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Cette étude propose une approche industrielle du problème de routage de données sur des réseaux aux capacités contraintes. Un certain nombre d'études mathématiques ont été réalisées pour définir des plans de routage, par résolution de problèmes linéaires ou en nombres entiers. On constate alors que des approximations doivent être faites pour appliquer les méthodes mathématiques aux problèmes réels. D'autre part, les routages proposés sont pour la plupart simples (mono-routage). L'utilisation des algorithmes de plus courts chemins contraint souvent les flux sur une route unique, ils ne permettent généralement pas l'utilisation de liens annexes dont la charge est faible. Nous proposons des méthodes de routage de flux sur des liens de capacités finies, le routage Mille Feuilles, et des variantes de ce routage permettant de limiter le nombre de routes. Ces méthodes sont applicables au niveau de la conception ou de l'exploitation des réseaux. Ces méthodes d'optimisation par projections successives permettent de mettre en œuvre différentes fonctions coût, elles permettent d'approcher des solutions optimales obtenues à l'aide de méthode de gradient projeté. Associée à une métrique non cumulative sur la route, elles permettent de calculer des plans de routage multi-routes, de diminuer le taux charge du lien le plus chargé sur le réseau 'augmenter la résistance du réseau aux variations de trafic et à l'apparition d'une panne simple.D'autre part, nous évaluons les performances de plusieurs méthodes de re-routage en cas de panne simple d'un lien, en fonction des méthodes de routage appliquées. L'impact des re-routages sur le réseau est évalué, la variation de la charge des liens et la variation de la longueur moyenne des routes sont bornées. Les méthodes de routages ne sont pas équivalentes et elles s'adaptent différemment aux politiques de re-routage proposées. En outre, une nouvelle politique de re-routage applicable aux plans de routage multi-routes est introduite.
Author: Walid Ben Ameur Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 325
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OPTIMISER UN RESEAU REVIENT EN GENERAL A LE CONSTRUIRE OU A LE METTRE A NIVEAU AFIN DE RENDRE CERTAINS SERVICES AVEC DES QUALITES DONNEES, TOUT EN MINIMISANT LES COUTS (INSTALLATION, GESTION ETC.) OU (ET) EN MAXIMISANT LES REVENUS GENERES. LA CONTINUITE DU SERVICE ET LA CAPACITE DU RESEAU A FAIRE FACE AUX PANNES POUVANT AFFECTER SES ENTITES, SONT DES PROPRIETES ESSENTIELLES POUR UN GRAND OPERATEUR. LA THESE PRESENTEE DANS CE DOCUMENT A DONC POUR CADRE LE MONDE DES TELECOMMUNICATIONS, SES RESEAUX ET LEURS OPTIMISATION. ELLE A POUR OBJECTIF D'ILLUSTRER CE QUE LA THEORIE DES GRAPHES, LES PROBABILITES ELEMENTAIRES ET LA RECHERCHE OPERATIONNELLE PEUVENT APPORTER AUX PROBLEMES D'OPTIMISATION ET DE SECURISATION DES RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS. EN FAISANT ABSTRACTION DE LA GRANDE COMPLEXITE DES RESEAUX DE TELECOMMUNICATION, ON PEUT RESUMER L'OPTIMISATION DE RESEAUX SECURISES EN TROIS POINTS INTERDEPENDANTS : LA DETERMINATION DE LA TOPOLOGIE DU RESEAU, LE DIMENSIONNEMENT DE SES RESSOURCES ET LE ROUTAGE DES DEMANDES DE TRAFIC. POUR ETUDIER CES TROIS POINTS, NOUS AVONS TOUT D'ABORD ETE AMENES A REALISER UN TRAVAIL PORTANT SUR LES GRAPHES QUI A PERMIS DE DEMONTRER PLUSIEURS NOUVEAUX RESULTATS THEORIQUES AYANT DES APPLICATIONS IMMEDIATES POUR LA MODELISATION DES TOPOLOGIES DES RESEAUX SECURISES. ENSUITE, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A PLUSIEURS PROBLEMES DE DIMENSIONNEMENT EN FONCTION DES ALGORITHMES DE ROUTAGE ET DES RESEAUX ETUDIES (IP, ATM ETC.). PLUSIEURS PROBLEMES D'OPTIMISATION ONT AINSI ETE RESOLUS PARTIELLEMENT OU COMPLETEMENT DANS CETTE THESE.
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Il existe de nombreuses méthodes d'optimisation du routage réseau en général. Dans cette thèse nous nous intéressons au développement d'algorithmes distribués permettant une stabilisation, au sens de Nash, des flux réseaux. Nous rappelons tout d'abord brièvement le contexte général d'Internet aujourd'hui et quelques notions de théorie des jeux. Nous présentons un jeu de tarification simple à deux joueurs, que la méthode des joueurs fictifs permet de faire converger. Puis nous présentons un jeu de routage plus complexe, à n joueurs, basé sur le modèle de Wardrop, ainsi qu'un algorithme de comportement distribué qui permet au système de converger vers un équilibre de Wardrop (équilibre social). Ces équilibres sont confondus avec les équilibres de Nash dans le cas limite où un joueur représente une partie infinitésimale du trafic. Nous présentons ensuite un raffinement de notre représentation initiale du problème, qui permet une diminution de sa complexité, en terme de dimension des espaces de stratégies et de temps de calcul. Nous montrons qu'il s'agit d'une bonne heuristique d'approximation de la première méthode trop coûteuse, sa qualité dépend d'un unique paramètre. Enfin, nous concluons par la présentation de résultats de simulation qui montrent que notre méthode distribuée est effectivement capable d'apprendre les meilleurs équilibres du système.
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Cette thèse a pour objectif d'étudier le problème de la conception de réseaux sécurisés en vue de proposer des méthodes efficaces pour le résoudre de façon optimale. Notre tâche a consisté à déterminer simultanément la topologie et le dimensionnement du réseau, qui permettent de router un ensemble de demandes de trafic, y compris pour une famille prédéfinie de pannes (pannes simples d'arc, de nœud ou pannes multiples), pour un type de sécurisation donné (local, global, de bout en bout), et la nature des capacités des équipements (modulaire ou non). Il a fallu résoudre des problèmes combinatoires en nombres entiers difficiles tels que le choix des arcs et leurs dimensionnements, et des problèmes apparentés aux multiflots comme l'écoulement de la demande. L'introduction de contraintes de sécurisation augmente encore la difficulté. Ceci est dû à la grande taille du problème induite par les nombreux états de pannes et leurs interactions avec le routage nominal.
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Cette thèse s'intéresse aux problématiques de routage dans les réseaux, notamment dans le graphe des systèmes autonomes (AS) d'Internet. Nous cherchons d'une part à mieux comprendre les propriétés du graphe de l'Internet qui sont utiles dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. D'autre part, nous cherchons à évaluer par simulation les performances de ces paradigmes. La première partie de mes travaux porte sur l'étude d'une propriété́ métrique, l'hyperbolicité́ selon Gromov, utilisée dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. Je présente dans un premier temps une nouvelle approche pour le calcul de l'hyperbolicité́ d'un graphe utilisant une décomposition du graphe par les cliques-séparatrices et la notion de paires éloignées. Je propose ensuite un nouvel algorithme pour le calcul de l'hyperbolicité́ qui, combiné avec la méthode de décomposition par les cliques-séparatrices, permet son calcul sur des graphes composés de 58 000 sommets en quelques heures. La deuxième partie de mes travaux porte sur le développement de DRMSim, une nouvelle plate-forme de simulation de modèles de routage dynamiques. Celle-ci permet l'évaluation des performances des schémas de routage et leur comparaison au protocole de référence, le protocole de routeur frontière, BGP. DRMSim a permis l'étude par simulation de différents schémas de routage compact sur des topologies à O(10k) nœuds. Je détaille l'architecture de DRMSim et quelques exemples d'utilisation. Puis, je présente une étude réalisée en vue de développer une version parallèle et distribuée de DRMSim dans le cadre de la simulation de BGP.
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Le présent rapport fournit plusieurs extensions des protocoles de réseau ad hoc et leurs évaluations, qui permettent d'augmenter la performance, de dimensionner la taille des réseaux et d'intégrer les réseaux ad hoc dans l'Internet : Premièrement, ce rapport présente plusieurs outils de logiciel qui permettent d'étudier des protocoles de routage sans modifications, implémentés en Java, dans le simulator de réseaux NS2. Deuxièmement, ce rapport fournit une discussion architecturale des réseaux ad hoc, qui explique les problèmes de la configuration automatique des adresses IP (nommé autoconfiguration) des routeurs ad hoc. Ensuite, le rapport présente un modèle architectural pour des réseaux ad hoc qui est compatible avec l'Internet. Un protocole d'autoconfiguration, basé sur le modèle architectural proposé, est spécifié, et ses propriétés sont formellement vérifiées au moyen de Model Checking. Troisièmement, plusieurs extensions du protocole de routage des réseaux ad hoc OLSRv2 sont présentées : La performance du protocole est augmentée d'ordre de grandeur en utilisant un algorithme dynamique pour calculer les plus courts chemins. Une autre optimisation proposée est un framework basé sur SNMP pour gérer et contrôler des objets liés à la performance sur des routeurs tournant OLSRv2. Une extension d'OLSRv2 est présentée dans laquelle des paquets sont retransmis ultérieurement lorsque les destinations sont indisponibles temporairement, au lieu de les rejeter. Cette extension mène à un taux de remis considérablement plus élevé que OLSRv2 par défaut dans certains scenarios. Ce rapport présente alors une analyse des menaces de sécurité pour OLSRv2, suivie par la spécification d'un mécanisme de contrôle d'accès pour OLSRv2, qui empêche nombre de ces attaques. Quatrièmement, ce rapport explore le dimensionnement des réseaux de capteurs sans fil, et évalue un protocole de routage des réseaux de capteurs, nommé RPL, spécifié par l'IETF en 2011. En outre, étant donné que RPL ne contient pas de mécanisme de broadcast efficace, plusieurs mécanismes de broadcast optimisés dans RPL sont présentés et comparés.
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Les réseaux IP sont devenus des systèmes réellement critiques, l'interruption du service fourni par le réseau ou même une dégradation significative de la qualité de service étant de moins en moins tolérables. Une nouvelle approche de l'ingénierie des réseaux devient des lors nécessaire, pour concevoir, planifier et contrôler les architectures IP sur la base des informations de supervision. Nos contributions a cette nouvelle approche portent sur l'estimation du trafic a partir des mesures de charges SNMP, sur l'optimisation des métriques de routage IP et sur le dimensionnement d'infrastructures. Les modèles et algorithmes développés prennent en compte de nombreuses contraintes technologiques dans le but de fournir des solutions opérationnelles.
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LES PROBLEMES D'OPTIMISATION DES RESEAUX FONT PARTIE DES GRANDES AXES DE LA RECHERCHE EN TELECOMMUNICATIONS. ON DISTINGUE LES PROBLEMES DE DIMENSIONNEMENT, DE ROUTAGE, DE REROUTAGE, ET DE PLANIFICATION DE LA RESERVE. NOTRE TRAVAIL DE THESE, QUI SE SITUE DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION DU CNET AVEC L'UTC, A PORTE SUR DES ETUDES POUR LE REROUTAGE. SON OBJECTIF DE BASE ETAIT LE DEVELOPPEMENT D'OUTILS PERFORMANTS POUR LA RECONFIGURATION DES RESEAUX EN TEMPS-REEL DANS LE CAS DE GROSSES PANNES DANS UN RESEAU DE TRANSMISSION. DE TELLES PANNES PEUVENT CONSIDERABLEMENT PENALISER LA QUALITE DE SERVICE (QS), SI UNE RECONFIGURATION RAPIDE DU RESEAU N'EST PAS ENGAGEE. TOUT AU LONG DE CETTE THESE NOUS AVONS CONSIDERE LE CAS DU REROUTAGE DISTRIBUE POUR LES RESEAUX DE TRANSMISSION, NOUS AVONS PROPOSE DEUX NOUVEAUX ALGORITHMES DE REROUTAGE DISTRIBUES. LE PREMIER ALGORITHME DEVELOPPE, EST BASE SUR L'UTILISATION DE CHEMINS PREDETERMINES. CECI DONNE UNE METHODE DE REROUTAGE HYBRIDE. EN EFFET, SON ASPECT PRECALCULE RESIDE DANS LA FACON DONT LES CHEMINS DE RESTAURATION SONT TROUVES, ET SON ASPECT DISTRIBUE SE CONCRETISE DANS LE DEROULEMENT DYNAMIQUE DU REROUTAGE. CONCU SUR UNE TOUTE AUTRE IDEE, LE DEUXIEME ALGORITHME UTILISE DES CHEMINS DE RESTAURATION CALCULES EN TEMPS-REEL. LE NOEUD RESPONSABLE DU REROUTAGE CALCULE LES CHEMINS CANDIDATS EN SE BASANT SUR SA PROPRE VISION DU RESEAU. REMARQUONS QUE LA VISION DES NOEUDS SUR LE RESEAU EVOLUE EN FONCTION DES INFORMATIONS APPORTEES PAR LES MESSAGES, CE QUI PERMET UN CALCUL FIABLE DES CHEMINS DE RESTAURATION. L'ETUDE THEORIQUE DE CES ALGORITHMES A ETE SUIVIE D'UN TRAVAIL INFORMATIQUE IMPORTANT. NOUS PRESENTONS LES RESULTATS OBTENUS PAR LA SIMULATION (EN C) DE NOS ALGORITHMES DE REROUTAGE ET LES COMPARONS AVEC CEUX OBTENUS PAR LES ALGORITHMES DE LA LITTERATURE, CE QUI DEMONTRE LA SUPERIORITE DE NOS ALGORITHMES. ENFIN, NOUS AVONS CONSIDERE LE PROBLEME DU SURDIMENSIONNEMENT DES RESEAUX SDH, QUI SE POSE GENERALEMENT COMME UN PLNE. NOUS AVONS CONCU ET DEVELOPPE UNE APPROCHE QUI UTILISE LES RESULTATS DU PROBLEME RELAXE (PL) POUR OBTENIR UNE SOLUTION EN NOMBRES ENTIERS PROCHE DE L'OPTIMUM.
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La forte variabilité des trafics est devenue l'un des problèmes majeurs auxquels doivent faire face les gestionnaires d'infrastructures réseau. Dans ces conditions, l'optimisation du routage des flux en se basant uniquement sur une matrice de trafic moyenne estimée en heure de pointe n'est plus pertinente. Les travaux conduits dans cette thèse visent la conception de méthodes d'optimisation dynamiques du routage, adaptant en temps réel les routes utilisées par les flux aux conditions de trafic dans le réseau.Nous étudions tout d'abord le problème d'optimisation des poids OSPF pour le routage intra-domaine dans les réseaux IP, où le trafic est routé le long de plus courts chemins, en fonction des poids des liens. Nous proposons une approche en ligne permettant de reconfigurer dynamiquement les poids OSPF, et donc les routes utilisées, pour répondre aux variations observées du trafic et réduire ainsi le taux de congestion du réseau. L'approche proposée repose sur l'estimation robuste des demandes en trafic des flux à partir de mesures SNMP sur la charge des liens. Les résultats expérimentaux, aussi bien sur des trafics simulés que réels, montrent que le taux de congestion du réseau peut être significativement réduit par rapport à une configuration statique.Dans la même optique, nous nous intéressons également à l'optimisation des réseaux MPLS, qui permettent de gérer l'utilisation des ressources disponibles en affectant un chemin spécifique à chaque LSP. Nous proposons un algorithme inspiré de la théorie des jeux pour déterminer le placement des LSP optimisant un critère de performance non linéaire. Nous établissons la convergence de cet algorithme et obtenons des bornes sur son facteur d'approximation pour plusieurs fonctions de coût. L'intérêt principal de cette technique étant d'offrir des solutions de bonne qualité en des temps de calcul extrêmement réduits, nous étudions son utilisation pour la reconfiguration dynamique du placement des LSP.La dernière partie de cette thèse est consacrée à la conception et au développement d'une solution logicielle permettant le déploiement d'un réseau overlay auto-guérissant et auto-optimisant entre différentes plateformes de cloud computing. La solution est conçue pour ne nécessiter aucun changement des applications. En mesurant régulièrement la qualité des liens Internet entre les centres de données, elle permet de détecter rapidement la panne d'une route IP et de basculer le trafic sur un chemin de secours. Elle permet également de découvrir dynamiquement les chemins dans le réseau overlay qui optimisent une métrique de routage spécifique à l'application. Nous décrivons l'architecture et l'implémentation du système, ainsi que les expériences réalisées à la fois en émulation et sur une plateforme réelle composée de plusieurs centres de données situés dans différents pays.
Author: Matthieu Rombaut
Author: Walid Ben Ameur
Author: Octave Boussaton
Author: 
Author: Aurélien Lancin
Author: Ulrich Herberg
Author: Cédric Fortuny
Author: Sergio Beker
Author: Dritan Nace
Author: Josselin Vallet