
Internet des objets : la norme IETF "SCHC for CoAP" concilie interopérabilité, sécurité et efficacité énergétique Normalisée en 2020 par l'IETF sous la référence RFC 8724, la technologie de compression d'en-tête SCHC - Static Context Header Compression ou compression d'en-tête de contexte statique - est désormais étendue à l'ensemble de la pile de protocoles de l'Internet des objets (IoT) à travers la publication par l'IETF d’une nouvelle norme, ...la RFC 8824. Celle-ci définit la compression des en-têtes pour le protocole CoAP (Constrained Application Protocol), optimisé pour les périphériques et réseaux contraints utilisés dans l’IoT. Conçu par l'IETF, le protocole d'application CoAP (norme RFC 7252) étend les services Web HTTP aux environnements contraints. Il offre notamment un ensemble de services adaptés à l'IoT dont des paramètres de communication asynchrones et asymétriques, la découverte automatique de dispositifs connectés et la multidiffusion. CoAP, positionné au niveau application, s'appuie sur le protocole UDP/IPv6 pour la communication. Il permet également la mise en œuvre du protocole de device management OMA Lightweight M2M (LwM2M), ainsi que du nouveau protocole de chiffrement de bout en bout Oscore (norme RFC 8613) qui apporte aux dispositifs IoT l'équivalent de la technologie HTTPS. Dans ce cadre, la compression des en-têtes SCHC apporte des optimisations drastiques aux implémentations CoAP, un point jugé essentiel par l’IETF. Car, bien que conçu pour les technologies IoT contraintes, une simple utilisation de CoAP nécessite une surcharge protocolaire d'environ 20 octets. Et, en étirant le protocole jusqu'à ses limites, dans le meilleur des cas, l'overhead ne peut être réduit qu'à un minimum de 11 octets. En revanche, la mise en œuvre de la technologie SCHC met CoAP à la disposition de tous les écosystèmes LPWAN (Low Power Wide Area Networks) de manière optimisée, en réduisant cet overhead à un seul octet. La nouvelle norme SCHC sur CoAP apporte ainsi des innovations qui répondent aux caractéristiques uniques de CoAP en tant que protocole asymétrique utilisant des en-têtes flexibles. En outre, cette compression peut être définie à plusieurs niveaux de la pile de protocoles, en fonction des services activés et du schéma de chiffrement. Par exemple, en effectuant plusieurs étapes de compression, il est possible de préserver non seulement l'interopérabilité transparente via UDP/IPv6, mais aussi tous les avantages du chiffrement de bout en bout tel que défini par Oscore, tout en limitant le trafic de signalisation. Selon Acklio, la société française qui porte depuis ses origines la technologie SCHC, celle-ci démontre, grâce à cette nouvelle norme, son rôle clé pour concilier interopérabilité, sécurité de bout en bout et efficacité énergétique dans les déploiements IoT. « Cette norme démontre la puissance du mécanisme de compression d'en-tête SCHC que nous avons conçu à l'IETF, explique Ana Minaburo, responsable de la propriété intellectuelle chez Acklio, co-auteure du document RFC 8824. Bien plus que UDP/IPv6, CoAP est un véritable défi pour la compression, car c'est un protocole très flexible. Notre capacité à exécuter une compression efficace et fiable sur CoAP ouvre la voie à un portefeuille étendu de protocoles qui peuvent être optimisés avec le SCHC. » Concrètement, Orange a mené la démonstration d'une application de suivi avec une pile IPv6 complète et l'implémentation de la technologie SCHC d'Acklio. Selon Dominique Barthel, chercheur expert en réseaux du futur chez Orange, le SCHC a permis de réduire le volume de données de 20% par rapport aux messages CoAP/LwM2M nus, même si IPv6 a été ajouté dans le cadre du processus pour des questions d'interopérabilité. Appliqué à une pile de protocoles IPv6 standard sécurisée de bout en bout, SCHC a permis de réduire le trafic de 60%, dixit Orange.

Internet des objets : la norme IETF "SCHC for CoAP" concilie interopérabilité, sécurité et efficacité énergétique

Normalisée en 2020 par l'IETF sous la référence RFC 8724, la technologie de compression d'en-tête SCHC - Static Context Header Compression ou compression d'en-tête de contexte statique - est désormais étendue à l'ensemble de la pile de protocoles de l'Internet des objets (IoT) à travers la publication par l'IETF d’une nouvelle norme, ...la RFC 8824. Celle-ci définit la compression des en-têtes pour le protocole CoAP (Constrained Application Protocol), optimisé pour les périphériques et réseaux contraints utilisés dans l’IoT.

Conçu par l'IETF, le protocole d'application CoAP (norme RFC 7252) étend les services Web HTTP aux environnements contraints. Il offre notamment un ensemble de services adaptés à l'IoT dont des paramètres de communication asynchrones et asymétriques, la découverte automatique de dispositifs connectés et la multidiffusion. CoAP, positionné au niveau application, s'appuie sur le protocole UDP/IPv6 pour la communication. Il permet également la mise en œuvre du protocole de device management OMA Lightweight M2M (LwM2M), ainsi que du nouveau protocole de chiffrement de bout en bout Oscore (norme RFC 8613) qui apporte aux dispositifs IoT l'équivalent de la technologie HTTPS.

Dans ce cadre, la compression des en-têtes SCHC apporte des optimisations drastiques aux implémentations CoAP, un point jugé essentiel par l’IETF. Car, bien que conçu pour les technologies IoT contraintes, une simple utilisation de CoAP nécessite une surcharge protocolaire d'environ 20 octets. Et, en étirant le protocole jusqu'à ses limites, dans le meilleur des cas, l'overhead ne peut être réduit qu'à un minimum de 11 octets. En revanche, la mise en œuvre de la technologie SCHC met CoAP à la disposition de tous les écosystèmes LPWAN (Low Power Wide Area Networks) de manière optimisée, en réduisant cet overhead à un seul octet.

La nouvelle norme SCHC sur CoAP apporte ainsi des innovations qui répondent aux caractéristiques uniques de CoAP en tant que protocole asymétrique utilisant des en-têtes flexibles. En outre, cette compression peut être définie à plusieurs niveaux de la pile de protocoles, en fonction des services activés et du schéma de chiffrement. Par exemple, en effectuant plusieurs étapes de compression, il est possible de préserver non seulement l'interopérabilité transparente via UDP/IPv6, mais aussi tous les avantages du chiffrement de bout en bout tel que défini par Oscore, tout en limitant le trafic de signalisation.

Selon Acklio, la société française qui porte depuis ses origines la technologie SCHC, celle-ci démontre, grâce à cette nouvelle norme, son rôle clé pour concilier interopérabilité, sécurité de bout en bout et efficacité énergétique dans les déploiements IoT.

« Cette norme démontre la puissance du mécanisme de compression d'en-tête SCHC que nous avons conçu à l'IETF, explique Ana Minaburo, responsable de la propriété intellectuelle chez Acklio, co-auteure du document RFC 8824. Bien plus que UDP/IPv6, CoAP est un véritable défi pour la compression, car c'est un protocole très flexible. Notre capacité à exécuter une compression efficace et fiable sur CoAP ouvre la voie à un portefeuille étendu de protocoles qui peuvent être optimisés avec le SCHC. »

Concrètement, Orange a mené la démonstration d'une application de suivi avec une pile IPv6 complète et l'implémentation de la technologie SCHC d'Acklio. Selon Dominique Barthel, chercheur expert en réseaux du futur chez Orange, le SCHC a permis de réduire le volume de données de 20% par rapport aux messages CoAP/LwM2M nus, même si IPv6 a été ajouté dans le cadre du processus pour des questions d'interopérabilité. Appliqué à une pile de protocoles IPv6 standard sécurisée de bout en bout, SCHC a permis de réduire le trafic de 60%, dixit Orange.