Lorsque la période de confinement a débuté en France, il y a maintenant cinq semaines, la soudaine augmentation des connexions domestiques a soulevé quelques inquiétudes quant à la capacité des infrastructures de communication à absorber une hausse prolongée du trafic. L’éclatement des systèmes d’information des entreprises et des organisations, habituellement centralisés sur les lieux de travail, en unités individuelles connectées entre elles depuis les habitations, a contraint la plupart des grands groupes et organisations à réorganiser dans l’urgence leur architecture réseau pour répondre à cette situation inédite et permettre à leurs employés de travailler à distance. Cependant, l’explosion du télétravail conjuguée à l’augmentation de la consommation de contenus en ligne (streaming, vidéo à la demande, jeux vidéo) a bouleversé la répartition des charges de connexion sur les réseaux des opérateurs télécoms, occasionnant des chutes de débit pour un certain nombre d’utilisateurs. Rapidement, les gouvernements, en lien avec les fournisseurs d’accès à internet (FAI) et les services numériques, ont été attentifs au maintien de  la connectivité des réseaux pour assurer le bon fonctionnement des activités critiques. Néanmoins, la crise que nous traversons relance la question de la résilience de nos réseaux de communication. Elle soulève également avec une nouvelle acuité la nécessité de garantir un accès équitable à internet à tous les citoyens, afin d’éviter l’exclusion des plus éloignés, a fortiori dans un contexte de basculement des activités dans le cyberespace. C’est pourquoi SERIOUS.LINKS a décidé de s’intéresser ce mois-ci aux “réseaux maillés” – ou mesh networks – qui offrent une alternative pour l’interconnexion. Les mesh networks, basés sur des échanges de pair-à-pair (peer-to-peer ou P2P) et organisés de façon décentralisée, se montrent particulièrement résilients en cas de crise, en plus d’offrir une grande flexibilité d’utilisation et des possibilités d’anonymisation de la navigation. Au-delà de ces avantages techniques, quels bénéfices sociétaux cette architecture alternative peut-elle apporter ? Quel rôle les mesh networks peuvent-ils être amenés à jouer dans l’internet de demain ? Tel est l’objet de ce décryptage. 

 

Les réseaux maillés, principe et fonctionnement 

Le principe du réseau maillé remonte aux prémices de l’internet, bien différent de celui que nous connaissons aujourd’hui : à la fin des années 60, l’armée américaine parvient à mettre en réseau ses systèmes d’information afin d’en améliorer la résilience, c’est-à-dire la capacité de survie et de reprise en cas d’attaque. Plutôt que de rassembler les informations stratégiques en un centre névralgique vulnérable, il s’agit de mutualiser les risques en les répartissant sur plusieurs machines séparées et capables de communiquer entre elles. Les réseaux maillés reprennent ce modèle en utilisant la technologie Wi-Fi pour faire communiquer les différents “nœuds” du réseau entre eux. Une antenne rattachée à la “dorsale” internet (backhaul) la plus proche sert de porte d’accès pour connecter le réseau à internet via l’émission d’ondes sur les fréquences radios (2,4GHz / 5GHz). L’antenne est liée à un premier nœud, qui fait alors lui-même office de relai vers un autre nœud et ainsi de suite, dans une logique de rebonds successifs permettant d’étendre le réseau en fonction des besoins. 

Chacun des nœuds communique avec plusieurs autres, créant ainsi un maillage en toile d’araignée. Au contraire, l’architecture traditionnelle s’organise en étoile ou en bus : un fournisseur d’accès à internet (FAI) déploie des infrastructures filaires Ethernet pour connecter les lieux de vie et d’activité à un point d’accès central. Dans cette configuration, si la connexion d’un foyer est endommagée, il se trouve alors coupé du réseau central opéré par le FAI. À l’inverse, dans un mesh network, si une connexion entre deux nœuds se détériore, le trafic est redirigé vers un autre nœud, permettant une “régénération” intelligente du réseau et lui conférant son caractère résilient. La couche physique du réseau maillé repose sur des routeurs Wi-Fi, les nœuds du réseau qui réceptionnent et émettent les informations. Le coût d’installation d’un réseau maillé est relativement faible même s’il varie en fonction de la taille et de la configuration de ce dernier. À titre comparatif, la couche physique des réseaux classiques repose sur les câbles et les infrastructures reliant non seulement les pays entre eux mais également les utilisateurs aux FAI, ce qui représente des investissements considérables. Pour ce qui est de la couche logique (logiciel), il est possible de paramétrer les routeurs d’un réseau maillé selon les besoins de chaque communauté. À cet effet, il existe des outils de programmation disponibles en open source sur internet. Comme en atteste une étude de l’Arcep publiée en 2006, les mesh networks se sont particulièrement développés aux États-Unis autour d’initiatives citoyennes visant à obtenir un accès à internet dans les zones délaissées par les FAI. 

 

Quand les citoyens s’émancipent en développant leurs propres réseaux

Dans les régions qui ne disposent pas d’un accès à internet, qu’il s’agisse des vastes étendues connaissant des problèmes de couverture liés à leur géographie, des pays en développement ne disposant pas encore d’un réseau national stable, ou encore des communautés privées d’accès par le pouvoir en place, l’architecture maillée constitue une alternative efficace. La simplicité relative de cette technologie, ses performances en termes de débit et son coût abordable, offrent aux communautés la possibilité de construire et de s’approprier leur propre réseau. Au travers de ce type de projet, les populations isolées s’émancipent de leur dépendance vis-à-vis du bon vouloir d’acteurs politiques ou économiques qui ne prennent pas toujours en considération leurs besoins. Par ailleurs, la mobilisation des citoyens autour d’un projet commun permet également de renforcer la cohésion de la communauté. Début 2011, un réseau maillé s’est développé progressivement dans le quartier de Red Hook à Brooklyn pour répondre aux besoins de la population. Dans un premier temps, il s’agissait d’installer une connexion Wi-Fi gratuite dans les locaux de l’association locale, The Red Hook Initiative, pour que les habitants disposent d’un point d’accès à internet, le quartier étant peu ou pas couvert par les opérateurs locaux. Par la suite, deux applications dédiées ont été développées, la première afin de recenser les horaires de bus, et la seconde permettant aux habitants d’échanger entre eux. Ainsi, lorsque la tempête Sandy a touché la ville en 2012, le réseau maillé s’est avéré être une ressource précieuse pour les habitants alors que les réseaux de communication traditionnels sont restés inopérants pendant plusieurs mois. Enfin, l’entretien et l’installation des “nœuds” sont assurés par des jeunes du quartier, qui bénéficient d’une formation et acquièrent des compétences leur donnant accès à de nouvelles perspectives de carrière. 

L’architecture maillée, très polyvalente, s’adapte aussi à une géographie extrême, comme en atteste l’exemple du petit village géorgien de Tusheti, niché dans les montagnes du Caucase et isolé du reste du monde pendant l’hiver. Ses habitants disposent dorénavant d’un accès permanent à internet grâce à l’implantation d’un réseau mesh, initiative qui rend possible le développement du tourisme et de l’économie dans la région. Il existe une multitude d’autres exemples de réseaux maillés, dont notamment les nombreux projets menés par l’Internet Society à travers le monde. 

 

Democracy by design” : une configuration décentralisée pour un internet plus libre

La résilience et l’adaptabilité ne sont pas les deux seuls avantages qui suscitent l’intérêt des utilisateurs pour les réseaux maillés. En effet, l’architecture décentralisée, en opposition avec le principe de hiérarchie, permet également aux citoyens de se réapproprier le contrôle de leurs données. Comme évoqué plus haut, la logique ayant conduit à la création d’internet reposait sur l’idée d’une décentralisation des systèmes d’information pour en améliorer la résilience. Mais à partir de l’apparition du World Wide Web au début des années 1990, les principes fondateurs d’un internet libre ont progressivement été mis à mal par des mesures réglementaires (parfois même de censure) et la place grandissante des acteurs privés dans le développement du réseau et des technologies de communication. Ainsi, vingt ans après sa naissance, internet est devenu un réseau mondial de plus en plus hiérarchisé et centralisé, avec une pression constante exercée par les acteurs politiques et économiques sur les organisations internationales qui en assurent la gouvernance. Les représentants de la société civile et les défenseurs d’un internet libre participent aux débats dans les grandes réunions internationales, mais le rapport de force est déséquilibré face à la puissance publique et aux intérêts économiques en jeu (particulièrement en ce qui concerne le contrôle des données générées par le trafic des utilisateurs). 

Dans ce contexte, l’architecture maillée rompt avec la configuration traditionnelle (qui repose sur un fournisseur d’accès central contrôlant les connexions et stockant les données des utilisateurs) et confère aux citoyens la possibilité de reprendre le contrôle sur leurs données en créant un réseau anonymisé dans son architecture même. En effet, les réseaux maillés permettent de fragmenter les paquets – ces segments de données envoyés d’une machine à une autre et qui caractérisent la navigation sur internet – lors des communications : les requêtes passent par plusieurs nœuds de manière autonome (liaison multi-chemins) avant d’être ré-agrégées lorsqu’elles arrivent à destination. Le réseau maillé fonctionne alors comme une sorte de VPN (virtual private network) et garantit l’anonymat des communications. Le design du réseau en tant que tel constitue une alternative à la centralisation des données. On assiste donc à un véritable engouement de certaines communautés d’internautes pour la construction de réseaux libres et gratuits à partir de technologies mesh. L’an dernier, le Battlemesh s’est tenu à Saint-Denis dans la banlieue parisienne et a réuni plusieurs techniciens du monde entier autour d’un concours de protocoles de communication pour routeurs. En France, la FFDN (Fédération française des fournisseurs d’accès associatif) soutient de nombreuses initiatives pour un internet libre et ouvert. Des réseaux alternatifs et des offres d’accès à internet respectueuses de la vie privée des utilisateurs se sont par ailleurs développées un peu partout en Europe

 

Quelle place pour les mesh networks dans l’internet de demain ? 

Les nombreux avantages de l’architecture maillée répondent à une multitude de problématiques. Néanmoins, cette technologie ne semble pouvoir être que complémentaire des infrastructures classiques existantes. Tout d’abord, les mesh networks artisanaux souffrent d’un effet d’échelle : ils sont fonctionnels pour de petites communautés, mais l’extension du réseau au-delà d’une certaine superficie occasionne des pertes de débit et requiert l’établissement de nouveaux points d’accès connectés. Il devient alors de plus en plus complexe d’opérer le réseau au fur-et-à-mesure que le nombre de routeurs déployés augmente, et que les coûts (en temps et en argent) de maintenance s’alourdissent. Il serait par exemple difficile de connecter une mégalopole moderne sur le modèle du réseau maillé : les coûts de maintenance seraient trop élevés et la démultiplication des ondes radio pourrait s’avérer néfaste. Enfin, pour disposer d’un accès à internet, les mesh networks sont nécessairement dépendants d’une “dorsale” gérée par les autorités publiques. D’autre part, l’investissement privé dans le développement de l’architecture d’internet a été source de nombreuses innovations et a permis d’améliorer la qualité globale du réseau au fil des années. In fine, l’ossature d’internet a su absorber la hausse des connections liée à l’épidémie mondiale de Covid-19, malgré les craintes initiales et les quelques ralentissements constatés.

 

Les réseaux maillés ne sont pas non plus pertinents de la même manière selon les pays. Particulièrement développés aux États-Unis (du fait de l’intervention traditionnellement faible de l’État central au profit des lois du marché ayant occasionné des situations de monopoles pour les FAI et par conséquent des prix élevés), ils sont beaucoup plus rares en France où 99% du territoire est théoriquement couvert et où les tarifs pratiqués par les FAI sont abordables. En revanche, le maillage revêt une dimension plus militante en France, où certains appellent de leurs vœux la structuration d’un internet plus neutre


Ainsi, les réseaux maillés constituent une excellente alternative dans certains contextes car ils sont flexibles, faciles à déployer, peu chers et autonomes. Ils offrent une approche complémentaire permettant de combler les limites de la couverture classique, comme ce fut encore récemment le cas aux États-Unis avec l’ouverture de hotspots pour que les enfants puissent accéder à l’école à distance. À cet égard, l’expérimentation par les populations de nouvelles formes de gouvernance et l’implication de communautés entières dans la gestion d’internet sont des signaux encourageants. Ils attestent d’une prise de conscience de plus en plus étendue de la place centrale des technologies de communication dans notre quotidien et de l’importance de se les approprier.   

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