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Article

1 - CONCEPTS

2 - QUELQUES OUTILS SUSCEPTIBLES D’ÊTRE UTILISÉS PAR DES RÉSEAUX SÉMANTIQUES

3 - PRODUIRE DES INFORMATIONS SÉMANTIQUES

4 - QUELQUES CONSIDÉRATIONS SUR LA CAPACITÉ À DÉPLOYER UN RÉSEAU SÉMANTIQUE

  • 4.1 - Un besoin de compréhension mutuelle
  • 4.2 - De la stabilité des routes et de la performance d’un réseau sémantique
  • 4.3 - Stratégie de migration
  • 4.4 - De la difficulté de mettre en place des politiques d‘acheminement et de routage sémantiques inter-domaines
  • 4.5 - Des implications business

5 - DÉFIS DES RÉSEAUX SÉMANTIQUES

  • 5.1 - Optimisation de l’usage des ressources selon de multiples critères
  • 5.2 - Des métadonnées ontologiques signifiantes et compréhensibles
  • 5.3 - Validité des informations à tout instant
  • 5.4 - Les réseaux sémantiques doivent être dynamiquement programmables

6 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : TE7591 v1

Glossaire
Réseaux sémantiques - Des réseaux plus performants ?

Auteur(s) : Mohamed BOUCADAIR, Christian JACQUENET

Date de publication : 10 févr. 2023

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RÉSUMÉ

Les réseaux sémantiques peuvent être définis comme des réseaux dont les composantes ont la capacité de traiter une information signifiante. L’adresse destination est aujourd’hui la principale information utilisée pour l’acheminement des paquets. L’émergence de nouveaux services qui présentent des exigences de qualité, de disponibilité, voire de sécurité, supérieures à un service d’accès à Internet explique en partie un regain d’intérêt de la communauté pour améliorer l’efficacité des politiques d’acheminement de trafic et de routage. Ainsi, la capacité d’influencer les processus de calcul de routes ou d’acheminement de paquets selon la nature des besoins applicatifs est une option pour accélérer le développement de tels services.

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ABSTRACT

Semantic networking. More intel, better networks?

Semantic networking can be defined as the use of a set of meaningful bits carried by a packet by network components to optimize traffic forwarding. The analysis of the Destination Address field of a packet header is currently the cornerstone of forwarding decisions. Semantic networking has regained interest recently, mostly because of the foreseeable emergence of applications (e.g., immersive services) that may raise demanding requirements. The ability to influence forwarding decisions based on other information could ease the deployment of such applications: processing extra information is indeed considered by some players as a means to select service functions that best accommodate flow specifics. This article details semantic networking concepts as well as research challenges.

Auteur(s)

INTRODUCTION

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.

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KEYWORDS

traffic engineering   |   semantics   |   semantic addressing   |   semantic routing   |   identity-enabled networking

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te7591


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7. Glossaire

Politique sémantique d’acheminement de trafic :

Processus décisionnel d’acheminement de paquets de données mis en œuvre par un élément d’un réseau sémantique. Les décisions qui résultent de l’exécution d’un tel processus reflètent l’interprétation et le traitement d’informations, qui sont potentiellement plus riches qu’une simple adresse destination et requièrent le formatage de métadonnées pour les contenir. Ces métadonnées sont véhiculées dans les paquets, par exemple à l’aide d’un en-tête spécifique.

Réseau sémantique :

Un réseau capable de mettre en œuvre un ensemble de politiques d’acheminement de trafic et de routage différenciées, et définies selon des informations caractéristiques des applications et services qui en font l’usage. De telles informations sont potentiellement plus riches qu’une simple adresse destination et requièrent le formatage de métadonnées pour les contenir. Ces métadonnées sont véhiculées dans les paquets, par exemple à l’aide d’un en-tête spécifique.

Ressource :

Une ressource est une fonction (éventuellement virtualisée) ou un composant physique qui participe à la fourniture et à l’exploitation d’un service inter-domaines dans le cadre de cet article. Des exemples non limitatifs de ressources comprennent un routeur, un commutateur, un serveur, une fonction de routage virtualisée, une machine virtuelle, etc.

Routage sémantique :

Processus de calcul, de sélection, d’établissement et de maintenance de routes dans un réseau sémantique et reposant sur l’exploitation d’informations plus riches qu’une adresse destination et qui expriment par exemple le besoin de préserver la confidentialité des données échangées à travers le réseau sémantique ou le besoin de garantir une latence très faible pour l’acheminement de certains trafics.

Sémantique :

D’une façon générale, la sémantique a pour but d’étudier la signification des signes, notamment dans le langage (source : dictionnaire Le Robert). Appliquée aux réseaux de communication, la sémantique permet de qualifier la signification d’une information, par exemple une information consignée dans l’en-tête d’un paquet de données.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - YOUNIS (O.), FAHMY (S.) -   Constraint-based routing in the Internet : Basic principles and recent research.  -  In IEEE Communications Surveys and Tutorials, vol. 5, issue 1, DOI : 10.1109/COMST.2003.5342226 (2003).

  • (2) - HASIJA (S.), et al -   Domain Federation via MPLS and SDN for Dynamic, Real-time End-to-End QoS Support.  -  In IEEE International Conference on Network Softwarization (NetSoft 2018). DOI : 10.1109/NETSOFT.2018.8460119 (2018).

  • (3) - TROSSEN (O.), FARREL (A.), KING (D.), BOUCADAIR (M.), CONTRERAS (L.M.) -   Providing More Than ‘Just’ Reachability Through Semantic Networking.  -  Workshop on Future of Internet Routing & Addressing (FIRA2022), SIGCOMM (2022).

  • (4) - STRASSNER (J.), SUNG-SU (K.), WON-KI (J.) -   Semantic Routing for Improved Network Management in the Future Internet.  -  Book Chapter Springer, Recent Trends in Wireless and Mobile Networks (2010).

NORMES

  • “Use Cases for Identity Enabled Networks”, draft-padma-ideas-use-cases. - IETF - Juillet 2017

  • “Requirements for Generic Identity Services in Identity Enabled Networks”, draft-padma-ideas-req-grids, Work in Progress. - IETF - Juillet 2017

  • “Carrying Geo Coordinates in BGP”, draft-chen-idr-geo-coordinates, Work in Progress. - IETF - Octobre 2016

  • “RSVP-TE : Extensions to RSVP for LSP Tunnels”. - IETF RFC 3209 - Décembre 2001

  • “A Path Computation Element (PCE)-Based Architecture”. - IETF RFC 4655 - Août 2006

  • “The Locator/ID Separation Protocol (LISP)”. - IETF RFC 6830 - Janvier 2013

  • “Service Function Chaining (SFC) Architecture”. - IETF RFC 7665 - Octobre 2015

  • “Host Identity Protocol Version 2...

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