Plan de contrôle et plan des données

Dans les réseaux informatiques, le terme « plan » désigne une couche d’architecture réseau dans laquelle sont effectuées des tâches spécifiques liées aux opérations du réseau. Les plans ne sont pas des composants physiques réels, mais plutôt des concepts qui aident les développeurs et les ingénieurs à comprendre comment le trafic de données circule sur un réseau. Il existe trois types de plans réseau :

• Le plan de contrôle gère la mise en page du réseau.
• Le plan de données envoie et reçoit les données.
• Le plan de gestion configure et surveille les appareils connectés via un réseau

Aujourd’hui, nous allons examiner de près les plans de contrôle et de données et la manière dont ils fonctionnent ensemble pour améliorer les performances, l’efficacité et la sécurité du réseau.

Le plan de contrôle est la partie du réseau informatique qui détermine les données de route vont prendre le contrôle d’un réseau. Les réseaux informatiques étant devenus de plus en plus intégrés dans les processus métier modernes, l’examen minutieux de l’architecture du réseau, et plus particulièrement du fonctionnement des plans de réseau, s’est également intensifié. 

Le plan de contrôle utilise des protocoles de routage (règles basées sur des algorithmes) pour déterminer le meilleur chemin d’accès pour les informations entre les périphériques réseau Un exemple de cette pratique est la Commutation d’étiquettes multiprotocole (MPLS), où le plan de contrôle détermine l’itinéraire optimal pour que les données circulent dans un réseau, puis lui attribue une étiquette unique avant de l’envoyer au plan de données.

Le plan de données, également appelé plan de réacheminement, est la partie de l’architecture réseau responsable du déplacement des paquets de données, qui sont de petites unités d’information collectées pour être transmises sur un réseau. Le plan de données contrôle le mouvement en temps réel des paquets sur le réseau en fonction des informations de routage et des protocoles qu’il reçoit du plan de contrôle.

Le plan de données vérifie en permanence la table de routage créée et gérée par le plan de contrôle pour obtenir des conseils sur la manière dont les données doivent être acheminées à travers le réseau. En fonction des règles de la table de routage, le plan de données transmet les paquets à la destination correcte. Il peut également effectuer des tâches de traitement spécifiques (comme la mise à jour d’un en-tête de paquet, des données sur l’origine et la classification des informations) pour répondre aux exigences de sécurité.

Le plan de contrôle et le plan des données servent des objectifs différents et effectuent différentes tâches pour contribuer au fonctionnement des réseaux modernes. Le plan de contrôle est principalement axé sur la manière dont les données sont acheminées et traitées, tandis que le plan de données déplace les données entre les appareils (ou les nœuds) sur le réseau. Leurs différences les plus importantes peuvent être résumées en fonction de l’objectif, de la complexité et de la méthodologie de communication.

En utilisant des protocoles de routage et une topologie de réseau (essentiellement une carte de nœuds sur un réseau), le plan de contrôle choisit un itinéraire que les données doivent parcourir.

Une fois le bon itinéraire choisi, le plan de données transmet simplement les paquets de données appropriés vers leur destination en utilisant des instructions et en suivant les règles qui ont été définies sur le plan de contrôle.

De par leur conception, les plans de contrôle sont plus complexes que les plans de données. Les protocoles et les chemins de routage déterminés sur le plan de contrôle nécessitent une logique métier complexe et des processus de prise de décision robustes.

Le plan de données, à l’inverse, a la tâche relativement simple de déplacer les données autour d’un réseau et sa logique est relativement simple : déplacer les paquets de données vers leur destination en fonction des règles établies dans le plan de contrôle.

Enfin, les méthodes utilisées par les plans de contrôle et les plans de données pour communiquer avec les systèmes qu’ils permettent de fonctionner sont différentes. Les plans de contrôle dépendent d’ensembles de règles (protocoles) qui régissent comment les données peuvent être déplacées. Par exemple, Border Gateway Protocol (BGP), Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) et Open Shortest Path First (OSPF) sont tous des exemples de protocoles de plan de contrôle populaires.

Les plans de données, quant à eux, utilisent des connexions réseau physique rapides comme Ethernet et Wi-Fi pour communiquer.

Les plans de contrôle et les plans de données ne sont pas des composants physiques, mais des concepts qui aident les ingénieurs, les développeurs et les administrateurs de réseau à comprendre comment les données circulent sur un réseau. Les plans de contrôle et de données sont conceptuellement situés sur la couche réseau, c’est-à-dire la partie de l’architecture de réseau informatique qui permet aux appareils de communiquer sur un réseau. Pour mieux comprendre le fonctionnement des plans de contrôle et des plans de données, commençons par examiner quelques termes clés.

Un réseau informatique est constitué de deux appareils ou plus, connectés en tant qu’ordinateurs de bureau, appareils mobiles ou routeurs, dans le but de partager des ressources et des informations. Les appareils connectés sur un réseau s’appuient sur des protocoles de communication, c’est-à-dire des règles qui décrivent comment des informations peuvent être envoyées ou reçues sur un réseau, qui sont définies sur le plan de contrôle. Par exemple, le protocole Edge Gateway Protocol (BGP) est un protocole courant qui gère la manière dont les données sont acheminées d’un réseau à l’autre via Internet. 

Le réseau défini par logiciel (SDN) est une approche contrôlée par logiciel de l’architecture des réseaux informatiques qui repose fortement sur les interfaces de programmation d’application (API), des ensembles de règles qui permettent aux applications de communiquer entre elles et d’échanger des données et des fonctionnalités. Les API se trouvent à la fois sur les plans de contrôle et de données. Les API qui gèrent les opérations et la configuration du système se trouvent sur le plan de contrôle, tandis que celles qui interagissent avec les données réelles font partie du plan des données.

Aujourd’hui, de nombreuses entreprises découvrent le SDN pour tirer parti des avantages de l’infrastructure cloud dans leur approche de la gestion du réseau. Le SDN est un marché en pleine croissance, avec une évaluation de 28,2 milliards de dollars l’année dernière, qui devrait croître de plus de 17 % au cours des 7 prochaines années.¹

Les routeurs et les commutateurs sont des périphériques physiques ou virtuels qui jouent un rôle important dans les fonctionnalités du réseau. Les routeurs déplacent les paquets de données (unités d’informations de routage correctement formatées) entre les périphériques connectés via un réseau. Les plans de contrôle permettent aux routeurs d’analyser les paquets de données et de déterminer le meilleur itinéraire à suivre. La plupart des routeurs utilisent des algorithmes de routage très sophistiqués pour transférer les paquets de données.

Comme un routeur, un commutateur peut être physique ou virtuel. Les commutateurs sont des composants qui permettent de connecter plusieurs appareils par le biais du transfert de données. Les commutateurs utilisent des câbles Ethernet pour déplacer les paquets de données entre les appareils, ce qui permet de partager les données et les ressources entre les utilisateurs et les nœuds. 

Le plan de contrôle remplit plusieurs fonctions importantes qui permettent aux réseaux informatiques modernes de fonctionner : 

• Routage : le routage est le processus consistant à trouver le bon chemin pour que les données circulent sur un réseau. Les tables de routage, c’est-à-dire les listes des différents itinéraires que les données peuvent emprunter à travers un réseau, sont compilées à l’aide de protocoles et de la topologie du réseau.

• Maintenance de la topologie du réseau : la maintenance de la topologie du réseau consiste à cartographier la disposition des ordinateurs et des autres appareils sur le réseau. La topologie de réseau est établie et maintenue grâce à une combinaison de composants physiques et virtuels, tels que des routeurs et des logiciels.

• Gestion du trafic : une fois les itinéraires établis, le plan de contrôle façonne et hiérarchise le trafic réseau afin de garantir la haute disponibilité des applications importantes. Pour gérer efficacement le trafic réseau, le plan de contrôle doit appliquer des politiques réseau qui sont établies par les administrateurs réseau.

• L’équilibrage de charge : la répartition du trafic sur différents serveurs pour augmenter la disponibilité du système est un processus connu sous le nom d’équilibrage de charge. De nombreux sites Web et applications populaires reçoivent des millions de requêtes d’utilisateurs par jour, c’est pourquoi l’équilibrage de charge est une partie critique des performances réseau.

• Clustering et haute disponibilité : le plan de contrôle est l’endroit où les groupes de nœuds sont collectés en clusters, des appareils connectés qui fonctionnent comme une seule unité de calcul. Le clustering est critique pour équilibrer le trafic et maintenir une haute disponibilité, la capacité d’un système devant être utilisée 100 % du temps.

Une fois que le plan de contrôle a déterminé l’itinéraire que les données passeront sur un réseau, il utilise la logique et les instructions du plan de contrôle pour déplacer les données vers leur destination. Bien que beaucoup plus simple en termes de conception et d’objectif que le plan de contrôle, le plan de données n’est pas moins important pour l’intégrité et la fonctionnalité du réseau.

Sur le plan des données, le trafic réseau passe par des routeurs, où il est étroitement contrôlé afin de protéger les appareils contre tout trafic malveillant, comme les cyberattaques visant à perturber les opérations ou à voler des informations. Sans le plan de données, tous les protocoles et itinéraires construits sur le plan de contrôle seraient inactifs et les paquets de données ne seraient pas échangés entre les périphériques du réseau.

Depuis l’activation de technologies avancées telles que le cloud computing et les systèmes d’intelligence artificielle (IA) jusqu’à l’amélioration des performances des applications grâce à des fonctionnalités telles que l’auto-scaling et le provisionnement, voici les cinq principaux avantages des plans de contrôle et de données.

Les plans de contrôle et les plans de données permettent aux réseaux de fonctionner plus efficacement.

Les plans de contrôle fournissent un point unique à partir duquel chaque appareil d’un réseau peut être géré.  Les administrateurs réseau peuvent ainsi facilement configurer les paramètres de sécurité, automatiser les mises à jour logicielles et effectuer d’autres tâches importantes, le tout-en-un.

Les plans de données sont conçus pour traiter rapidement d’énormes quantités de données, en déplaçant les paquets de données entre les nœuds d’un réseau avec une latence minimale.

Le plan de contrôle et les plans de données contribuent tous deux à améliorer les performances du réseau.

Le plan de contrôle applique les politiques de routage définies par les administrateurs réseau qui veillent à ce que les réseaux fonctionnent à des niveaux élevés, tandis que la simplicité opérationnelle du plan de données permet de déplacer les données à des vitesses optimales.

En séparant la tâche d’acheminement des données de celle de leur transmission, l’architecture du plan de contrôle et de données permet d’optimiser chaque fonction de manière indépendante, ce qui améliore les performances globales du réseau.

Les plans de contrôle et de données sont considérés comme hautement évolutifs, ce qui signifie que des ressources supplémentaires peuvent être ajoutées sans affecter les performances du réseau.

Dans le plan de contrôle, l’évolutivité est automatisée via un processus connu sous le nom d’auto-scaling, c’est-à-dire le provisionnement automatique de ressources supplémentaires lorsque le trafic des utilisateurs atteint un certain seuil.

L’évolutivité est une fonctionnalité principale du plan de données, dont l’architecture permet de s’adapter aux demandes croissantes de trafic sans affecter la vitesse de transmission des données.

Les plans de contrôle et de données sont tous deux hautement résilients en raison de leur conception. En séparant les tâches clés associées au routage du trafic des tâches associées au mouvement du trafic, la conception des plans de contrôle et de données garantit que les problèmes de l’un n’affecteront pas l’autre.

Par exemple, si un équilibreur de charge sur le plan de contrôle tombe en panne, il est peu probable que cela ait un impact sur le mouvement des données au niveau du plan de données.

Les plans de contrôle et de données permettent de réduire la latence, (une mesure importante des retards dans un système) de plusieurs manières.

Les plans de contrôle surveillent les indicateurs de performance des appareils pour s’assurer qu’ils restent à certains niveaux. Par exemple, la latence des unités centrales de traitement (CPU), la mesure du temps nécessaire aux paquets de données pour transiter par un système.

Le plan de données utilise des technologies qui augmentent la vitesse de traitement de données, telles que le traitement amélioré des paquets et les algorithmes de machine learning (ML). Ces deux nouvelles technologies contribuent à réduire la latence du réseau et à augmenter la disponibilité du système. 

Les plans de contrôle et les plans de données jouent un rôle essentiel dans les réseaux informatiques modernes et sous-tendent de nombreuses applications d’entreprise précieuses. Voici quelques-uns des plus courants :

Le cloud computing, l’accès à des ressources informatiques à la demande via Internet, a explosé en termes de popularité, avec une utilisation prévue atteignant 90  % des entreprises dans le monde d’ici 2024.² Les plans de contrôle et de données font désormais partie intégrante de l’infrastructure cloud moderne. Il existe des plans de données cloud et des plans de contrôle cloud, qui permettent d’améliorer les fonctionnalités des environnements cloud.

Les plans de contrôle cloud assurent la gestion, le routage et d’autres fonctionnalités essentielles sur les réseaux cloud. Les plans de données cloud sont conçus pour déplacer efficacement les données dans les écosystèmes cloud. Aujourd’hui, tous les principaux fournisseurs de cloud déploient des plans de contrôle cloud et des plans de données cloud dans le cadre de leurs offres d’infrastructure cloud, notamment Cisco, Microsoft Azure et Amazon Web Services (AWS). 

Kubernetes, l’une des plateformes de conteneurs les plus utilisées au monde, dépend des plans de contrôle et des plans de données pour fonctionner.

Les clusters Kubernetes gèrent des nœuds à partir du plan de contrôle, ce qui permet au code logiciel de s’exécuter dans n’importe quel environnement informatique. Sur le plan des données, des composants Kubernetes spécialisés, tels que Kubelet et kube-proxy, gèrent le trafic réseau entre les nœuds. Kubernetes est critique pour l’évolutivité, la sécurité et l’efficacité des infrastructures informatiques modernes.

Les machines virtuelles (VM), représentations virtuelles d’un ordinateur physique qui utilisent un logiciel plutôt que du matériel pour exécuter des programmes, sont devenues un outil important pour les entreprises cherchant à réduire leurs coûts. Les entreprises qui utilisent des machines virtuelles peuvent bénéficier de la flexibilité et de l’évolutivité d’un environnement cloud tout en réduisant leur dépendance à l’égard de l’infrastructure physique. Les machines virtuelles exécutent des programmes et des systèmes d’exploitation (OS) comme un ordinateur physique et peuvent stocker et traiter des données à l’aide de ressources virtuelles.

Les machines virtuelles sont configurées et gérées sur le plan de contrôle et exécutent des charges de travail, y compris l’exécution d’applications, sur le plan des données.

Database as a Service (DbaaS) ou base de données en tant que service est une solution de cloud computing qui permet aux utilisateurs d’accéder aux bases de données et aux logiciels de base de données sans acheter ni configurer de composants physiques.

Dans une plateforme DbaaS, les opérations de base de données sont gérées dans le plan de contrôle, tandis que les tâches de calcul réelles sont effectuées sur le plan des données. Par exemple, dans la DbaaS, le plan de contrôle est celui où les serveurs sont provisionnés et mis à l’échelle, mais le plan des données est celui où les requêtes de base de données critiques sont exécutées.

Les systèmes d’intelligence artificielle (IA) ont été conçus pour effectuer des tâches qui nécessitent normalement l’intelligence humaine. Au cours de la dernière décennie, les systèmes d’IA se sont profondément intégrés dans la vie moderne, améliorant la fonctionnalité de nombreux appareils populaires tels que les voitures, les smartphones et même les appareils ménagers.

Du côté des entreprises, les systèmes d’IA aident les entreprises à mener des campagnes marketing plus intelligentes, à mieux utiliser les données et à améliorer les capacités d’automatisation. Les systèmes d’IA dépendent de plans de contrôle et de données pour exécuter des algorithmes complexes, effectuer des calculs et transférer des données sur les réseaux.