Dans mon précédent billet de blog, j’ai présenté Nautilus, un cadre de cartographie inter-couches conçu pour cartographier les liens du protocole Internet (IP) avec les câbles sous-marins correspondants.
En nous aidant à comprendre les interdépendances entre les couches physique et réseau, Nautilus ouvre la voie à une analyse rigoureuse de la manière dont les interruptions de câbles pourraient affecter la connectivité Internet mondiale.
Dans ce billet, je parlerai de Xaminer. Cet outil d’analyse de la résilience utilise des cartes de couches croisées à partir de cadres tels que Nautilus pour donner un aperçu de la façon dont les défaillances de câbles physiques ont un impact sur plusieurs couches de la pile Internet.
L’importance de la résilience de l’internet
L’internet est une infrastructure critique dans notre monde interconnecté, et sa résilience est cruciale pour le maintien des communications et des services essentiels. Les câbles physiques, qui transportent la majeure partie du trafic de données et sont largement partagés entre les opérateurs, constituent l’épine dorsale de cette infrastructure critique. Par conséquent, toute perturbation de ces câbles peut avoir des conséquences considérables, entraînant potentiellement des pannes généralisées et des impacts économiques sur plusieurs organisations et pays.
Le rôle du Xaminer
Xaminer vise à évaluer la résilience de l’infrastructure de l’internet au niveau des différentes couches et à quantifier le risque posé par divers événements de défaillance, tels que les catastrophes naturelles ou les dommages accidentels. Xaminer s’appuie sur des cartes multicouches issues de cadres tels que Nautilus et sur des modèles d’événements de défaillance (modèles qui capturent l’intensité des événements de défaillance pour une région géographique) pour analyser l’impact de ces défaillances à des granularités variées à travers les couches. Cela permettrait aux opérateurs de réseaux et aux acteurs de l’internet d’établir des priorités et de concevoir des stratégies de réparation et de déploiement efficaces afin de minimiser les perturbations et d’améliorer la résilience.
Les principales caractéristiques de Xaminer sont sa capacité à effectuer des analyses à différentes granularités, allant d’un seul segment de câble à des pays entiers et à des analyses à l’échelle mondiale. Sa conception modulaire permet d’ajouter facilement des mesures d’analyse, des cartes multicouches ou des modèles d’événements de défaillance.
Xaminer prend en charge l’analyse conjointe de l’impact de plusieurs couches de catastrophes ou d’événements, en combinant les effets de différents événements sur l’infrastructure. En outre, Xaminer peut identifier des modèles et des tendances indépendamment d’événements spécifiques.
Études de cas utilisant Xaminer
Examinons quelques études de cas démontrant l’applicabilité de Xaminer dans l’évaluation de la résilience de l’internet dans des scénarios de défaillance.
Évaluation de l’impact régional
Dans cette étude de cas, Xaminer est utilisé pour évaluer l’impact sur l’internet mondial de catastrophes régionales, en l’occurrence des tremblements de terre au Japon et dans le nord-ouest du Pacifique (PNW) et des ouragans dans les Caraïbes. Xaminer nous aide à identifier les composants de l’infrastructure les plus touchés et le risque global lié à ces défaillances régionales. Cela permet aux opérateurs de réseaux et aux gouvernements régionaux d’identifier les parties vulnérables de l’infrastructure et de prioriser les efforts de renforcement ou de réacheminement.
Lire : Maintenir l’accès à l’internet après une catastrophe naturelles
Dans cet exemple (figure 1), nous pouvons voir que les composants de la couche réseau sont plus exposés au Japon, une région où les câbles sont limités. En revanche, les composants de la couche physique sont les plus vulnérables dans la région des Caraïbes.
Élévation du niveau de la mer – Impact dans les différents pays
Le changement climatique et l’élévation du niveau de la mer ont un impact sur les infrastructures physiques, telles que les stations d’atterrissage des câbles sous-marins. À l’aide de Xaminer, nous avons établi un profil de risque pour chaque pays (figure 2). Nous avons constaté que certains pays enclavés, comme le Tchad (en rouge), subiraient l’impact le plus important de l’élévation du niveau de la mer en raison de leur dépendance limitée à quelques câbles dans les pays voisins pour la connectivité internationale. Ce constat est essentiel pour concevoir des mesures de résilience ciblées afin d’optimiser la résilience des infrastructures de ces pays.
Évaluation des risques liés à des catastrophes multiples
Dans ce scénario, nous avons utilisé Xaminer pour évaluer les effets de quatre catastrophes (tremblements de terre, ouragans, montée des eaux et tempêtes solaires), chacune avec un scénario de défaillance de 5 %. Pour ce faire, Xaminer identifie les 5 % de sites les plus à risque d’être touchés par chaque catastrophe sur la base de ses modèles de défaillance et utilise son flux de travail pour déterminer les effets. Les résultats de cette analyse indiquent que l’impact sur chaque composant de l’infrastructure est d’au moins 15 % au niveau mondial. De plus, comme le montre la figure 3, des régions comme l’Amérique du Sud et les Balkans présentent un risque important.
Analyse de corrélation de la connectivité au niveau national
Nous avons utilisé Xaminer pour comprendre si les infrastructures câblées des pays sont corrélées sur la base de leur dépendance à l’égard de la couche réseau. La figure 4 montre que la plupart des groupes correspondent à des groupes ou blocs régionaux. Ce schéma reste cohérent même lorsque les pays d’un groupe ont des niveaux différents d’infrastructure câblée physique et de connexions à d’autres pays ou régions. Ces schémas uniques permettent de modéliser les comportements généraux au sein de l’infrastructure de câbles intercouches, ce qui est précieux pour la planification à long terme de l’infrastructure et l’analyse de la résilience.
Veuillez lire notre article présenté à SIGMETRICS’24 pour en savoir plus sur Xaminer, ses capacités et ses développements futurs. La base de code de Xaminer est en libre accès.
Alagappan Ramanathan est candidat au doctorat à l’université de Californie, Irvine, et titulaire d’une bourse de recherche Pulse 2023.
Les opinions exprimées par les auteurs de ce blog sont les leurs et ne reflètent pas nécessairement celles de l’Internet Society.