Les « poignées de main » cachées d'Internet : cartographier les connexions invisibles
Chaque fois qu'un internaute regarde une vidéo en streaming, envoie un e-mail ou charge une page Web, ses données transitent par un réseau composé de milliers de réseaux indépendants. Comprendre comment ces réseaux s'interconnectent n'est pas seulement une question de curiosité théorique ; c'est essentiel pour garantir la sécurité, la résilience et la rapidité d'Internet.
Le problème, c’est que bon nombre de ces connexions sont en réalité invisibles pour les outils utilisés par les chercheurs pour les étudier. Dans le cadre du programme de bourses de recherche « Pulse », mes collègues et moi-même avons cherché à combler cette lacune au niveau d’un élément crucial de l’infrastructure : les points d’échange Internet, ou IXP.
Qu'est-ce qu'un IXP, et en quoi est-ce important ?
Un IXP est un gigantesque central téléphonique où les réseaux, qu'il s'agisse de fournisseurs d'accès à Internet (FAI) nationaux ou de fournisseurs de contenu internationaux, peuvent se connecter et échanger directement du trafic, plutôt que de payer un tiers pour le transporter. Certains des plus grands IXP relient des milliers de réseaux, formant ainsi des nœuds de connexion très denses.
Au sein d'un IXP, les réseaux peuvent se connecter de deux manières différentes, comme l'illustre la figure ci-dessous :
- de manière bilatérale, par le biais d’une connexion directe et privée entre deux réseaux.
- au niveau multilatéral, par le biais d’un « serveur de routage » commun qui diffuse simultanément les informations de routage à de nombreux réseaux.
Il est important de savoir quel mécanisme sous-tend une connexion. Cela permet de mettre en lumière les véritables relations entre les réseaux et a des implications directes en matière de sécurité ; certaines attaques récemment découvertes exploitent en effet des failles dans le fonctionnement des serveurs de routage.
La plupart de ces éléments sont invisibles
Les systèmes de surveillance publics utilisés par les chercheurs pour observer la connectivité Internet n'ont jamais été conçus pour détecter la majeure partie du trafic échangé au sein d'un IXP. Les connexions bilatérales sont pratiquement invisibles pour les observateurs extérieurs, puisque les informations restent confinées entre les deux réseaux concernés.
Il y a dix ans, des chercheurs ont trouvé une solution de contournement : certaines balises facultatives associées aux annonces de routage pouvaient indiquer si une connexion transitait par un serveur de routage. Notre première découverte montre toutefois que cette astuce ne fonctionne plus. Le balisage des routes manque de cohérence, et le recours à cette méthode donne des résultats incomplets et s'avère parfois carrément trompeur.
Apprendre à un modèle à reconnaître une séquence
Les balises n'étant pas fiables en elles-mêmes, nous nous sommes tournés vers l'apprentissage automatique. À partir de données réelles du protocole BGP (Border Gateway Protocol) et d'enregistrements vérifiés provenant de quelques points d'échange, nous avons entraîné un classificateur à reconnaître chaque type de connexion en fonction de son comportement, sans avoir besoin de balises explicites.
L'indice le plus révélateur s'est avéré être d'ordre intuitif : le nombre de points d'observation différents sur Internet qui suivent le même itinéraire. Un itinéraire diffusé via un serveur d'itinéraires partagé a tendance à se propager en éventail et à apparaître à de nombreux endroits presque simultanément, à l'instar d'un message envoyé à un groupe. Une connexion privée et bilatérale reste quant à elle beaucoup plus circonscrite.
Au sein des points d’échange pour lesquels nous disposions de données vérifiées, notre modèle a classé les connexions avec une précision quasi parfaite. Le test le plus important consistait toutefois à déterminer si ces connaissances pouvaient être transposées à des points d’échange que le modèle n’avait jamais rencontrés ; une condition indispensable pour étendre cette approche aux centaines de points d’échange Internet (IXP) à travers le monde qui ne publient pas de données de référence.
La réponse s'est avérée encourageante : sur les échanges qui n'avaient pas du tout été utilisés pour l'entraînement, le modèle a conservé une précision supérieure à 90 % pour l'ensemble des échanges testés. Cela nous conforte dans l'idée que ce système, entraîné sur un petit ensemble d'échanges bien documentés, peut être appliqué à de nouveaux échanges tout en produisant des résultats fiables.
Pourquoi cela revêt une importance qui dépasse le cadre du laboratoire
Ces travaux présentent un intérêt direct et concret pour plusieurs groupes. Les chercheurs disposent ainsi d'une alternative ouverte et reproductible aux techniques obsolètes. Quant aux décideurs politiques soucieux de la résilience et de la centralisation d'Internet, ils obtiennent une vision plus complète et vérifiable de manière indépendante de la manière dont le trafic circule réellement.
Il reste encore du travail à accomplir : étendre l'étude à un ensemble plus large et géographiquement plus diversifié de points d'échange, et analyser dans quelle mesure ces tendances restent stables au fil du temps. Mais les premiers résultats laissent entrevoir une voie prometteuse : rendre visible une couche de l'Internet jusqu'alors cachée, en utilisant uniquement des données accessibles au public.
Gabby Rimlinger est doctorante en réseaux informatiques au LIP6, à Sorbonne Université, et boursière Pulse Research 2026. Ses travaux portent sur la centralisation et la sécurité d’Internet.
Les opinions exprimées par les auteurs de cet article de blog n'engagent qu'eux-mêmes et ne reflètent pas nécessairement celles de l'Internet Society.
par ☀️Shine_ – Photos sur Unsplash