Internet à la vitesse de la lumière

L’Internet est un tel slowpoke.

En principe, il devrait fonctionner à peu près à la vitesse de la lumière, soit plus de 670 millions de miles par heure. Au lieu de cela, les données Internet se déplacent 37 à 100 fois plus lentement que cela. Le terme technique pour cet écart de vitesse est la latence du réseau, le délai d’une fraction de seconde dans une connexion Internet lorsqu’un signal se déplace d’un ordinateur à un serveur et vice-versa.

Nous pouvons faire mieux, déclare Gregory Laughlin, professeur d’astronomie à la faculté des arts et des sciences de Yales. Laughlin dit que nous pouvons rendre Internet au moins 10 fois plus rapide, voire 100 fois plus rapide aux États-Unis.

Laughlin et ses collègues P. Brighten Godfrey de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, Bruce Maggs de Duke et Ankit Singla de l’ETH Zurich sont co-responsables d’une exploration de ce qui ralentit Internet et de ce qui peut être fait pour y remédier . Le projet, financé par la National Science Foundation, s’appelle Internet à la vitesse de la lumière.

Les chercheurs disent que quelques facteurs clés freinent Internet. Par exemple, le réseau de câbles souterrains à fibre optique dont dépend Internet est très chaotique. Il zigzague sous les autoroutes et les voies ferrées, contourne des terrains difficiles tels que les montagnes et envoie généralement un signal à des centaines de kilomètres dans la mauvaise direction à un moment donné au cours d’une transmission.

Deuxièmement, il y a la question du câble à fibre optique lui-même, qui est essentiellement en verre. Les données Internet sont des impulsions de lumière voyageant à travers le câble ; la lumière se déplace beaucoup plus lentement lorsqu’elle traverse le verre.

Laughlin et ses collègues affirment qu’un réseau de tours de transmission radio micro-ondes à travers les États-Unis permettrait aux signaux Internet de voyager en ligne droite, dans les airs, et d’accélérer Internet.

De plus, dit Laughlin, cette idée a déjà été testée avec succès à une échelle limitée. Par exemple, les négociants en bourse ont construit il y a dix ans un réseau de micro-ondes entre les bourses de Chicago et du New Jersey afin de gagner de précieuses microsecondes sur les transactions commerciales à haute fréquence.

Dans leurs conclusions finales, qu’ils ont présentées à la 19^e Lors du symposium USENIX sur la conception et la mise en œuvre de systèmes en réseau en avril, Laughlin et ses collègues ont découvert que les réseaux micro-ondes sont de manière fiable plus rapides que les réseaux à fibre optique, même par mauvais temps, et que la valeur économique des réseaux micro-ondes en justifierait la dépense.

Laughlin a récemment parlé à Yale News du projet.

Comment en êtes-vous venu à faire partie d’Internet à la vitesse de la lumière ?

Gregory Laughlin : J’étais intéressé par le problème économique de la formation des prix sur les marchés financiers américains. Cela a nécessité l’assemblage et la corrélation de données provenant de différents marchés, par exemple les marchés à terme de la région métropolitaine de Chicago et les marchés boursiers de la région métropolitaine de New York. Quand j’ai commencé à travailler sur le problème [in 2008] il était clair que même lorsqu’il y avait une forte motivation pour réduire autant que possible la latence entre des emplacements disparates, l’infrastructure physique des télécommunications imposait toujours des limites qui empêchaient la signalisation à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.

Pourquoi ce projet vous a-t-il séduit ?

Laughlin : J’aime les problèmes où la physique, l’économie et la géographie se croisent, et le problème de la formation des prix est la juxtaposition parfaite dans ce sens.

En quoi cette approche est-elle différente des autres examens de l’infrastructure Internet ?

Laughlin : Une des principales préoccupations dans les études sur la structure physique d’Internet est souvent la bande passante, où l’on se préoccupe de la quantité d’informations par seconde que l’on peut transmettre sur une ligne donnée. D’autres travaux sur la latence se sont concentrés sur des idées liées au pré-positionnement des informations, qui est l’idée derrière les réseaux de diffusion de contenu. Notre travail part de la perspective suivante : à quoi ressemblerait la solution si vous vouliez accélérer autant que possible le trafic des petits paquets sur l’ensemble des États-Unis ?

Qu’est-ce qui vous a le plus surpris lorsque vous avez regardé ce qui ralentissait Internet ?

Laughlin : Une chose, c’est très bien connu, mais qui ne cesse de m’étonner, c’est l’énorme quantité d’informations qui peuvent être transportées sur les fibres optiques. En transmettant simultanément la lumière dans différentes bandes de couleurs, les fibres de verre multicœurs hautement spécialisées sont désormais capables de transporter des centaines de térabits de données par seconde. Mes expériences Internet formatrices se sont produites à la fin des années 1980 et au début des années 1990, et donc ma connexion Wifi actuelle au bureau de Yale semble très rapide. Mais c’est stupéfiant de réaliser qu’une seule fibre peut maintenant transmettre des données à un débit qui dépasse la connexion de mon bureau de plus d’un facteur d’un million. Il était donc surprenant de réaliser qu’avec la bonne infrastructure hybride, Internet pouvait être à la fois extrêmement rapide et capable de transporter des quantités stupéfiantes de données. Pourtant, comme Internet est apparu de manière organique plutôt que de manière descendante et pré-planifiée, il s’avère qu’il existe toutes ces curieuses poches de performances lentes.

Vous et vos collègues avez suggéré qu’un réseau national de tours de transmission radio micro-ondes rendrait Internet plus rapide. Pourquoi est-ce?

Laughlin : Même si une superposition de tours de transmission radio micro-ondes ne fournirait qu’une augmentation infime, apparemment négligeable, de la bande passante pour l’Internet américain, la superposition pourrait gérer une fraction importante des demandes les plus petites et les plus sensibles à la latence. Ce type de trafic est associé à des procédures qui établissent une connexion entre deux sites, et qui impliquent de nombreux allers-retours d’un petit nombre d’octets chacun. En les accélérant et en empruntant les itinéraires physiquement les plus directs, vous pouvez obtenir une augmentation d’un facteur de 10 à -100 pour le trafic là où cela compte le plus. D’autre part, pour des applications telles que le streaming vidéo, où il est possible de mettre les informations en mémoire tampon, les tours à micro-ondes n’ont pas besoin d’être utilisées. La fibre est la voie à suivre si vous avez de gros blocs de données à transférer.

Que faudrait-il, en termes de coût et d’engagement, pour créer un tel réseau ?

Laughlin : Dans notre article, nous avons créé un modèle détaillé d’un réseau national de micro-ondes capable de transmettre 100 gigabits par seconde entre 120 villes américaines à des vitesses en moyenne à peine 5 % plus lentes que la vitesse de la lumière. [which provides the ultimate physical limit]. Ce réseau impliquerait environ 3 000 sites de transmission de micro-ondes [that use existing towers]et nous estimons que sa construction coûterait plusieurs centaines de millions de dollars.

Est-ce que ce prix vaut la peine d’être fait?

Laughlin : Nous avons fait une analyse détaillée des coûts, et il semble très clair qu’un projet de ce type apporterait un avantage économique. Les applications couvrent toute la gamme, allant de la téléchirurgie au commerce électronique et aux jeux.

À quelle fréquence pensez-vous à cela lorsque vous téléchargez un document ou cliquez sur un site Web ?

Laughlin : Uniquement lorsqu’un site semble lent à charger !

Quelles réactions avez-vous eues aux résultats des projets ?

Laughlin : L’équipe a présenté les résultats lors de l’une des principales conférences dans le domaine des réseaux, et la réaction a été plutôt positive. Bien sûr, c’est un grand pas entre la conception d’un réseau en théorie et sa mise en œuvre dans la pratique. Mais nous pensons vraiment que c’est quelque chose qui fonctionnerait et qui vaudrait la peine d’être construit.