Internet: Origine et défis

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1 Internet: Origine et défis
Les Cottrell – SLAC École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa Translated by Guillaume Cesieux, SLAC I regret I speak French only a little. I am unsure of your strength in English so I will try and go slowly and keep to the written script most of the time. I worked with friends to translate the slides which are mainly in French. I will follow the slides talking in English, if I make a mistake, believe the slide the translation is good. If I start going too fast or am not talking loud enough or mumble please raise your and I will try harder. Course aim to provide background for understanding some of the major bases for today’s Information Age: Internet and communications Mobility Bear in mind that unlike the Industrial age, in the Information age the investment to get started is much lower: do not need canals, roads, railways, coal, steel etc; can set up in business with an Internet connection and some computers (e.g. Google, Yahoo, Facebook …). Also the business is not tied to static physical communication structures (roads, railways etc.) or access to raw materials, but can easily be moved and outsourced. Further the pace of technology is such that leapfrogging is possible, e.g. no need for a wired phone infrastructure to each house, use wireless; lifetimes of computers are 3-4 years then obsolete not worth maintaining. In the 30 years since 1980 we have been through at least 10 different copper cabling and 2 optical fibre schemes for networking. This could be good for developing nations since they can leap in with the newest technology. Today I will be covering the Internet from it beginnings, its current state and usage, and the directions it is moving in Later I will cover cellphones and their development into smartphones, as well as other mobility enabling devices. I will finish up with information and demonstrations on debugging Internet problems, and how to measure it. Based on what I learn of how to do these mixed language presentations, questions, etc. the syllabus is likely to change towards the end. The lectures will be presented via Powerpoint. All of them are available on the Internet. Besides the slides themselves, many of them have more information in the notes sections.

2 Plan Courte histoire Objectifs initiaux Croissance et succès
Défis actuels Internet futur Quels sont les moteurs de changement

3 1961: Vision du Système “Bell Phone”
Le transfert de données n’est pas nouveau Tu veux dire que deux machines peuvent se parler a une distance de plusieurs milliers de km ? Un jour il y aura autant de communications entre machines qu’actuellement entre personnes

4 Les débuts l’Internet original a été crée en 1969 et reliait 4 sites
1965: Larry Roberts et Thomas Marill créent la première connexion longue distance par ligne téléphonique Cette connexion s’avère inefficace et couteuse Kleinrock prédit que l’échange de paquets (développé par Baran, Davies, Kleinrock et. al.) est plus prometteur l’Internet original a été crée en 1969 et reliait 4 sites UCLA Stanford Research Institute MIT Utah avec une vitesse de 50kbs (aujourd’hui multipliée par un million)

5 Les débuts 1972 nœuds Maintenant 750 million de nœuds

6 Objectifs Construit en tant que collaboration globale, les objectifs étaient: Des systèmes indépendants avec des sites décentralisés et autonomes (chaotique, contrairement au système téléphonique, car pas de contrôle central) “best effort”, pas de garanties, récupération des pertes, “pipelining (TCP)”, contrôle de flux, vérifications (“checksums”) Indépendant des sociétés (c.f. SNA, DECnet, XNS …)

7 Objectifs (2) Peu d’importance attachée aux questions de sécurité
Si cela l’avait été, l’Internet n’aurait jamais existé De simples boites noires qui connectent des réseaux Routeurs Des paquets dans des enveloppes en couches indépendantes i.e. Les couches du milieu ne savent pas si les couches plus basses sont sans fil, en cuivre, en fibre, par satellite etc. Transparence pour les applications Seuls les équipements terminaux interprètent le contenu Au contraire des réseaux télévisés ou téléphoniques fait pour une application spécifique

8 Croissance: Nombre d’utilisateurs
2,09 Milliards en Mars 2011 La plus forte croissance est attendue dans les pays en voie de développement Maps from

9 Croissance: Équipements connectés
Août 2010: 5 milliards d’équipements connectés a Internet Une croissance multipliée par 4 en 10 ans Motivée par les téléphones mobiles et les nouveaux équipements portatifs (OLTP/Netbooks, eBooks, tablets, TV sur Internet, photos numériques …) Mais surtout par le trafic de machine à machine (gestion de l’énergie, surveillance, sécurité, gestion du trafic et des parkings, voitures, réseaux de contrôles…)

10 Croissance: Bande passante
La voie est dépassée depuis longtemps par les données La vitesse de connexion double environ tous les 22 mois (Loi de Moore) Passage de 75bps en 1960, 50kbps en 1970, à Gbps aujourd’hui (multipliée par 1 milliard) Le Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) fut un point de rupture en 1998, puis la vitesse a doublé tout les 6 mois Wavelength-Division Multiplexing (WDM) est une technologie qui multiplexe plusieurs (jusqu’à 160) porteuses optiques sur une seul fibre optique en utilisant différentes longueurs d’ondes (couleurs) de la lumière laser pour transporter différents signaux. Cela permet une multiplication de la capacité, e.g 1.6Tbps avec des canaux a 10Gbps

11 Bande passante internationale d’Internet – Croissance 2005-2010
Croissance annuelle > 50% ces dernières années i.e. presque autant de bande passante rajoutée en 2010 que celle disponible en 2008 (=12.5Tbps) Source: Telegeography

12 Croissance: Calcul scientifique cf. http://www.top500.org/
Le meilleur calculateur dépasse 10PFlops en 2011 Les USA dominent toujours, suivis par la Chine, l’Angleterre et la France

13 Il y a 50 ans par rapport a maintenant
Si l’on compare un gros supercalculateur IBM du début des années 60 avec le Smartphone d’aujourd’hui on mesure le chemin accompli: Le Smartphone est bien plus petit, i.e il tient dans la main par rapport à 230m² Il pèse 150 grammes contre 18 tonnes Il consomme fois moins d’énergie Il a ~3 000 fois plus de puissance de calcul Smartphone 200 $, IBM 8 millions de US$ 9 mètres de long

14 Succès Internet s’est développé de quelques utilisateurs à plus d’un milliard, et la bande passante a été multiplié par une puissance 7 56kbps => 100Gbps D’un réseau pour la recherche et l’enseignement vers un réseau commercial utilisé partout dans le monde Mais il reste des challenges… 2,09 milliards Mars 2011

15 Challenges: L’adressage
IPv4 utilise des adresses sur 32 bits = ~ 4 milliards d’adresses, parfait initialement mais l’IANA n’a plus d’adresses libres depuis Février 2011 et l’APNIC depuis Avril 2011 Limitation reconnue dès Contournements possibles: adresses privées (e.g. NATs), blocs CIDR etc. Même avec cela la limite sera atteinte dans les prochaines années À l’origine ce n’était un problème que pour certaines régions (Chine, Inde …) Pas de retro compatibilité, IPv6 pas aussi mature qu’IPv4 (cible pour les pirates) Complexité supplémentaire car les deux protocoles seront utilisés dans les prochaines années

16 Challenges: Mobilité Habitué aux gros ordinateurs fixes
Quand on se déplace on doit changer d’adresse Ca peut ressembler à un détournement, un mécanisme de confiance est nécessaire La topologie peut changer La connexion doit persister Tolérance aux délais et aux ruptures (e.g. vols dans l’espace) Pas de couche session dans TCP/IP, donc géré par les applications sinon déconnecté puis reconnecté Maillage, réseaux de capteur, réseaux auto-organisés Un ennemi risque de se connecter, e.g scenarii militaires où si l’on pirate un équipement on peut prétendre être un ami For OSI layers see:

17 Challenges: SPAM 2003: On estime a 15 milliards le nombre de spam envoyés quotidiennement par internet 45% des s = Messages indésirables, pour vendre de la drogue, des actions… 2008: 164 milliards de spam quotidien = 97% des s

18 Challenges: Autres Manque de broadcast et multicast efficaces, l’unicast est toujours majoritairement utilisé Comment améliorer un réseau en production, critique pour l’économie globale, sans le perturber Similaire à la précédente migration du réseau téléphonique vers internet, mais comment cela se passera-t-il la prochaine fois?

19 Challenges: Internet nouvelle génération (NG Internet)
Le déploiement d’ipv6 commença en 1991, en ,4% du trafic TCP/ IP était IPv6 Comme le disait John Lennon: "Imagine there's no latency, no spam or phishing, a community of trust. Imagine all the people, able to get online" L’objectif est audacieux Créer un internet sans de nombreuses failles de sécurité, avec une meilleure confiance et une gestion intégrée des identités Les chercheurs essayent de créer un internet plus fiable, plus performant et capable de gérer des Exaoctets de contenus Et ils espèrent construire un internet qui permette d’atteindre les régions les plus reculés du monde, peut être même d’autres planètes Future Internet Design (FIND) fondé par la NSF travaille sur une nouvelle définition et une implémentation d’ici 2020 50 projets ont été lancés (0,5-1 million $) en 2006, maintenant (2010) restreint à 2-4 avec jusqu’à 9 millions de US$ For IPv see For FIND see

20 Comment les choses ont changé - Ce n’est plus l’internet d’antan
Les jeunes d’aujourd’hui grandissent avec des attentes différentes: Qu’est ce qu’un téléphone filaire, une cabine téléphonique, une machine a écrire, une encyclopédie => Messageries instantanées, recherche Google, internet multimédia, communication vidéo (YouTube), accès internet répandus, mobilité, monde virtuels, réseaux sociaux (Facebook, Twitter), jeux vidéo. Information partagée (n’importe qui peut publier) Et ce sont les dirigeants de demain En % de tous les utilisateurs d’internet étaient américains, ils représentent maintenant moins de < 15%. En 2014 le trafic IP global dépassera 767 Exaoctet (10^18, ¾ zettaoctet) CAGR 34% Trafic moyen mensuel en 2014 = 32 million de personnes regardant en permanence le film Avatar en 3D pendant un mois entier Les pages web on quintuplé en taille depuis 2003, le nombre d’objet par page augmente de 14% par an, le temps de réponse est mauvais pour ceux qui ont une faible bande passante, alors que pour les autres c’est acceptable

21 Changements: Ubiquité/Mobilité
Smartphones (c.f autre présentation) WiFi 257 millions d’abonnés au haut débit mobile en 2007 85% d’augmentation annuelle - 2,5 milliards en 2014 GPS et géolocalisation Pour la langue, la monnaie, publicités ciblées… Fin % des avions commerciaux américains (sur une flotte de 3 500) auront le WiFi Université > Travail > Maison (Haut débit DSL, câble, FTTH)

22 Couverture haut débit Akamai
2Mbps Couverture haut débit Akamai

23 Changements: Voix VoIP, e.g. Skype, initialement pour économiser le coût des appels téléphoniques 40 millions d’américains utilisent maintenant la voix sur IP pour communiquer Skype utilise internet pour transporter la voix Intégration avec d’autres applications/services Capteur de présence, GPS, RFID, Wifi

24 Changements: Vidéo Les appareils photo numériques sont très répandus (produit de consommation depuis 2000) et souvent capables de faire de la vidéo Les processeurs graphiques sont matures Le coût du stockage a été divisé par en 17 ans Le trafic vidéo dépasse le trafic P2P depuis fin 2010 Les utilisateurs de vidéo étaient plus d’un milliard fin 2010 La vidéo représente maintenant 1/3 du trafic sur Internet Le total de tout les types de vidéo sur Internet (TV, vidéo à la demande, Internet, et P2P) dépassera 91% du trafic total en 2014 La vidéo est l’application ayant le plus fort taux de croissance sur les mobiles Source: TeleGeography See Streaming audio/video + stockage de fichiers en ligne + P2P =52% - principalement de la video

25 Changements: Interfaces utilisateur
Bandes cartonnées > cartes perforées> terminaux texte ASCII > PC de bureau Câbles: câble téléphonique cuivre, coaxial épais, coaxial fin, double paire cuivrée, fibre optique Les ordinateurs portables avec station d’accueil remplacent les fixes, les netbooks/OLPC prennent le pas sur les portables Smartphones, Smartbooks (mélange de téléphone et netbooks) Vise une autonomie batterie d’un jour ou plus (e.g. processeur ARM, gestion d’énergie) Les ventes d’e-Books Amazon dépassent déjà les ventes de livres, et les ventes du Kindle ont triplé l’année dernière (Juillet 2010) L’iPAD est arrivé au bon moment Initié en tant que « Penpoint » a la fin des années 80. Mais 6 ans et 75 millions d’investissements plus tard le projet est abandonné Le Newton développé par Apple dans les années 90 a disparu Ensuite les PalmPilot L’iPAD nécessite des processeurs plus rapides, moins consommateurs et moins chers, Internet et une bonne connexion sans fil L’iPAD a une interface simple avec de larges caractères – Séduisant pour les seniors Les tablettes tactiles devraient être plus vendues que les netbook aux USA en 2013, et devraient représenter 20% des équipements informatique vendus en 2015

26 Neutralité du Net Il y a 15 ans internet était une plateforme largement ouverte, fédératrice, gratuite, que tout le monde pouvait utiliser Ilots historiques: AOL, Compuserve, SNA, DecNet, Bitnet … Internet en tant que réseau de réseaux: Plus d’utilisateurs = plus de bénéfices Qu’est ce que la loi de Metcalf? C.f. l’informatique domine par Microsoft Actuellement risque d’être Balkanisé Gouvernements: Blackberry, Greatwall & Google en Chine, filtrage de pornographie infantile (Australie) Les entreprises marquent leur territoire: Impossible de télécharger une vidéo sur Hulu depuis l’Europe, Facebook & Apple décident quelles sont les applications autorisées Discrimination du trafic pouvant mener à des abus au lieu d’assurer un transport neutre. Les fournisseurs poussent dans cette direction. NATs: De nouvelles applications ont besoin du NATs pour fonctionner correctement

27 Changements: Autres Contrôle efficace de la distribution d’électricité
Communications Gouvernement/citoyens Banques, finance etc. Nécessité d’être écologique La consommation d’énergie a doublé entre La consommation énergétique doit augmenter moins vite que les volumes de données La gestion doit être automatisée Augmentation des services en « cloud computing » Stockage: 70$ pour 1To en Août 2000 aurait couté 300 millions de $ en 1981 Facteur d’1 million en 25 ans

28 Convergence voix/données
Les mobiles ont dépassé en nombre les fixes en 2001, le nombre de fixe a cesser d’augmenter depuis Mobiles = population mondiale en 2011 Utilisateurs d’internet = population en (croissance plus lente) Les Smartphones ont besoin d’internet mais en même temps favorisent son extension

29 Plus d’information Prévisions sur la vidéo par Cisco
Prévisions par Network World Le futur Internet Carte de la pénétration d’Internet news.bbc.co.uk/2/hi/technology/ stm