Empreintes sur le chemin : comment les données de routage pourraient réduire le bilan carbone d’Internet

L’empreinte carbone d’Internet et donc sa contribution au changement climatique sont susceptibles d’augmenter massivement dans un avenir proche.

Les émissions de carbone résultant de l’utilisation d’Internet pourraient être réduites à une fraction si le trafic était transporté à travers des pays et des réseaux qui utilisent de l’électricité à faibles émissions.

L’architecture Internet de SCION permet aux utilisateurs d’identifier et de sélectionner des chemins respectueux de l’environnement, incitant les opérateurs de réseau à attirer du trafic en devenant plus écologiques.

Internet consomme de l’électricité à différents endroits : sur nos appareils, dans les centres de données et dans les réseaux de communication qui transfèrent des données. Avec un usage généralisé d’internet aujourd’hui, la consommation électrique totale de ses infrastructures (réseaux et data centers, mais pas les appareils grand public) est importante, à savoir environ 500 TWh par an soit 2,5% de la consommation électrique mondiale. De plus, comme le volume du trafic internet ne cesse de croître, cette consommation d’énergie pourrait être multipliée par huit d’ici 2030. La production d’électricité étant encore très émettrice de gaz à effet de serre (475g d’équivalent CO2 par kWh en moyenne mondiale), la croissance du trafic internet présente une grave préoccupation concernant le changement climatique : si les projections sont vraies, Internet serait responsable de 1,7 milliard de tonnes supplémentaires d’émissions de GES par an d’ici 2030, ce qui correspond aux émissions de CO2 de la Russie en 2019.

Différentes manières de fournir un service Internet affectent le climat dans des proportions très différentes : par exemple, lors de la communication entre Zurich et Londres, plus de sept fois moins d’émissions de carbone sont produites si les bits de communication passent par la France, au lieu de l’Allemagne et des Pays-Bas. La raison : L’électricité est produite avec des émissions de carbone beaucoup plus faibles en France que dans les deux autres pays, et même les importations n’éliminent pas cette différence. Cependant, cette intensité carbone propre à chaque pays varie considérablement dans le temps : En raison des centrales à énergies renouvelables variables (solaire et éolien), la consommation électrique allemande peut parfois être pleinement satisfaite avec ces sources à faibles émissions, rendant la communication via l’Allemagne plus attractive sur le plan environnemental pendant ces périodes. . Il est également possible que les gestionnaires de réseaux le long des chemins ne se contentent pas de consommer le mix électrique local, mais s’engagent à utiliser exclusivement une électricité à faibles émissions et fonctionnent ainsi avec une faible empreinte carbone.

Imaginez maintenant que les voies de communication puissent être sélectionnées de manière dynamique en fonction de leur empreinte carbone actuelle. Un tel système a le potentiel de conserver de grandes quantités d’émissions de carbone et ainsi de réduire considérablement l’impact climatique d’Internet. Ces économies seraient encore plus prononcées si non seulement le chemin, mais aussi l’autre point final de la communication, pouvaient être choisis en fonction de l’intensité carbone. Grâce à la réplication géographique, le même contenu est généralement disponible à partir de différents centres de données, permettant de telles optimisations.

Si les utilisateurs se voyaient proposer des voies de communication et des destinations plus propres, nous nous attendons à ce qu’une part substantielle d’entre eux adopte une telle offre. Les estimations de la volonté de payer pour éviter les émissions de CO2 suggèrent que la demande de communication respectueuse de l’environnement se maintiendrait même si une telle communication était plus chère (l’électricité à faibles émissions peut parfois être plus chère) ou plus lente (les voies à faibles émissions peuvent ne pas être les plus rapides chemins).

Malheureusement, l’architecture Internet d’aujourd’hui est mal équipée pour s’adapter à de telles préférences d’utilisateurs. Le mécanisme de découverte de chemin utilisé de nos jours (un protocole appelé BGP) ne fournit qu’un seul chemin entre deux points quelconques d’Internet, n’offrant ni transparence ni choix aux utilisateurs.

Pour résoudre ces inconvénients, les chercheurs travaillent depuis plus d’une décennie pour créer une alternative viable. Cette alternative, l’architecture Internet de nouvelle génération de SCION, permet aux fournisseurs de services (FAI) d’offrir plusieurs chemins à leurs clients, d’augmenter ces chemins avec des informations précieuses (telles que l’empreinte carbone du chemin) et de transférer le trafic en fonction de leur choix du chemin des clients.

Pour introduire SCION, aucun remplacement brutal concernant les opérations de base d’Internet n’est requis ; au lieu de cela, SCION peut coexister avec le paradigme actuel et permettre la sélection de chemin au sein du sous-réseau en expansion progressive d’entités qui adoptent SCION. Plusieurs FAI exécutent déjà SCION, Anapaya Systems offrant une connectivité SCION dans plus de 60 centres de données dans le monde.

Compte tenu de ses fonctionnalités de sélection de chemin, SCION crée un Internet où les utilisateurs finaux peuvent transférer leur consommation d’électricité vers des opérateurs de réseau à faibles émissions. De manière fascinante, un tel routage respectueux de l’environnement crée ainsi une récompense pour les fournisseurs qui investissent dans des équipements économes en énergie et une électricité à faibles émissions. Ce mécanisme de récompense pourrait engendrer un cercle vertueux : si les prestataires respectueux de l’environnement pouvaient attirer du trafic supplémentaire, les prestataires les plus polluants perdraient à l’inverse du trafic et, par conséquent, une part de leurs revenus.

Le transport de trafic Internet étant une activité avec des coûts fixes élevés et des marges faibles, toute réduction de trafic affecte fortement les bénéfices des opérateurs de réseau. Confrontés au danger de déficits, les FAI polluants peuvent ainsi réduire leur empreinte carbone en devenant plus économes en énergie ou en souscrivant à l’électricité verte, pour reconquérir des utilisateurs soucieux de l’environnement. En conséquence, la sélection de chemin sur Internet non seulement réaffecte le trafic aux membres à faibles émissions des réseaux, mais incite tous les membres du réseau à réduire leur empreinte carbone.

Il y a des raisons de croire qu’un tel service respectueux de l’environnement pourrait être fourni de manière rentable. Les coûts de l’électricité à faibles émissions sont devenus compétitifs par rapport aux prix de l’électricité standard ces dernières années, bien qu’il y ait encore un débat sur la manière de quantifier les coûts résultant de la variabilité des sources telles que le solaire et l’éolien ; en tout état de cause, les coûts d’électricité ne représentent que 5 % des coûts d’exploitation des entreprises de télécommunications, ce qui atténue considérablement toute augmentation. Du côté des revenus, des études comportementales suggèrent que les consommateurs paieront en moyenne 6 % de plus pour une offre de service Internet si ce service devient totalement neutre en carbone.

Par conséquent, la réduction du CO2, au moins sous forme partielle, constitue une opportunité commerciale plausible pour les FAI. Le routage respectueux de l’environnement, tel que permis par SCION, pourrait donc non seulement être bon pour la planète, mais aussi pour les affaires.