Réseaux portables tactiques et autoorganisateurs

De Recherche et développement pour la défense Canada

Le 19 août 2014

RDDC mène une série d’essais visant à améliorer le rendement et la sécurité des réseaux mobiles ad hoc qui ont pour but d’accélérer la prise de décisions lors des opérations dispersées. Le premier essai visait à évaluer la localisation d’une cible en mouvement.

Il est clair que la parfaite cybersécurité n’existe pas et que des points de communications centraux peuvent être vulnérables à des attaques. Cependant, les scientifiques se sont rapprochés d'une éventuelle solution en essayant de répondre à l’un des mystères de la nature : « Comment un banc de poissons se défend-il contre l'attaque d'un requin? »

Comme c’est le cas pour de nombreux phénomènes naturels complexes semblables, la réponse à cette question repose sur quelques règles simples; notamment, chaque membre du groupe répond uniquement à son voisin le plus près. En s'inspirant du comportement autoorganisateur des groupes d'animaux comme les bancs de poissons ou les volées d'oiseaux, le professeur Richard Yu de l'université Carleton et Helen Tang de Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) et leurs étudiants diplômés ont utilisé les percées récentes en matière d'algorithmes consensuels afin de concevoir un réseau mobile qui résiste aux attaques. Les algorithmes consensuels utilisent un processus de prise de décisions réparti dans le cadre duquel tous les appareils d’un réseau contribuent aux résultats des calculs d’une manière semblable à la règle de la majorité, plutôt que d’une manière traditionnelle selon laquelle une autorité centrale détermine les résultats qui sont valides.

« Les soldats canadiens qui opèrent sur le terrain ne peuvent se fier à l’infrastructure de communications civiles existante pour appuyer leur schéma de manœuvre », a indiqué le major Cihlar de la Direction – Besoins en ressources terrestres (DBRT) de l’Armée canadienne. Les soldats sur le terrain, que l’on appelle des soldats débarqués, ont besoin de solutions qui s’adaptent aux nouveaux environnements dynamiques. Les réseaux centralisés traditionnels comme les tours de téléphonie cellulaire sont vulnérables aux défaillances isolées si leur serveur central est compromis par des dommages matériels ou par une cyberattaque.

« La plupart des lieux où nous allons n’ont pas d’infrastructure de communication », a mentionné le major Cihlar.

Les réseaux tactiques adaptables, une expression courante pour les réseaux mobiles ad hoc (MANET) avancés, sont protégés contre les cyberattaques et les défaillances de connexion. Les MANET sont un type émergent de réseau sans fil où les appareils mobiles sont branchés ponctuellement. Ils sont autoformants et autoréparables, permettent la communication entre les appareils mobiles des pairs sans s’appuyer sur des ressources centralisées ou sur une infrastructure fixe comme les tours de téléphonie cellulaire.

Par exemple, dans un environnement tactique sans infrastructure, chaque soldat débarqué portant un appareil mobile branché au réseau ad hoc agirait comme point de raccordement, ou « nœud », dans le réseau. À mesure que les soldats se déplacent vers de nouvelles zones, leurs appareils s’adapteraient afin de que les données puissent se transmettre d’un appareil à l’autre, autour des bâtiments et des obstacles qui compromettraient habituellement ce type de communications. Même si l’un ou plusieurs des appareils branchés ne pouvaient établir de communication ou perdaient la réception, les autres appareils du réseau pourraient s’adapter et continuer de communiquer de manière à maintenir le réseau.

« Les appareils sans fil représentent l’avenir. Tous les appareils seront reliés les uns aux autres », a affirmé le professeur Richard Yu lors d’un récent atelier à l’université Carleton, qui comprenait des membres de l’Institut universitaire de technologie de l’Ontario et de l’université Western Ontario, des militaires de l’Armée canadienne et des scientifiques en matière de défense de RDDC. Organisé par RDDC, l’atelier visait à aider les chercheurs à comprendre les besoins des Forces armées canadiennes, à obtenir des commentaires sur les recherches de RDDC, à échanger des idées et à faciliter la collaboration future.

Le professeur Yu a aussi fait la mise en garde suivante : « La sécurité est un enjeu et nous devons connaître les besoins de l’Armée. »

Puisque les MANET n’ont pas de responsables centraux de la sécurité, les équipes de recherche élaborent de nouvelles méthodes de sécurité afin que chaque appareil du réseau reconnaisse les autres appareils qui sont fiables, en calculant les valeurs de confiance de chaque appareil et en vérifiant leur identité, entre autres techniques. Afin de calculer les valeurs de confiance de chaque appareil, on peut surveiller leurs activités et les comportements inhabituels et appliquer les algorithmes consensuels. Pour vérifier l’identité d’un appareil, on peut analyser sa signature radio unique. En effet, en raison des légères différences entre chaque micropuce, un patron unique est dissimulé profondément dans le signal de chaque transmission radio, ce qui signifie que chaque appareil a ses propres « empreintes digitales ».

Le major Janus Cihlar a présenté en détail les besoins de l’Armée canadienne lors de l’atelier. « L’espace de combat moderne est irrégulier, celui-ci se déroule au sein d’environnements urbains ou de terrains complexes contre un ennemi équipé sur le plan technologique », a indiqué le major Cihlar pendant sa présentation.

Avoir recours au nombre pour dominer les adversaires et les combattre est une stratégie désuète. « La bataille de l’avenir est plus difficile à cerner en terme de durée, de localisation et d’intention », a affirmé le major.

« Combattre intelligemment et prendre des décisions plus judicieuses que celles de l’ennemi est ce qui permet de remporter la bataille dorénavant. De petits groupes se disperseront et les commandants pourront ensuite regrouper les informations tactiques et ordonner à leurs troupes d’agir de façon unifiée et décisive pour avoir de l’effet et provoquer un résultat. »

Chaque bataille est différente et nécessite des capacités adaptables. Cependant, chaque nouvelle capacité, comme les nouvelles radios tactiques conçues dans le cadre du Projet d’équipement intégré du soldat de l’Armée canadienne, s’accompagne de nouveaux défis liés tant à la technologie qu’à l’humain.

« Il n’y a qu’un certain nombre d’hommes et de femmes dans l’Armée », a indiqué le major Cihlar. « Il y a des limites à ce que chaque soldat peut accomplir pendant une période donnée; par conséquent, un nouveau système ne peut constituer un fardeau pour la charge cognitive d’un soldat. »

Le major Ryan Grant, officier des transmissions de la Direction – Administration du programme de l’équipement du soldat, a souligné l’exigence relative à la facilité d’utilisation de l’Armée canadienne.

« On ne veut pas que le soldat interagisse avec le réseau. Ce n’est pas le soldat qui facilite le fonctionnement du réseau, c’est le réseau qui facilite le travail du soldat », a dit le major Grant pendant sa présentation. « Le soldat n’a qu’à lancer le réseau et à commencer à l’utiliser ».

L’équipe des opérations cybernétiques de RDDC poursuit son travail relativement aux techniques de sécurité qui doivent être intégrées aux réseaux ad hoc afin que les appareils de l’ennemi ne puissent prétendre être des appareils « amis » et intercepter ainsi des informations ou provoquer des pannes du réseau. Elle a l’intention de produire un appareil prototype afin d’évaluer la validité et la fiabilité des nouvelles techniques.