Orchestration multi couches pour les applications à faible latence et sécurisées – MOSAICO

Depuis plusieurs années, la programmabilité des architectures réseau revêt chaque jour plus d'importance. La première architecture permettant de programmer le plan de contrôle, à savoir Software Defined Networking (SDN), et les technologies qui l'implantent (Openflow) sont apparues il y a 10 ans. Plus récemment, la virtualisation des fonctions réseau (NFV) permettant le déploiement de fonctions purement logicielles a émergé et maintenant la programmabilité du plan de données, initiée par P4, devient possible et étend encore davantage la capacité d'agilité des infrastructures réseau. En parallèle, la tendance à découper les services réseau monolithiques en micro-services liés entre eux afin de faciliter le développement de nouvelles fonctions s’est développé, facilitant le passage à la l'échelle et décuplant les possibilités de configurations qui peuvent être alors exploitées par un orchestrateur. Des services de routage, filtrage, etc. sont ainsi découpés en plusieurs micro-services pouvant chacun être implantés par des technologies différentes suivant les besoins spécifiques, et placés en différents endroits du réseau.

Étant donné ce contexte, la question du placement optimal (position dans la topologie) de chaque micro-service et de leur technologie de mise en œuvre (container sur serveur, équipement P4, etc.) devient fondamentale. Même si de nouvelles propositions commencent à intégrer ces différents niveaux de programmabilité réseau (ONOS intègre SDN et P4), aucune ne propose d'orchestration de bout en bout et pouvant opérer de multiples technologies à de multiples niveaux, ce qui permettrait un niveau d'optimisation inégalé grâce à des algorithmes d'orchestration spécifiquement conçus. Ce gain de souplesse et de performances promis par la programmabilité réseau est d'autant plus important que de nouveaux services connectés immersifs émergent et exigent de fortes contraintes de QoS, telle qu'une latence ne pouvant dépasser quelques millisecondes, et ce, sans négliger pour autant la sécurité. Les services de télé-chirurgie ou le pilotage de drones à travers un réseau d'opérateur sont des exemples de tels services qui sont au coeur des cas d'usage de notre étude.

Le projet MOSAICO propose de concevoir, d'implanter et de valider une solution d'orchestration multi-niveau, capable de manipuler des micro-services reposant sur plusieurs technologies de programmabilité réseau différentes et dont la composition constitue l'infrastructure globale. Pour atteindre cet objectif ambitieux, le projet adopte une méthodologie expérimentale organisée en 4 tâches. La première consiste en l'identification, la spécification et la conception de micro-services et la définition d'une architecture globale. La seconde s'intéresse au développement de micro-services grâce aux différentes technologies susmentionnées et à leur évaluation dans un environnement synthétique proche de la réalité afin de vérifier leur adéquation avec les fortes contraintes de QoS et de sécurité des deux cas d'usage choisis. La troisième tâche concerne la conception et le développement de l'orchestrateur multi-niveaux et multi-technologies de l'architecture globale. Ce dernier choisira le micro-service approprié et le déploiera à l'emplacement et suivant la configuration optimale pour répondre au mieux aux exigences du service grâce à des techniques de recherche opérationnelle. Enfin, la quatrième tâche vise à évaluer l'ensemble de notre solution appliquée aux deux services immersifs en conditions réelles. Un testbed incluant un réseau d'accès sans fil utilisant une interface OAI (Open Air Interface) permettant de se rapprocher des propriétés des futurs réseaux 5G sera réalisé. Il inclura en outre du matériel dédié offrant des capacités de traitement P4 afin de constituer une preuve de concept aboutie.