Brevet FR2963513A1 — publié le 20120203

La présente invention concerne un procédé de détection d'un trafic de données de voix dans un flux de données transmis sur un réseau de type Internet mettant par exemple en oeuvre des ondes radioélectriques dans le cadre d'un réseau sans fil de type 3G et/ou Wi-Fi. Ces données de voix sont par exemple des données de voix sur Internet ou VoIP. L'invention est mise en oeuvre plus particulièrement, mais non exclusivement, sur les réseaux conformes à la norme IEEE 802.11, également appelés réseaux Wi-Fi. Il existe des logiciels assurant le transfert des données sur le réseau Internet et offrant une fonction de téléphonie. Ces logiciels mettent généralement et notamment en oeuvre les protocoles TCP, SIP ou UDP. Ces logiciels sont déjà largement utilisés pour des applications de téléphonie fixe, au domicile ou sur les lieux de travail des utilisateurs avec une liaison filaire vers le réseau Internet. Le développement des bornes Wi-Fi permettant d'accéder au réseau Internet par une liaison sans fil tend cependant à modifier les comportements des utilisateurs. En effet, un nombre croissant de bornes Wi-Fi est accessible depuis les lieux publics, soit librement, soit sous réserve d'un abonnement souscrit auprès d'un fournisseur d'accès au réseau Internet ; et des évolutions techniques ont permis une augmentation du débit des liaisons sans fil mises en oeuvre avec ces bornes. La conjonction de ces deux facteurs a permis de créer une multitude de réseaux Wi-Fi ouverts qui permettent d'accéder à Internet depuis un grand nombre de lieux et rendent théoriquement possible une utilisation des logiciels de téléphonie sur Internet pour des applications de téléphonie mobile. Ceci permet donc à un utilisateur situé hors de chez lui d'utiliser un logiciel de téléphonie sur Internet depuis son ordinateur portable en se connectant à une borne Wi-Fi d'accès ouvert. De nouvelles normes et des technologies d'authentification en développement ou déjà offertes aux clients rendent encore plus simple l'accès à ces réseaux à des fins de téléphonie. La mobilité de l'utilisateur est cependant limitée, celui-ci devant rester dans le champ couvert par la borne Wi-Fi à laquelle il s'est initialement connecté. Par ailleurs la généralisation d'offres illimitées pour l'accès aux réseaux de téléphonie cellulaire peut aussi amplifier le phénomène, sachant que les mécanismes de bridage de débit mis en oeuvre par les opérateurs ne représentent pas forcément une protection contre des usages de téléphonie sur IP, qui nécessite des débits moindre, voire qui s'adapte au débit offert. L'ouverture par les opérateurs de l'accès au réseau Wi-Fi pour les applications de téléphonie, dans le cadre d'une utilisation en téléphonie fixe, permet de facto de diminuer le coût des communications pour les utilisateurs, notamment pour les communications vers l'étranger. Si les utilisateurs de logiciels de téléphonie sur Internet peuvent individuellement trouver leur compte dans un tel usage, une telle utilisation en liaison avec une borne Wi-Fi peut cependant poser problème. L'utilisation de logiciels de téléphonie sur Internet en liaison avec une borne Wi-Fi prive l'opérateur de revenus, mais peut aussi être une opportunité pour de nouveaux opérateurs entrants de proposer une offre différenciante plus intéressante que celle des opérateurs déjà en place. L'évaluation du trafic de voix en mobilité transitant sur ce nouveau mode de communication est donc important pour l'opérateur : - pour lui permettre de comprendre l'évolution de son chiffre d'affaires, notamment vers les destinations internationales et adapter son offre de façon ciblée sur certains segments de clientèle. - pour contribuer à fiabiliser sur les zones couvertes en Wi-Fi les prévisions du trafic voix. pour mesurer de façon induite l'évolution de la qualité de service, sachant que le trafic voix sur IP sur Internet n'augmentera que si la voix est audible et permet une conversation satisfaisante. Il existe des logiciels conçus pour détecter les flux de données provenant des logiciels de téléphonie sur Internet. Toutefois, ces logiciels sont généralement conçus pour offrir également des services de messagerie instantanée et assurer des transferts de données classiques. Or, les logiciels utilisés pour détecter les flux de données provenant des logiciels de téléphonie ne permettent pas de distinguer les flux de données comportant la voix des flux de données classiques. Un recensement simple du nombre d'octets transitant via cette technologie ne permet donc pas de conclure sur tel ou tel usage sachant que le fournisseur de service de téléphonie sur IP ne communique pas la quote-part du trafic réalisé sur les réseaux sans fil. Un but de l'invention est de fournir un moyen pour détecter le trafic des données de voix parmi les flux de données transitant sur un réseau. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de détection d'un flux de données vocales parmi des signaux représentant des paquets de données et transitant sur un réseau informatique sans fil, le procédé comprenant l'étape d'analyser les signaux pour déterminer une signature du flux de données vocales en fonction de l'un au moins des paramètres suivants : - une taille de paquet, - un caractère bidirectionnel, - un emploi du protocole UDP, - un emploi du protocole TCP. Chacun de ces critères permet de discriminer un flux à but conversationnel d'un flux à vocation transactionnelle. Pour pouvoir avoir une conversation téléphonique fluide et agréable pour les deux locuteurs, il faut limiter au maximum le temps de transmission des données afin de ne pas ralentir le rythme de la conversation. A cette fin, les paquets de données sont de préférence de petite taille afin de produire régulièrement des échantillons de parole. On préfère également recourir au protocole UDP ou TCP qui permet des transmissions plus rapides que d'autres protocoles, le protocole UDP étant toutefois généralement préféré au protocole TCP pour les applications de téléphonie. Enfin, une transmission à caractère bidirectionnel tend à révéler une communication de type conversationnel. Il est ainsi possible de déterminer une signature propre au flux de données vocales pour détecter celui-ci et par la suite quantifier son importance. De préférence, le procédé comporte l'étape d'observer une gigue du flux de données vocales pour déterminer une qualité de service. La gigue reflète une fluctuation des signaux, et plus précisément une variation du retard de transmission des paquets de données que constituent les signaux. Or, la gigue doit être la plus faible possible pour permettre la tenue confortable d'une conversation téléphonique. Il est donc possible de détecter une qualité de service rendu à partir d'une analyse de la gigue plus particulièrement sur le canal montant, la gigue étant notamment liée à la puissance du terminal employé pour émettre les données vers le réseau. Avantageusement, le procédé comprend une étape préalable de filtrage des signaux pour sélectionner les signaux élaborés par un logiciel d'échange de données sur réseau informatique et réduire la taille des données à traiter. Le logiciel d'échange de données permet des applications de téléphonie, de messagerie instantanée et de transfert de données. Le filtrage permet d'accélérer la détection en limitant le volume de données à traiter. De préférence, le filtrage est réalisé après une inspection approfondie des paquets. L'inspection approfondie des paquets permet d'identifier les paquets formatés par un logiciel d'échange de données, et plus particulièrement de téléphonie, sur un réseau informatique tel qu'Internet. De préférence, le procédé comprend une étape de traitement des signaux par application. Ceci permet également de rendre la détection plus fiable dans le cas de flux de données chiffrées. Selon une première caractéristique particulière, une identification préalable étant nécessaire pour se connecter au réseau, le filtrage est réalisé pour tenir compte de l'identification. Lorsque le réseau est exploité par plusieurs opérateurs ou fournisseurs d'accès, le tri par l'identification permet de ne s'intéresser aux clients que d'un seul de ces opérateurs pour identifier les comportements propres à ceux-ci. En effet, les abonnements proposés par les opérateurs sont différents et peuvent proposer certains services à moindre coût incitant leurs clients à un usage plus important desdits services. Analyser l'ensemble des communications d'un tel réseau fournirait des résultats qui ne reflèteraient pas forcément les comportements des clients d'un seul des opérateurs. Selon une deuxième caractéristique particulière, le procédé comprend une étape de détection de données personnelles dans les signaux et une étape d'altération des données personnelles avant une mémorisation des signaux. Cette caractéristique préserve l'anonymat des conversations et permet de s'affranchir de la nécessité d'une déclaration, auprès d'un organisme de sauvegarde de la vie privée, d'une base de données qui serait créée pour répertorier les données analysées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement le système informatique permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé de l'invention est destiné à détecter un trafic de données vocales échangées entre des terminaux 1 et une borne Wi-Fi 2 reliée au réseau Internet 3 via un premier point d'accès 4, un commutateur 5, un module de contrôle d'accès 6 et un module ADSL 7. Cette structure de raccordement est classique et ne sera pas plus détaillée ici. Le module de contrôle d'accès 6 est également relié à un serveur RADIUS 20 via une liaison de type tunnel IPSEC. Les terminaux 1 sont par exemple des ordinateurs portables ou tout autre équipement pourvu d'un micro, d'un haut-parleur et d'une unité informatique reliée à des moyens de raccordement sans fil à un réseau. L'unité informatique est agencée pour exécuter un programme de téléphonie sur Internet. Les moyens de raccordement sont agencés pour établir une liaison Wi-Fi conforme à la norme IEEE 802.11 entre l'unité informatique et une borne d'accès à un réseau telle que la borne Wi-Fi 2. La structure des terminaux 1 est connue en elle-même et ne sera pas non plus détaillée ici. Les terminaux 1 et la borne Wi-Fi 2 échangent des données qui transitent sous forme de signaux émis et reçus de manière connue en soi par les terminaux 1 et la borne d'accès 2. Les données sont mises en forme successivement au moyen d'une série de protocoles dont le protocole IP. Les données transitent ainsi sous forme de paquets transmis successivement et peuvent comprendre : - des données téléphoniques ou vocales qui font partie d'une communication téléphonique en cours, on parle alors également de données conversationnelles, - des données « data » qui peuvent comprendre des données audio, des données vidéo, des messages de type courriel ou messagerie instantanée, des fichiers de traitement de texte ou de tableur, des données de service,_ dans ce cas on parle également de données transactionnelles. Le premier type de données nécessite l'établissement d'une liaison bidirectionnelle entre le terminal 1 formant le premier interlocuteur et le ou les équipements reliés au réseau Internet 3 formant le ou les autres interlocuteurs. Le second type de données nécessite l'établissement de liaisons unidirectionnelles successives permettant l'envoi dans un sens d'une requête puis l'envoi dans l'autre sens des données requises. Dans l'exemple décrit, la borne Wi-Fi 2 est partagée par plusieurs opérateurs ou fournisseurs d'accès à Internet de sorte que l'accès effectif au réseau Internet 3 suppose la réalisation préalable d'une identification de l'utilisateur de terminal 1 désirant se connecter au réseau Internet 3. Lorsque l'utilisateur d'un terminal 1 désire se connecter au réseau Internet 3, il doit activer les moyens de raccordement sans fil de son terminal 1 pour établir une liaison sans fil entre son terminal 1 et la borne Wi-Fi 2. Une routine lui propose alors un choix entre différents fournisseurs d'accès. Une fois, le fournisseur d'accès choisi, l'utilisateur est dirigé vers un serveur Internet du fournisseur d'accès qui émet une demande d'identification envoyée au terminal 1 sous la forme d'un formulaire web comportant un champ « identifiant » et un champ « mot de passe » que l'utilisateur doit renseigner pour initier une session de connexion au réseau Internet 3. Le procédé de l'invention comprend les étapes de : - filtrer les signaux transmis, - analyser les signaux filtrés. Le filtrage des signaux est réalisé en deux phases. Dans la première phase, ne sont retenus que les signaux transmis dans le cadre d'une session dont l'identification révèle qu'elle a été initiée avec le fournisseur d'accès qui souhaite détecter le trafic voix. Les autres signaux sont alors éliminés. Cette sélection est effectuée de façon connue en elle-même à partir des données fournies par le serveur RADIUS 20. Dans la deuxième phase, il est procédé à une inspection approfondie des paquets de données véhiculés par les signaux (DPI pour « Deep Packet Inspection »). Cette inspection repose sur une analyse du contenu des paquets et pas seulement de leur entête. En l'espèce, cette analyse est menée par application pour identifier et sélectionner ceux des paquets qui ont été élaborés par un logiciel d'échange de données incorporant une fonction de téléphonie. Cette étape de filtrage est réalisée au moyen d'un module d'extension informatique 10 implanté dans le commutateur 5 pour collecter en temps réel les données correspondant aux critères de filtrage retenus. On notera que la totalité du flux de données entrant est dupliqué et transmis au port correspondant du module d'extension informatique 10. L'étape d'analyse vise à détecter le trafic voix à partir d'une signature des données vocales qui est élaborée à partir des paramètres suivants : - une taille de paquet, - un caractère bidirectionnel, - un emploi d'un protocole particulier. Chacun de ces critères permet de discriminer un flux à but conversationnel d'un flux à vocation transactionnelle. Pour pouvoir avoir une conversation téléphonique fluide et agréable pour les deux locuteurs, il faut limiter au maximum le temps de transmission des données afin de ne pas ralentir le rythme de la conversation. A cette fin, les paquets de données sont de préférence de petite taille afin d'avoir une vitesse de transmission élevée. On préfère également recourir au protocole UDP ou au protocole TCP qui permettent des transmissions plus rapides que d'autres protocoles, le protocole UDP étant toutefois généralement préféré au protocole TCP pour les applications de téléphonie. Enfin, une transmission à caractère bidirectionnel tend à révéler une communication de type conversationnel. Ainsi, la signature portera ici sur : - une taille de paquet relativement petite inférieure à un seuil prédéterminé correspondant à la taille maximale des paquets émis par une application de téléphonie, - la présence d'un caractère bidirectionnel, - l'emploi du protocole UDP ou TCP ou similaire. En effet, ces paramètres assurent une détection 35 particulièrement précise d'un échange de données de type conversationnel et leur association constitue dès lors une signature particulièrement fiable d'un flux de données de ce type. Cette analyse peut être réalisée de manière statistique. Le procédé comporte également l'étape d'observer une gigue des signaux filtrés. La gigue est déterminée de manière classique, par exemple en fonction des caractéristiques moyennes de propagation des signaux sur la portion de réseau considérée. Ceci permet de déterminer une qualité de service (QoS) de la transmission. Il est en outre réalisé un traitement ultérieur, en particulier pour les signaux chiffrés, visant à analyser les typologies de flux et leur caractère isochrone ou non pour déterminer si ces signaux sont susceptibles de transporter des données téléphoniques. L'analyse est ici réalisée par une unité de traitement 11 locale reliée directement au commutateur 5 (comme sur la figure). En variante, l'unité de traitement 11 peut être reliée au commutateur 5 via le réseau Internet 3. L'unité de traitement effectue l'analyse en temps quasi réel. En variante les signaux collectés et filtrés peuvent être mémorisés dans une base de données pour être traités ultérieurement. Dans ce dernier cas, il est procédé à une étape de détection de données personnelles dans les signaux et à une étape d'altération des données personnelles avant une mémorisation des signaux. Il est nécessaire de réaliser au préalable une opération d'étalonnage ou de calibration pour déterminer la signature, donc les règles de filtrage en posttraitement, des flux des différents services observés sur le réseau et fiabiliser plus rapidement par la suite la détection. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, les moyens utilisés pour la mise en oeuvre du procédé peuvent avoir une structure différente de celle décrite. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des flux circulant sur un réseau Wi-Fi, l'invention est utilisable avec d'autres types de réseau. REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'un flux de données vocales parmi des signaux représentant des paquets de données et transitant sur un réseau informatique, le procédé comprenant l'étape d'analyser les signaux pour déterminer une signature du flux de données vocales en fonction de l'un au moins des paramètres suivants : - une taille de paquet, - un caractère bidirectionnel, - un emploi du protocole UDP, - un emploi du protocole TCP. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant l'étape d'observer une gigue du flux de données vocales pour déterminer une qualité de service. 3. Procédé selon la revendication 1, comportant une étape préalable d'étalonnage de la signature des différents services observés sur Internet. 4. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape préalable de filtrage des signaux pour sélectionner les signaux élaborés par un logiciel d'échange de données sur réseau informatique. 5. Procédé selon la revendication 4, comportant une étape de traitement des signaux par application. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le filtrage est réalisé après une inspection approfondie des paquets. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, une identification préalable étant nécessaire pour se connecter au réseau, le filtrage est réalisé pour tenir compte de l'identification. 8. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de détection de données personnelles dans les signaux et une étape d'altération des données personnelles avant une mémorisation des signaux.