QUIC d’identifier le trafic QUIC, même si celui-ci est chiffré ;

• permettre aux communications QUIC établies sur des chemins multiples d’être assistées par l’opérateur réseau, même si les identifiants de connexion QUIC sont chiffrés ;

• améliorer la confidentialité des échanges au sein d’une communication QUIC établie sur plusieurs chemins.