Gestion de la mobilité pour l'internet du futur centré autour de l'information

L'Internet d'aujourd'hui a traversé série de changements évolutionnaires dans les quarante ou cinquante dernières années. Il a été conçu pour un réseau avec des nœuds fixes. Au début, le modèle de communication de l'Internet a été basé sur le réseau téléphonique (considéré comme 1er Génération Internet). Plus tard, il a été mis à jour comme un modèle client-serveur où la communication des systèmes d'échanger des données sur des liaisons dédiées. Cette 2ème génération Internet, au cours des années, a été contestée par de nombreux problèmes tels que la congestion du réseau, panne de chemin, les attaques DOS, gestion de la mobilité pour les réseaux sans fil, etc. Les utilisateurs d'Internet recherchent toujours des informations, indépendamment de la localisation (nœud ou serveur) où il se trouve ou stockées. Cette approche est la base d'une architecture où l'information est considérée comme l'unité primaire. Ces réseaux, en général, sont appelés en tant que Network of Information (NetInf), où l'information prend une position centrée remplaçant l'approche centrée sur nœud comme dans l'Internet aujourd'hui. Les problèmes rencontrés par l'Internet aujourd hui, mentionné ci-dessus, peuvent être traitées avec une approche unificatrice en mettant l'information au centre de l'architecture du réseau. À l'échelle mondiale, cette conception de l'architecture réseau est nommée Future Information Centric Internet . En parallèle, l'utilisation de l'Internet mobile a été augmentée durant la dernière décennie. Il a été environ 1,2 milliard abonnements de mobile broad band pour 2,4 milliards d utilisateurs d'Internet en 2011. En raison d augmentation de l'efficacité spectrale et ubiquitaire disponibilité de la connectivité cellulaire, la mobilité et la connectivité transparente est désormais considérée comme des produits de base la vie quotidienne. Néanmoins, en cas d'Internet, les solutions de mobilité basées sur IP ne peuvent pas rattraper son retard dans la performance avec l'évolution rapide des réseaux cellulaires. Par conséquent, l'un des principaux objectifs pour l'internet du futur est de concevoir des systèmes de gestion de mobilité qui permettent de surmonter les problèmes dans les réseaux sans fil tels que handover et la gestion de la localisation, multihoming, sécurité, etc. Dans cette thèse, nous avons proposé une solution de gestion de mobilité dans les réseaux sans fil dans le cadre du Information Centric Networking (ICN) en général et dans le contexte ne NetInf en particulier. NetInf est une architecture du Futur Internet basée sur le concept du ICN. Nous proposons un nœud mobile qui s appelle NetInf Mobile Node (NetInf MN). L'architecture de ce nœud est compatible avec l'architecture d'Internet basée sur TCP/TP. Cette conception de l'architecture travaille en collaboration avec Central Control Unit (CCU) pour améliorer les performances en cas de handover dans les réseaux sans fil. La Virtual Node Layer (VNL) algorithme explique comment les différents modules de NetInf MN et des unités CCU travaillé ensemble. La modèle mathématique basé sur Théorie de Jeu et Renforcement Learning (CODIPAS-RL) montre comment handover et data relaying sont géré dans les réseaux sans fil. Les résultats des simulations montrent que le modèle proposé réalise à la fois de Nash et de Stackelberg équilibres alors que le CODIPAS-RL régime atteint un optimum global. Enfin, comme un exemple de cas d'utilisation de l'architecture NetInf, nous proposons le NetInf Email Service qui ne requiert pas des serveurs et ports dédiés contrairement au service e-mail existante. L'utilisation de clés asymétriques comme l'ID de l'utilisateur est la caractéristique unique proposée pour ce service. Le NetInf Email service architecture présenté, explique comment différents éléments architecturaux travail ensemble. Nous discuter des défis différents et des besoins relatifs à ce service. Le prototype développé pour NetInf sera utilisée pour la mise en œuvre de ce serviceThe contemporary Internet ecosystem today has gone through series of evolutionary changes during the last forty or fifty years. Though it was designed as a network with fixed nodes, it has scaled well enough with the development of new technologies both in fixed and wireless networks. Initially, the communication model of the Internet was based on the telephone network (and can be considered as the 1st Generation Internet). Later, its transition as a client-server model made it a network where communication systems exchange data over dedicated links. This 2nd Generation Internet, over the years, has been challenged by many problems and issues such as network congestion, path failure, DOS attacks, mobility issues for wireless networks, etc. The Internet users always look for some information, irrespectively where it is located or stored. This approach is the basic building block for a network architecture where information is considered as the premier entity. Such networks, in general, are termed as Information Centric Network (ICN), where information takes centric position superseding the node centric approach like in the current Internet. The problems faced by the current Internet architecture, mentioned above, can be handled with a unifying approach by putting the information at the centre of the network architecture. On a global scale, this network architecture design is termed as the Future Information Centric Internet. Similarly, Mobile Internet usage has increased overwhelmingly in the last decade. There has been an estimated 1.2 billion mobile broad-band subscriptions for 2.4 billion Internet users in 2011. Because of the increased spectrum efficiency and ubiquitous availability of cellular connectivity, the seamless mobility and connectivity is now considered as daily life commodity. However, in the case of the Internet, IP based mobility solutions cannot catch up in performance with the fast evolution of cellular networks. Therefore, one of the primary goals for the Future Internet is the design of mobility management schemes that overcome the issues in wireless networks such as handover and location management, multihoming, security, etc. In this thesis, we have proposed a mobility management solution in wireless networks in the context of ICN in general and in the context of Network of Information (NetInf) in particular. NetInf is ICN-based Future Internet architecture. We propose a NetInf Mobile Node (NetInf MN) architecture which is backward compatible with the current Internet architecture as well. This cross architecture design for mobility support works closely with Central Control Unit (CCU) (network entity) for improved performance in case of handover management in wireless networks. The Virtual Node Layer (VNL) algorithm explains how different modules of NetInf MN and CCU units work together. The game theoretical and Reinforcement Learning (CODIPAS-RL) scheme based mathematical model shows how handover management and data relaying in the wireless networks can increase the network coverage through cooperative diversity. Simulation results show that the proposed model achieves both Nash and Stackelberg equilibria where as the selected CODIPAS-RL scheme reaches global optimum. Finally, as a use case example of NetInf architecture, we propose the NetInf Email service that does not require dedicated servers or dedicated port unlike the current email service. The use of asymmetric keys as user's ID is the unique feature proposed for this service. The NetInf email service architecture framework presented, explains how different architectural components work together. We discuss different challenges and requirements related to this service. The prototype developed for the Network of Information will be used for the implementation of this serviceEVRY-INT (912282302) / SudocSudocFranceF

Virtualization of network I/O on modern operating systems

Network I/O of modern operating systems is incomplete. In this networkage, users and their applications are still unable to control theirown traffic, even on their local host. Network I/O is a sharedresource of a host machine, and traditionally, to address problemswith a shared resource, system research has virtualized the resource.Therefore, it is reasonable to ask if the virtualization can providesolutions to problems in network I/O of modern operating systems, inthe same way as the other components of computer systems, such asmemory and CPU. With the aim of establishing the virtualization ofnetwork I/O as a design principle of operating systems, thisdissertation first presents a virtualization model, hierarchicalvirtualization of network interface. Systematic evaluation illustratesthat the virtualization model possesses desirable properties forvirtualization of network I/O, namely flexible control granularity,resource protection, partitioning of resource consumption, properaccess control and generality as a control model. The implementedprototype exhibits practical performance with expected functionality,and allowed flexible and dynamic network control by users andapplications, unlike existing systems designed solely for systemadministrators. However, because the implementation was hardcoded inkernel source code, the prototype was not perfect in its functionalcoverage and flexibility. Accordingly, this dissertation investigatedhow to decouple OS kernels and packet processing code throughvirtualization, and studied three degrees of code virtualization,namely, limited virtualization, partial virtualization, and completevirtualization. In this process, a novel programming model waspresented, based on embedded Java technology, and the prototypeimplementation exhibited the following characteristics, which aredesirable for network code virtualization. First, users program inJava to carry out safe and simple programming for packetprocessing. Second, anyone, even untrusted applications, can performinjection of packet processing code in the kernel, due to isolation ofcode execution. Third, the prototype implementation empirically provedthat such a virtualization does not jeopardize system performance.These cases illustrate advantages of virtualization, and suggest thatthe hierarchical virtualization of network interfaces can be aneffective solution to problems in network I/O of modern operatingsystems, both in the control model and in implementation

A proposal for secured, efficient and scalable layer 2 network virtualisation mechanism

El contenidos de los capítulos 3 y 4 está sujeto a confidencialidad. 291 p.La Internet del Futuro ha emergido como un esfuerzo investigador para superar estas limitaciones identificadas en la actual Internet. Para ello es necesario investigar en arquitecturas y soluciones novedosas (evolutivas o rompedoras), y las plataformas de experimentación surgen para proporcionar un entorno realista para validar estas nuevas propuestas a gran escala.Debido a la necesidad de compartir la misma infraestructura y recursos para testear simultáneamente diversas propuestas de red, la virtualización de red es la clave del éxito. Se propone una nueva taxonomía para poder analizar y comparar las diferentes propuestas. Se identifican tres tipos: el Nodo Virtual (vNode), la Virtualización posibilitada por SDN (SDNeV) y el overlay.Además, se presentan las plataformas experimentales más relevantes, con un foco especial en la forma en la que cada una de ellas permite la investigación en propuestas de red, las cuales no cumplen todos estos requisitos impuestos: aislamiento, seguridad, flexibilidad, escalabilidad, estabilidad, transparencia, soporte para la investigación en propuestas de red. Por lo tanto, una nueva plataforma de experimentación ortogonal a la experimentación es necesaria.Las principales contribuciones de esta tesis, sustentadas sobre tecnología SDN y NFV, son también los elementos clave para construir la plataforma de experimentación: la Virtualización de Red basada en Prefijos de Nivel 2 (Layer 2 Prefix-based Network Virtualisation, L2PNV), un Protocolo para la Configuración de Direcciones MAC (MAC Address Configuration Protocol, MACP), y un sistema de Control de Acceso a Red basado en Flujos (Flow-based Network Access Control, FlowNAC).Como resultado, se ha desplegado en la Universidad del Pais Vasco (UPV/EHU) una nueva plataforma experimental, la Plataforma Activada por OpenFlow de EHU (EHU OpenFlow Enabled Facility, EHU-OEF), para experimentar y validar estas propuestas realizadas

A proposal for secured, efficient and scalable layer 2 network virtualisation mechanism

El contenidos de los capítulos 3 y 4 está sujeto a confidencialidad. 291 p.La Internet del Futuro ha emergido como un esfuerzo investigador para superar estas limitaciones identificadas en la actual Internet. Para ello es necesario investigar en arquitecturas y soluciones novedosas (evolutivas o rompedoras), y las plataformas de experimentación surgen para proporcionar un entorno realista para validar estas nuevas propuestas a gran escala.Debido a la necesidad de compartir la misma infraestructura y recursos para testear simultáneamente diversas propuestas de red, la virtualización de red es la clave del éxito. Se propone una nueva taxonomía para poder analizar y comparar las diferentes propuestas. Se identifican tres tipos: el Nodo Virtual (vNode), la Virtualización posibilitada por SDN (SDNeV) y el overlay.Además, se presentan las plataformas experimentales más relevantes, con un foco especial en la forma en la que cada una de ellas permite la investigación en propuestas de red, las cuales no cumplen todos estos requisitos impuestos: aislamiento, seguridad, flexibilidad, escalabilidad, estabilidad, transparencia, soporte para la investigación en propuestas de red. Por lo tanto, una nueva plataforma de experimentación ortogonal a la experimentación es necesaria.Las principales contribuciones de esta tesis, sustentadas sobre tecnología SDN y NFV, son también los elementos clave para construir la plataforma de experimentación: la Virtualización de Red basada en Prefijos de Nivel 2 (Layer 2 Prefix-based Network Virtualisation, L2PNV), un Protocolo para la Configuración de Direcciones MAC (MAC Address Configuration Protocol, MACP), y un sistema de Control de Acceso a Red basado en Flujos (Flow-based Network Access Control, FlowNAC).Como resultado, se ha desplegado en la Universidad del Pais Vasco (UPV/EHU) una nueva plataforma experimental, la Plataforma Activada por OpenFlow de EHU (EHU OpenFlow Enabled Facility, EHU-OEF), para experimentar y validar estas propuestas realizadas

Hybrid SDN Evolution: A Comprehensive Survey of the State-of-the-Art

Software-Defined Networking (SDN) is an evolutionary networking paradigm which has been adopted by large network and cloud providers, among which are Tech Giants. However, embracing a new and futuristic paradigm as an alternative to well-established and mature legacy networking paradigm requires a lot of time along with considerable financial resources and technical expertise. Consequently, many enterprises can not afford it. A compromise solution then is a hybrid networking environment (a.k.a. Hybrid SDN (hSDN)) in which SDN functionalities are leveraged while existing traditional network infrastructures are acknowledged. Recently, hSDN has been seen as a viable networking solution for a diverse range of businesses and organizations. Accordingly, the body of literature on hSDN research has improved remarkably. On this account, we present this paper as a comprehensive state-of-the-art survey which expands upon hSDN from many different perspectives