Embouteillage Internet

Un obscur blogueur filme sa fille de trois ans réciter l'intrigue du premier film Star Wars. Il assemble les meilleures parties, y compris le sage conseil Ne répondez pas à Dark Vador; il les recevra et les publiera sur le site de partage de vidéos YouTube. Sept millions de personnes téléchargent le fichier. Un étudiant diplômé de l'Université du Minnesota au visage de bébé avec une voix incroyablement profonde se filme en train de chanter une chanson de protestation sociale répétitive et abrutissante appelée Pluie de chocolat : 23 millions de téléchargements. Un comédien inspirant qui se décrit lui-même filme les six minutes routine de danse qui clôt ses présentations, qui résume l'histoire de la danse populaire d'Elvis à Eminem : 87 millions de téléchargements.

Star Wars : Épisode IV selon un enfant de trois ans.

Les téléchargements de vidéos consomment de la bande passante à un rythme sans précédent. Un court article de magazine peut prendre six minutes à lire en ligne. Regarder The Evolution of Dance prend également six minutes, mais cela vous oblige à télécharger 100 fois plus de données. L'évolution de la danse à elle seule a envoyé l'équivalent de 250 000 DVD de données sur Internet.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2008

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Et YouTube n'est que la pointe de l'iceberg. Fans de Perdu ou Le bureau pouvez regarder les épisodes manqués sur les sites Web du réseau. Netflix diffuse désormais des vidéos à ses abonnés sur Internet, et Amazon et le magasin de musique iTunes d'Apple vendent des films et des épisodes d'émissions de télévision en ligne. Les réseaux de partage de fichiers peer-to-peer sont passés du transfert de chansons de quatre minutes à celui d'une heure soprano épisodes. Et toutes ces vidéos sont de meilleure qualité – et donc plus gourmandes en bande passante – que celles de YouTube.

En novembre dernier, une société de recherche informatique appelée Nemertes a fait la une des journaux en signalant que le trafic Internet augmentait d'environ 100 % par an et qu'aux États-Unis, la demande des utilisateurs dépasserait la capacité du réseau d'ici 2010. Andrew Odlyzko, qui dirige les études sur le trafic Internet du Minnesota. programme à l'Université du Minnesota, estime que le taux de croissance est plus proche de 50 pour cent. À ce rythme, dit-il, les améliorations attendues des équipements de réseau standard devraient suivre le rythme de l'augmentation du trafic.

Mais si le taux réel de croissance du trafic se situe quelque part entre les estimations de Nemertes et d'Odlyzko, ou si la vidéo haute définition décolle en ligne, alors la congestion du trafic sur Internet pourrait devenir beaucoup plus courante. Et la manière dont la congestion est soulagée aura des implications sur les principes d'ouverture et de liberté qui caractérisent désormais Internet.

À qui les bits gagnent-ils ?
Internet ressemble beaucoup à une autoroute, mais pas, contrairement à la croyance populaire, à une autoroute. Cela ressemble plus à une autoroute à quatre voies avec des feux de circulation tous les cinq milles environ. Un paquet de données peut embraser une fibre optique à la vitesse de la lumière, mais de temps en temps, il atteint une intersection où il a la possibilité de bifurquer vers une autre fibre. Là, il rencontre une boîte appelée routeur Internet, qui lui indique le chemin à suivre. Si le trafic est léger, le paquet peut négocier l'intersection sans pratiquement aucune perte de vitesse. Mais si trop de paquets atteignent l'intersection en même temps, ils doivent faire la queue et attendre que le routeur les fasse passer. Lorsque l'attente devient trop longue, vous avez de la congestion.

Le protocole de contrôle de transmission, ou TCP, l'un des deux protocoles fondamentaux d'Internet, comprend un algorithme de gestion de la congestion. Fondamentalement, si une liaison de données donnée est encombrée, TCP demande à tous les ordinateurs qui envoient des paquets de réduire de moitié leurs taux de transmission. Les expéditeurs augmentent ensuite lentement leurs tarifs jusqu'à ce que les choses soient à nouveau encombrées. Mais si le taux de transmission de votre ordinateur est constamment réduit de moitié, vous pouvez vous retrouver avec beaucoup moins de bande passante que ce que les annonces de votre fournisseur de haut débit vous promettaient.

Parfois, ce n'est pas un problème. Si vous téléchargez une vidéo à regarder plus tard, vous pouvez laisser votre ordinateur pendant quelques heures et ne pas remarquer 10 minutes de congestion. Mais si vous utilisez l'audio en streaming pour écouter un match des World Series en direct, chaque petit bruit ou saut audio peut être exaspérant. Si un routeur pouvait juste dire quel type de trafic était quel type de trafic, il pourrait faire passer les paquets sensibles au délai et retenir temporairement les autres, et tout le monde serait content.

Mais l'idée qu'un fournisseur d'accès Internet (FAI) porte des jugements de valeur sur les paquets circulant sur son réseau met de nombreuses personnes mal à l'aise. Internet, comme son nom l'indique, n'est pas un réseau unique. C'est un réseau de réseaux, dont l'utilisateur moyen n'a jamais entendu parler pour la plupart. Un paquet voyageant sur de longues distances doit souvent traverser plusieurs réseaux. Une fois que les FAI se sont mis à discriminer les paquets, qu'est-ce qui les empêche de donner la priorité aux paquets de leurs propres clients, au détriment de ceux de leurs concurrents ? Supposons qu'un FAI ait établi un partenariat avec – ou possède – un service Web, tel qu'un moteur de recherche ou un site de réseautage social. Ou supposons qu'il offre un service distinct, comme le téléphone ou la télévision, qui concurrence les services Internet. S'il sait mieux traiter certains paquets que d'autres, il a les moyens d'un avantage déloyal sur ses propres concurrents, ou sur ceux de ses partenaires ou de ses filiales.

L'idée qu'Internet doit être juste - qu'il ne doit pas sélectionner les favoris parmi les utilisateurs, les fournisseurs de services, les applications et les types de contenu - est généralement connue sous le nom de neutralité du net. Et c'est un principe qui a beaucoup fait l'actualité ces derniers temps, après sa violation apparente par Comcast, le deuxième plus grand FAI des États-Unis.

L'été dernier, il est devenu clair que Comcast ralentissait intentionnellement le trafic peer-to-peer envoyé sur son réseau par des programmes utilisant le protocole de partage de fichiers BitTorrent. La Federal Communications Commission a accepté d'enquêter, lors d'une série d'audiences tenues dans les universités de Harvard et de Stanford au début de 2008.

Ce n'était pas BitTorrent Inc. qui s'était plaint à la FCC, mais plutôt une société appelée Vuze, basée à Palo Alto, en Californie, qui utilise le protocole BitTorrent - parfaitement légalement - pour distribuer des vidéos haute définition sur Internet. En tant que distributeur vidéo, Vuze est en concurrence, même déséquilibrée, avec Comcast. En dégradant spécifiquement les performances du trafic BitTorrent, a fait valoir Vuze, Comcast se donnait un avantage injuste sur un rival plus petit.

Lors de l'audience de Harvard, le vice-président exécutif de Comcast, David Cohen, a fait valoir que sa société n'avait agi que pendant les périodes de grave congestion et qu'elle n'avait interféré que avec le trafic téléchargé sur son réseau par des ordinateurs qui n'effectuaient pas simultanément de téléchargements. C'était une bonne indication, a déclaré Cohen, que les ordinateurs étaient sans surveillance. En ralentissant les téléchargements, a-t-il déclaré, Comcast ne nuisait pas aux utilisateurs absents et améliorait considérablement les performances des autres applications s'exécutant sur le réseau.

Quelles qu'aient été les motivations de Comcast, sa rencontre avec Vuze illustre graphiquement le conflit entre la gestion de la congestion et le principe de neutralité du net. Un opérateur qui ne fait que gérer le coût de son service en gérant la congestion pourrait bien devoir réduire les gros utilisateurs, explique Bob Briscoe, chercheur en chef au Networks Research Center de BT à Ipswich, en Angleterre. Un opérateur qui veut choisir des gagnants et choisit de dire que cette application est une perdante peut également ralentir les mêmes applications. Et il est très difficile de faire la différence entre les deux.

Pour de nombreux partisans de la neutralité du net, la solution de facilité pour les FAI consiste à augmenter la capacité de leurs réseaux. Mais ils ont peu d'incitations commerciales à le faire. Pourquoi devrais-je apporter une amélioration à ma plate-forme si quelqu'un d'autre veut gagner de l'argent ? explique David Clark, chercheur principal au Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT, qui, de 1981 à 1989, a été le principal architecte des protocoles d'Internet. Vuze vend la télévision HD avec presque aucune dépense en capital, dit Clark. Un FAI devrait-il dépenser des millions, voire des milliards, en mises à niveau matérielles afin que Vuze puisse se lancer dans la fourniture de télévision sur mon infrastructure sans aucun coût d'investissement, et je n'en tire aucun revenu ? Pour les FAI qui offrent également un service de télévision, la situation est pire. Si une augmentation de la capacité du réseau aide des services comme Vuze à gagner des parts de marché, la mise de fonds massive du FAI pourrait en fait réduire ses revenus. Si la vidéo n'est plus un produit, [le FAI] peut marquer parce qu'elle est livrée par paquets, dit Clark, il n'a pas de modèle commercial.

Comme Clark l'a souligné lors de l'audience de la FCC à Harvard, les FAI ont la possibilité de couvrir les dépenses en capital en facturant aux utilisateurs lourds plus qu'ils ne facturent aux utilisateurs légers. Mais jusqu'à présent, la plupart d'entre eux ont résisté à cette approche. Ce qu'ils ont hésité à faire, c'est facturer par octet, dit Odlyzko, ou bien avoir des plafonds d'utilisation - seulement autant de gigaoctets, au-delà desquels vous êtes frappé d'un tarif punitif. L'industrie est étrangement attachée à ce modèle unique, explique Timothy Wu, professeur à la Columbia Law School qui est généralement crédité d'avoir inventé le terme de neutralité du réseau. Ils ont habitué les gens à un programme de tarification à volonté, dit Wu, et il est difficile de changer les plans de tarification.

En l'absence d'un changement dans les structures tarifaires, cependant, les FAI qui souhaitent à la fois gérer la congestion et satisfaire les régulateurs sont dans une impasse. La technologie peut-elle les aider à s'en sortir ?

Le dernier morceau
Pour Bob Briscoe de BT, parler des techniques injustes de gestion de la congestion des FAI est trompeur, car la gestion de la congestion sur Internet était jamais équitable. Dire aux ordinateurs de réduire de moitié leurs débits de données face à la congestion, comme le fait le protocole TCP, n'est juste que si tous ces ordinateurs contribuent de manière égale à la congestion. Mais dans l'Internet d'aujourd'hui, certaines applications engloutissent la bande passante de manière plus agressive que d'autres. Si mon application utilise quatre fois plus de bande passante que la vôtre et que nous réduisons tous les deux nos taux de transmission de moitié, j'utilise toujours deux fois plus de bande passante qu'au départ. De plus, si ma gourmandise est la cause de la congestion en premier lieu, vous êtes pénalisé pour ma cupidité. Idéalement, nous voudrions laisser à chacun la liberté d'utiliser exactement ce qu'il veut, dit Briscoe. Le problème est que la congestion représente la limite à la liberté des autres que ma liberté provoque.

Briscoe a proposé un schéma dans lequel les applications gourmandes peuvent, pour la plupart, consommer autant de bande passante qu'elles le souhaitent, tandis que les internautes légers verront leur vitesse de téléchargement augmenter, même lorsque le réseau est encombré. L'astuce consiste simplement à allouer à chaque abonné Internet un quota mensuel de paquets de données de haute priorité qui obtiennent une tranche de bande passante disproportionnée pendant les périodes de congestion. Une fois que les gens ont épuisé leurs quotas, ils peuvent continuer à utiliser Internet ; ils seront juste à la merci des conditions de circulation.

Les utilisateurs voudront donc conserver les paquets de haute priorité. Un navigateur peut indiquer la taille d'un téléchargement avant qu'il ne commence, dit Briscoe, et par défaut, le navigateur serait configuré pour utiliser les paquets de haute priorité uniquement pour les petits fichiers. Cependant, pour les utilisateurs avertis qui souhaitent donner la priorité à un fichier volumineux en une seule fois, un petit panneau de configuration peut leur permettre d'entrer, tout comme vous pouvez modifier les paramètres de votre pile réseau si vous le souhaitez vraiment.

Selon Briscoe, le simple fait d'accorder aux utilisateurs la possibilité de définir eux-mêmes les priorités de trafic suffit à apaiser les inquiétudes concernant la neutralité du réseau. Je soupçonne que 95 % des clients, s'ils avaient le choix entre le faire eux-mêmes ou le FAI le faire pour eux, diraient simplement : Oh, merde, faites-le pour moi, dit Briscoe. L'important, c'est qu'on leur a demandé. Et ils auraient pu le faire eux-mêmes. Et je pense que ces 5% qui se plaignent sont ceux qui souhaiteraient qu'on leur pose la question.

Dans le schéma de Briscoe, les utilisateurs pourraient payer plus pour des quotas plus importants de paquets de haute priorité, mais cela ne reviendrait pas au type de plafond d'utilisation ou de tarif punitif dont Odlyzko dit que les FAI se méfient. Chaque abonné Internet obtiendrait toujours des téléchargements illimités. Certains obtiendraient simplement un meilleur service pendant les périodes de congestion.

Afin de déterminer quels paquets sont pris en compte dans le quota d'un utilisateur, les FAI devraient bien entendu savoir quand le réseau est encombré. Et cela s'avère plus compliqué qu'il n'y paraît. Si un abonné Comcast à New York et un abonné EarthLink en Californie échangent des données, leurs paquets voyagent sur plusieurs réseaux différents : Comcast, EarthLink et d'autres entre les deux. S'il y a une congestion sur l'un de ces réseaux, les ordinateurs d'envoi et de réception peuvent le dire, car certains de leurs paquets sont perdus. Mais si la congestion est sur le réseau de Comcast, EarthLink ne le sait pas, et vice versa. C'est un problème si les FAI sont responsables du suivi des quotas de paquets de leurs clients.

Briscoe propose que lorsque les ordinateurs d'envoi et de réception reconnaissent la congestion sur le lien entre eux, ils l'indiquent à leurs FAI en signalant leurs paquets - en retournant un seul bit de 0 à un . Bien sûr, les pirates pourraient essayer de jouer avec le système, en reprogrammant leurs ordinateurs afin qu'ils nient avoir rencontré une congestion alors qu'ils l'ont vraiment fait. Mais un ordinateur dont les allégations de congestion sont systématiquement en contradiction avec celles de tout le monde sera facile à découvrir. Faire respecter l'honnêteté n'est probablement pas le plus gros problème pour le plan de Briscoe.

Mettre tout le monde d'accord là-dessus l'est. Un paquet Internet se compose d'une charge utile (une partie de la page Web, de la vidéo ou de l'appel téléphonique en cours de transmission) et d'un en-tête. L'en-tête contient les adresses Internet de l'expéditeur et du destinataire, ainsi que d'autres informations qui indiquent aux routeurs et à l'ordinateur destinataire comment gérer le paquet. Lorsque les architectes d'Internet ont conçu le protocole Internet (IP), ils ont donné à l'en-tête du paquet un tas de bits supplémentaires, à utiliser par des services encore inimaginables. Tous ces éléments supplémentaires ont été répartis, sauf un. C'est le peu que Briscoe veut utiliser.

Parmi les ingénieurs réseau, les idées de Briscoe ont attiré beaucoup d'attention et beaucoup de soutien. Mais le dernier morceau est difficile à vendre, et il le sait. La [partie] difficile à faire est de faire accepter que cela devrait être fait, dit-il. Parce que quand vous voulez changer d'IP, parce que la moitié du monde est maintenant construit sur IP, c'est comme argumenter pour changer - je ne sais pas, les règles du cricket ou quelque chose du genre.

Un jour, Internet pourrait utiliser une approche similaire à celle de Briscoe pour gérer la congestion. Mais ce jour est probablement dans des années. Un resserrement de la bande passante peut ne pas être.

Étranges compagnons de lit
La plupart s'accordent à dire que la récente augmentation du trafic Internet est due aux téléchargements de vidéos et aux transferts de fichiers peer-to-peer, mais personne n'est sûr de la responsabilité de chacun. Les FAI connaissent les distributions du trafic pour leurs propres réseaux, mais ils ne les divulguent pas, et la distribution d'un FAI donné peut ne pas refléter celle d'Internet dans son ensemble. Cependant, les téléchargements de vidéos ne monopolisent pas la bande passante comme le font de nombreux programmes peer-to-peer. Et nous savons que le trafic peer-to-peer est le type de trafic contre lequel Comcast a réprimé.

Néanmoins, les FAI et les réseaux peer-to-peer ne sont pas des antagonistes naturels. Un téléchargement BitTorrent peut utiliser beaucoup de bande passante, mais il l'utilise beaucoup plus efficacement qu'un téléchargement traditionnel ; c'est pourquoi c'est si rapide. En principe, les protocoles peer-to-peer pourraient aider à répartir la charge du serveur sur un réseau, éliminant ainsi les goulots d'étranglement. Le problème, explique Mung Chiang, professeur agrégé de génie électrique à l'Université de Princeton (et membre du TR35 de l'année dernière), est l'ignorance mutuelle que les FAI et les réseaux peer-to-peer ont entretenue au nom de la neutralité du net.

Les FAI ne s'appuient pas uniquement sur le protocole TCP pour gérer la congestion. Ils gèrent activement leurs réseaux, identifiant les liens obstrués et acheminant le trafic autour d'eux. Dans le même temps, les ordinateurs exécutant BitTorrent recherchent constamment de nouveaux pairs capables de télécharger des données plus rapidement et abandonnent les pairs dont les transmissions sont devenues lentes. Le problème, selon Chiang, est que les réseaux peer-to-peer réagissent à la congestion beaucoup plus rapidement que les FAI. Si un groupe d'ordinateurs exécutant des programmes peer-to-peer envoient du trafic sur le même lien, ils peuvent tous voir leurs téléchargements ralentir, ils vont donc chercher de nouveaux pairs. Au moment où le FAI décide de contourner le lien encombré, le trafic peer-to-peer peut s'être déplacé ailleurs : le FAI a effectivement scellé un tuyau grand ouvert. Pire encore, son nouveau plan de routage pourrait finir par envoyer du trafic sur des liens qui sont depuis devenus encombrés.

Mais, dit Chiang, supposons que l'opérateur de réseau dise quelque chose au distributeur de contenu sur son réseau : l'itinéraire que j'utilise, la métrique que j'utilise, la façon dont je mets à jour mes itinéraires. Ou l'inverse : le distributeur de contenu dit quelque chose sur la façon dont il traite les serveurs ou sélectionne les pairs. L'efficacité du réseau s'améliore.

Un consortium industriel appelé P4P Working Group, dirigé par Verizon et la société new-yorkaise peer-to-peer Pando, explore précisément une telle possibilité. Verizon et Pando ont testé un protocole appelé P4P, créé par Haiyong Xie, doctorant en informatique à l'université de Yale. Avec P4P, les FAI et les réseaux peer-to-peer fournissent des informations abstraites sur la configuration de leur réseau à un ordinateur central, qui mélange les informations pour produire une nouvelle carte de réseau hybride. Les réseaux peer-to-peer peuvent utiliser la carte pour éviter les goulots d'étranglement.

Lors de l'essai, le système P4P a permis aux clients de Verizon utilisant le service de câble à fibre optique Fios et le réseau peer-to-peer de Pando de télécharger des fichiers trois à sept fois plus rapidement qu'ils n'auraient pu le faire autrement, a déclaré Laird Popkin, directeur de la technologie de Pando. . Dans une certaine mesure, c'était parce que le protocole était meilleur pour trouver des pairs qui faisaient partie du réseau de Verizon, par opposition à un réseau distant.

Peur droite ?
Cependant, toute tentative technique pour vaincre la congestion se heurte finalement au principe de neutralité du net. Même si BitTorrent Inc. est un membre central du groupe de travail P4P, son directeur de la technologie, Eric Klinker, reste méfiant à l'idée que les réseaux peer-to-peer et les FAI partageraient des informations. Il craint qu'un protocole comme P4P puisse permettre à un FAI de déformer la topologie de son réseau dans le but de maintenir le trafic local, de sorte qu'il n'ait pas à payer de frais d'accès pour envoyer du trafic sur d'autres réseaux.

Même la proposition de David Clark selon laquelle les FAI facturent simplement leurs clients en fonction de l'utilisation pourrait menacer la neutralité. Comme le souligne Mung Chiang, un FAI qui vendait également un service de télévision pourrait échelonner ses tarifs de sorte que les clients qui regardent beaucoup de télévision Internet haute définition finissent toujours par payer plus que ce qu'ils auraient pour des abonnements au câble. Ainsi, la question qui plane sur toute discussion sur la congestion et la neutralité est la suivante : le gouvernement doit-il intervenir pour s'assurer que tout le monde joue équitablement ?

Malgré toutes les inquiétudes de Klinker concernant le P4P, BitTorrent semble avoir conclu que non. En février, Klinker s'était joint à des représentants de Vuze et de plusieurs groupes militants pour approuver publiquement la législation sur la neutralité du net proposée par le membre du Congrès du Massachusetts, Ed Markey. Fin mars, cependant, après les audiences de Harvard, BitTorrent et Comcast ont publié un communiqué de presse conjoint annonçant qu'ils collaboreraient pour développer des méthodes de sélection par les pairs qui réduisent la congestion. Comcast adopterait une approche indépendante du protocole pour la gestion de la congestion, ciblant uniquement les gros utilisateurs de bande passante, et non des applications particulières, et augmenterait la quantité de bande passante disponible pour ses clients pour les téléchargements. BitTorrent, quant à lui, a convenu que ces problèmes techniques peuvent être résolus par le biais de discussions commerciales privées sans intervention du gouvernement.

La FCC, dit Clark, fera quelque chose, sans aucun doute, si l'industrie ne résout pas l'impasse actuelle. Mais, ajoute-t-il, il est possible que la réponse intermédiaire ici soit que la vigilance des régulateurs imposera une discipline au marché qui amènera le marché à trouver la solution.

Ce serait une bonne nouvelle pour Chiang. Souvent, la législation gouvernementale est élaborée par des personnes qui ne connaissent peut-être pas très bien la technologie, dit-il, et ont donc tendance à ignorer une partie de la faisabilité et des réalités de la technologie.

Mais Timothy Wu pense que les réglementations sur la neutralité du réseau pourraient être rédigées à un niveau de généralité qui n'impose aucune restriction tuant l'innovation sur le marché, tout en laissant à la FCC la latitude de punir les transgresseurs. Il existe de nombreux précédents, dit-il, pour les interdictions générales que les agences fédérales interprètent au cas par cas. En droit du travail, nous avons une règle générale qui dit que vous ne devriez pas faire de discrimination, mais en réalité, nous avons le fait que vous n'êtes pas autorisé à discriminer à moins d'avoir une bonne raison, dit-il. Peut-être que quelqu'un doit parler arabe pour être un espion. Mais dire qu'il faut être blanc pour servir de la nourriture n'est pas la même chose.

En fin de compte, cependant, les problèmes d'Internet ont toujours été mieux résolus collectivement, à travers sa longue histoire, dit Wu. Il est maintenu par des personnes raisonnables… raisonnables et faisant partie d'une communauté géante. Le fait que cela fonctionne du tout est ridicule.

Larry Hardesty est un Examen de la technologie rédacteur en chef principal.

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