Réseaux ad hoc : système d'adressage et méthodes d'accessibilité aux données

RÉSUMÉ Au cours de la dernière décennie, un nouveau type de réseaux sans fil a suscité un grand intérêt dans la communauté scientifique: ce sont les réseaux ad hoc. Ils existent sous la variante des réseaux mobiles ad hoc (MANET), et des réseaux de capteurs sans fil (RCSF). Les réseaux mobiles ad hoc sont constitués de noeuds mobiles qui communiquent les uns avec les autres sans l‘aide d‘une d'infrastructure centralisée. Les noeuds se déplacent librement et sont soumis à des déconnexions fréquentes en raison de l'instabilité des liens. Cela a pour conséquence de diminuer l'accessibilité aux données, et de modifier la façon dont les données sont partagées dans le réseau. Comparable aux réseaux MANET, un RCSF est composé d'un ensemble d'unités de traitements embarquées, appelées capteurs, communiquant via des liens sans fil et dont la fonction principale est la collecte de paramètres relatifs à l'environnement qui les entoure, telles que la température, la pression, ou la présence d'objets. Les RCSF diffèrent des MANET de par le déploiement à grande échelle des noeuds, et trouvent leur application dans diverses activités de la société, tels les processus industriels, les applications militaires de surveillance, l'observation et le suivi d'habitat, etc. Lorsqu‘un grand nombre de capteurs sont déployés avec des dispositifs d'actionnement appelés acteurs, le RCSF devient un réseau de capteurs et d‘acteurs sans fil (RCASF). Dans une telle situation, les capteurs collaborent pour la détection des phénomènes physiques et rapportent les données afférentes aux acteurs qui les traitent et initient les actions appropriées. De nombreux travaux dans les RCSF supposent l'existence d'adresses et d'infrastructures de routage pour valider leurs propositions. Cependant, l‘allocation d‘adresses et le routage des données liées aux événements détectés dans ces réseaux restent des défis entiers, en particulier à cause du nombre élevé de capteurs et des ressources limitées dont ils disposent. Dans cette thèse, nous abordons le problème de l'accessibilité aux données dans les MANET, et les mécanismes d‘adressage et de routage dans les RCSF de grande taille.----------ABSTRACT During the last decade, a new type of wireless networks has stirred up great interest within the scientific community: there are ad hoc networks. They exist as mobile ad hoc networks (MANET), and wireless sensor (WSN). The mobile ad hoc networks consist of mobile nodes that communicate with each other without using a centralized infrastructure. The nodes move freely and are subject to frequent disconnections due to links instability. This has the effect of reducing data accessibility, and change the way data are shared across the network. Similar MANET networks, a WSN consists of a set of embedded processing units called sensors that communicate with each other via wireless links. Their main function is the collection of parameters relating to the environment around them, such as temperature, pressure, motion, video, etc. WSNs differ from the MANETs due to the large scale deployment of nodes, and are expected to have many applications in various fields, such as industrial processes, military surveillance, observation and monitoring of habitat, etc. When a large number of sensors which are resource-impoverished nodes are deployed with powerful actuation devices, the WSN becomes a Wireless Sensor and Actor Network (WSAN). In such a situation, the collaborative operation of sensors enables the distributed sensing of a physical phenomenon, while actors collect and process sensor data to perform appropriate action. Numerous works in WSN assumes the existence of addresses and routing infrastructure to validate their proposals. However, assigning addresses and delivering detected events remains highly challenging, specifically due to the sheer number of nodes. In this thesis, we address the problem of data accessibility in MANET, and that of addressing and routing in large scale WSN. This involves techniques such as data caching and replication to prevent the deterioration of data accessibility. The addressing system in WSN includes a distributed address allocation scheme and a routing infrastructure for both actors and sensors. Moreover, with the birth of the multimedia sensors, the traffic may be mixed with time sensitive packets and reliability-demanding packets. For that purpose, we also address the problem of providing quality of service (QoS) in the routing infrastructure for WSN

Cooperative Data Backup for Mobile Devices

Les dispositifs informatiques mobiles tels que les ordinateurs portables, assistants personnels et téléphones portables sont de plus en plus utilisés. Cependant, bien qu'ils soient utilisés dans des contextes où ils sont sujets à des endommagements, à la perte, voire au vol, peu de mécanismes permettent d'éviter la perte des données qui y sont stockées. Dans cette thèse, nous proposons un service de sauvegarde de données coopératif pour répondre à ce problème. Cette approche tire parti de communications spontanées entre de tels dispositifs, chaque dispositif stockant une partie des données des dispositifs rencontrés. Une étude analytique des gains de cette approche en termes de sûreté de fonctionnement est proposée. Nous étudions également des mécanismes de stockage réparti adaptés. Les problèmes de coopération entre individus mutuellement suspicieux sont également abordés. Enfin, nous décrivons notre mise en oeuvre du service de sauvegarde coopérative. ABSTRACT : Mobile devices such as laptops, PDAs and cell phones are increasingly relied on but are used in contexts that put them at risk of physical damage, loss or theft. However, few mechanisms are available to reduce the risk of losing the data stored on these devices. In this dissertation, we try to address this concern by designing a cooperative backup service for mobile devices. The service leverages encounters and spontaneous interactions among participating devices, such that each device stores data on behalf of other devices. We first provide an analytical evaluation of the dependability gains of the proposed service. Distributed storage mechanisms are explored and evaluated. Security concerns arising from thecooperation among mutually suspicious principals are identified, and core mechanisms are proposed to allow them to be addressed. Finally, we present our prototype implementation of the cooperative backup servic

Comparaison des Modèles et Architectures pour un Accès Mobile Restreint et Local au Web de Données: Un état de l’art des architectures et solutions envisageables

This document presents a survey prior to a thesis project, which aims to propose solutions allowing local and restricted access to the Web of data. We have explored several relevant mechanisms proposed in the literature, dedicated to various problems and likely to constitute important points for our future contributions. Since our main objective is to offer tools dedicated to mobility situations in environments where internet access is unreliable, we were particularly interested in comparing approaches (P2P, DHT, etc.) allowing to realize a particular fog/edge computing scenario which is restricted and local mobile access to contextually relevant and shared related data. In this context, we have focused some of our research on so-called gossip protocols (or epidemic protocols) that are well suited to the dynamic nature of networks. The dynamic aspect of the peers also led us to consider the solutions that take into account the location of the peers in order to improve the quality of the services offered.In addition, we looked at solutions dealing with semantic heterogeneity in peer-to-peer environments, including ontology alignment mechanisms that allow us to fully benefit from the power of peer-to-peer systems without imposing the use of a common ontology to all peers.Data replication and caching can be an important alternative to accessing remote sources; we have devoted the last part of this document to solutions based on these mechanisms to supply a local access to data.Ce document présente un état de l'art préalable à un projet de thèse qui vise à proposer des solutions permettant un accès local et restreint au Web de données. Nous avons exploré plusieurs mécanismes pertinents proposés dans la littérature, dédiés à des problématiques différentes et pouvant constituer des points importants pour nos futures contributions. Notre objectif principal étant de proposer des outils dédiés à des situations de mobilité dans des environnements ou l’accès internet est peu fiable, nous nous sommes intéressés particulièrement à comparer des approches (P2P, DHT, etc.) permettant de réaliser un scénario de fog/edge computing particulier qui est l'accès mobile restreint et local à des données liées contextuellement pertinentes et partagées. Dans cette optique, nous avons focalisé une partie de nos recherches bibliographiques sur les protocoles dits de « gossip » (ou protocoles épidémiques) qui s’avèrent bien adaptés au caractère dynamique des réseaux. L'aspect dynamique des pairs nous a aussi amené à considérer des solutions qui prennent en compte la localisation des pairs pour améliorer la qualité des services offerts.Nous regardons de plus dans ce document, des solutions traitant de l’hétérogénéité sémantique dans des environnements pair-à-pair, notamment des mécanismes d’alignements d’ontologies qui permettent de profiter pleinement de la puissance des systèmes pair-à-pair sans imposer l’utilisation d’une ontologie commune à tous les pairs.La réplication et le cache de données pouvant constituer une alternative importante à l’accès à des sources distantes, nous avons consacré la dernière partie de ce document aux solutions reposant sur ces mécanismes et offrant ainsi un accès local aux données

La dissémination de contenus dans les réseaux véhiculaires

Les réseaux véhiculaires constituent une catégorie de réseaux sans fil mobiles à part entière et présentent l'originalité de permettre aux véhicules de communiquer les uns avec les autres mais aussi avec l'infrastructure quand elle existe. L'apparition des réseaux véhiculaires s'est accompagnée de l'apparition d'une myriade et variété d'applications potentielles allant de la sécurité à la gestion du trafic routier en passant par les applications de divertissement et de confort des usagers de la route. Ces applications ont suscité beaucoup d'intérêt de la part des chercheurs, des constructeurs des automobiles et des opérateurs des télécommunications. Les applications d'information et de divertissement, pour lesquelles une grande quantité de contenus peut exister, exigent que les contenus engendrés soient propagés au travers des véhicules et/ou de l'infrastructure jusqu'à atteindre les utilisateurs intéressés tout en respectant les durées de vie potentiellement limitées des contenus. La dissémination de contenus pour ce type d'applications reste un défi majeur en raison de plusieurs facteurs tels que la présence de beaucoup de contenus, la connectivité très intermittente mais encore les intérêts potentiellement hétérogènes des utilisateurs. C'est à cette thématique que nous sommes intéressés dans cette thèse; Tout d'abord, nous nous proposons une nouvelle métrique qui calcule l'utilité apportée aux utilisateurs. Elle permet de mesurer leur satisfaction par rapport aux contenus reçus. Nous la jugeons nécessaire pour évaluer les performances d'une approche de dissémination pour les applications de confort par opposition à des applications de sécurité routière. Dans un deuxième temps, nous nous concentrons sur le développement d'un nouveau protocole de dissémination, appelé I-PICK, et d'une solution de sélection des nœuds relais, appelé I-SEND, pour disséminer les contenus d'information et de divertissement en tenant compte des préférences des utilisateurs par rapport aux contenus reçus. Notre proposition est fondée sur l'échange de messages périodiques permettant l'estimation des durées de contacts et la connaissance des préférences des utilisateurs. Ces informations sont ensuite utilisées, dans un premier temps, pour effectuer un ordonnancement efficace des contenus lors de la dissémination puis choisir les relais permettant de maximiser l'utilité des utilisateurs par rapport aux contenus reçus dans un environnement caractérisé par des faibles durées de communication. Au travers de simulations nous confirmons l'efficacité de notre approche. Pour conforter le fonctionnement de nos mécanismes, nous avons implanté dans un environnement réel nos propositions I-PICK et I-SEND. Au travers d'un scénario simple, nous avons mis en évidence des risques liés à l'hétérogénéité des machines ou bien encore la difficulté du paramétrage des temporisations. Ces premiers résultats positifs montrent l'intérêt de notre technique et ouvre des pistes d'amélioration. Notre dernière contribution concerne des mécanismes de réduction du trafic cellulaire à l'aide des communications opportunistes entre les véhicules. Quand un contenu est disponible auprès d'un serveur de contenus accessible par le réseau cellulaire, il est nécessaire de proposer une méthode efficace de sélection des sources initiales qui seront choisies pour télécharger puis disséminer les contenus. Nous optons pour une solution qui pourrait reposer sur technologie SDN ainsi que sur des communications opportunistes et qui permet de choisir les sources en tant que nœuds pouvant produire un maximum d'utilité en propageant les contenus

Mobilité et bases de données : Etat de l'art et perspectives: 1ère partie. Action spécifique CNRS « Mobilité/Accès aux données »

National audienceThis paper is the result of the collective work done within the CNRS specific action Mobility/Data access with seven french laboratories IMAG-LSR, INT-Evry, LIP6, LORIA, PRiSM, EPFL, LIRMM . All pursuiving research in mobile computing and mobile databases. The action started in October 2001 for an initial period of one year. The activities and results of this action are available online at [AS_BDMobile]. The objective of this paper is to review the state of progress in mobile databases and identify major research directions. However, the research domain is so broad that we cannot pretend to be exhaustive. First, we propose a classification of mobile applications and a characterization of their execution environments. Then, we analyze the following issues: management of localization data, data access models, copy consistency and synchronization, management of embedded data, data confidentiality, and adaptability of software infrastructures to mobility and disconnection. For editorial reasons, this paper is published as a chronicle with two parts of equal importance.Ce document est le résultat d'un travail collectif réalisé par les membres de l'action spécifique CNRS « Mobilité/Accès aux données ». Il fait le point sur l'état d'avancement des travaux réalisés dans le domaine des bases de données mobiles et identifie quelques orientations de recherche jugées particulièrement pertinentes. Compte tenu de la largeur du domaine, ce document ne prétend cependant pas à l'exhaustivité. Après une classification des applications mobiles et une caractérisation de leur environnement d'exécution, les problématiques suivantes sont analysées : gestion des données de localisation, modèles d'accès aux données, cohérence des traitements et synchronisation de copies, gestion de données embarquées, confidentialité des données et enfin adaptabilité des infrastructures logicielles à la mobilité et à la déconnexion

Le code à effacement Mojette : Applications dans les réseaux et dans le Cloud

Dans ce travail, je présente l'intérêt du code correcteur à effacement Mojette pour des architectures de stockage distribuées tolérantes aux pannes. De manière générale, l'approche par code permet de réduire d'un facteur 2 le volume de données stockées par rapport à l'approche standard par réplication qui consiste à copier la donnée en autant de fois que l'on suppose de pannes. De manière spécifique, le code à effacement Mojette présente les performances requises pour la lecture et l'écriture de données chaudes i.e très régulièrement sollicitées. Ces performances en entrées/sorties permettent par exemple l'exécution de machines virtuelles sur des données distribuées par le système de fichier RozoFS. En outre, j'effectue un rappel de mes contributions dans le domaine des réseaux auto-organisés de type P2P et ad hoc mobile en présentant respectivement les protocoles P2PWeb et MP-OLSR. L'ensemble de ce travail est le fruit de 5 encadrements doctoraux et de 3 projets collaboratifs majeurs

Développement des nouveaux services pour les réseaux de télécommunications

Services des télécommunications. Définitions -- Définitions des interactions entre services -- La création de nouveaux services -- Les services télé -- avertisseur et SMS -- Le développement de nouveaux services -- Les réseaux intelligents -- Le cycle de vie de service -- Service Life Cycle (SLC) -- Interaction entre services -- détection et résolution -- L'utilisation de l'architecture WAP au développement des services -- Le service SMS dans le cadre de l'architecture WAP -- La présentation du service SMS -- Le concept de messagerie intelligent d'après NOKIA -- L'implantation actuelle du service et nouveaux défis : multicast, émulation du terminal, l'agenda d'affaires et considération de gestion de réseaux -- Les aspects concernant le multicast dans les réseaux sans fil -- Introduction à la problématique de communication de groupe -- Particularités du multicast dans Internet -- Particularités du multicast sans fil -- La spécification du service MSMS : (MS)2

Codage dans les réseaux

La fiabilité des transmissions est un des principaux problèmes qu’ont à résoudre les concepteurs de systèmes de communication. Parmi les mécanismes de fiabilité, les codes correcteurs d’erreurs permettent de protéger les données transmises de manière pro-active contre les erreurs de transmission. Historiquement, ces codes étaient principalement utilisés sur la couche physique. L’augmentation de la puissance des machines a permis de les intégrer sur les couches hautes des piles de protocoles de communication depuis le milieu des années 90. Cette intégration a ouvert de nouvelles problématiques de recherche. L’une d’entre elles est la conception de codes adaptés aux contraintes des systèmes dans lesquels ils sont intégrés. La première partie des travaux présentés dans ce mémoire concerne ce thème. Nous avons en particulier fait plusieurs propositions pour améliorer les vitesses de codage et de décodage en logiciel des codes MDS (dont les représentants les plus connus sont les codes de Reed- Solomon). Une RFC est en cours de publication à l’IETF sur ce sujet. Une modification de la structure de ces codes nous a permis de les adapter aux transmissions multimédia en introduisant des niveaux de protection variables entre les symboles d’un même mot de code. Enfin, en relâchant au maximum leur structure, nous avons construit un système de codage "à la volée" s’intégrant particulièrement bien dans des protocoles de communication classiques. La seconde thématique concerne la distribution des mécanismes de fiabilité et de la redondance sur les différentes couches protocolaires. Nous avons par exemple étudié la possibilité de laisser des paquets corrompus remonter les couches pour être corrigés ou simplement traités par les couches hautes. Lors de collaborations avec le CNES et Thalès Alénia Space, nous avons étudié le cas des transmissions multimédia de satellites vers des mobiles (SDMB et DVB-SH) en analysant les différentes solutions de distribution de la redondance sur les couches physique, liaison et les couches hautes. Différentes applications de ce travail ont débouché sur le dépôt de 2 brevets. Le dernier volet de nos recherches concerne les applications des codes à effacement. Nous avons présenté des contributions sur l’utilisation de codes à effacement dans les réseaux pairà-pair. En particulier, dès 2002, nous avons montré comment les codes permettaient d’accélérer les temps de téléchargement dans ce type de réseau. Nous avons aussi proposé une application particulière du codage réseau en montrant que cette technique peut réduire les bornes des délais de bout-en-bout des paquets dans des réseaux fournissant des garanties sur la qualité de service

Architectures de réseaux pour la délivrance de services à domicile

Avec l’omniprésence au quotidien du numérique et de l’informatique, de plus en plus d’utilisateurs souhaitent avoir accès à Internet et à leurs applications via n’importe quel périphérique, de n’importe où et n’importe quand. Les appareils domestiques intelligents se développant, les besoins d’échanger des données au domicile même se font de plus en plus sentir. C’est dans ce contexte, celui des services à domicile avec besoin d’interconnexion que se situe notre étude. Ce type de service est qualifié de Home Service (HS) alors que le réseau à domicile est nommé Home Network (HN). La problématique pour les opérateurs est alors de concevoir des architectures appropriées à l’interconnexion des HN de manière sécurisée tout en permettant un déploiement facile et à grande échelle. Dans la première étape, nous considérons la livraison de services sécurisés à travers un réseau de nouvelle génération (NGN) : IMS (IP Multimedia Subsystem). IMS étant l’architecture de référence pour son caractère réseau NGN des opérateurs, diverses architectures peuvent être développées comme support aux HS. Nous avons choisi d'analyser et de mettre en place une architecture P2P centralisée et de le comparer à l’architecture de référence. Plusieurs mécanismes d'authentification sont mis en place autour du P2P centralisé afin de sécuriser la prestation de services. La modélisation et l’évaluation de notre proposition ont permis d’identifier sa relation à l’IMS mais aussi des problèmes inhérents aux solutions centralisées : la protection des données personnelles, l’impact de la taille sur réseau sur les performances, l’existence d’un point de faiblesse unique face aux attaques et la congestion au niveau du serveur centralisé. Par conséquent, nous nous sommes tournés vers les solutions distribuées pour résoudre ces problèmes. Dans la deuxième étape, nous considérons l’architecture P2P non-structurée, qualifiée de pur P2P. La cryptographie basée sur l'identité (IBC) est ajoutée au P2P pur afin d’authentifier les utilisateurs et de protéger leurs communications. Pour chacune des solutions une analyse du coût de signalisation est effectuée révélant une faiblesse en ce qui concerne l’étape de recherche. Dans un déploiement à grande échelle, le coût de cette phase est trop élevé. Aussi, nous examinons le P2P structuré basé sur les Dynamic Hash Tables, une autre solution distribuée. Cette architecture est étudiée par l'IETF en tant qu’une des dernières générations de P2P: REsource LOcation And Discovery (RELOAD) Base Protocol. Nous proposons son utilisation dans le cadre des HSs. Comme preuve du concept, cette solution a été implantée et déployée sur un petit réseau en utilisant TLS/SSL comme mécanisme de sécurité. Cette plateforme nous a permis d’étudier les délais et les coûts de cette solution. Pour terminer, un bilan est établi sur toutes les solutions proposées En outre, nous introduisons d’autres types de HS et leurs possibilités de déploiement futur. ABSTRACT : With digital life enhancement, more users would like to get seamless Internet and information with any devices, at any time and from anywhere. More and more home devices need to exchange data or to control other devices. The type of services is labelled Home Service (HS) and it is deployed though a Home Network (HN). Some users need to use their HS outside their HN, some others need to interconnect other HN. Operators have to provide suitable network architectures to ensure this interconnection and to provide at the same time, scalability, remote access, easy deployment and security. Here is the topic of our work. In the fist step, we consider a practical illustration around the Next-Generation Network (NGN) and the secured services. It is the IMS (IP Multimedia Subsystem) approach for the management of services that is generally supported by the NGN network operators. However, various network operator architectures can be developed to support these services. An alternative way is the P2P architectures. We choose to analyze and implement a centralized P2P and we compare it with the IMS solution. Several authentication mechanisms are introduced to secure the centralized P2P. An evaluation of these architectures is conducted. Since the previous solutions present some issues due to their centralized feature, we consider distributed solutions in a second step. The non-structured P2P, called pure P2P, can also support HS. Identity Based Crytography (IBC) is added to these architectures in order to offer authentication and protection to user communications. The different solutions are compared through their signaling and transmission cost. The study shows that searching step in this architecture is really costly, facing a scalability problem. Thus, we propose to use a structured P2P (called Dynamic Hash Table) for delivering HS between HN. This type of architecture is studied by IETF with the REsource Location And Discovery (RELOAD) Base Protocol. This solution is implanted and deployed here to be a proof of the concept. This test-bed enables the study of delay and security overhead in a real system. Eventually, the presented solutions are recaptured in order to see their advantages/ disadvantages. In addition, we introduce other perspectives in terms of HSs and network interconnection

Qu’est-ce que le travail scientifique des données ?

Puisant ses analyses et ses exemples dans des champs scientifiques variés, cet ouvrage (dont l’original est paru en 2015 chez MIT Press) offre une étude inédite des utilisations des données au sein des infrastructures de la connaissance – utilisations qui varient largement d’une discipline à l’autre. Bien que le big data ait régulièrement les honneurs de la presse des deux côtés de l’Atlantique, Christine L. Borgman met en évidence qu’il vaut mieux disposer des bonnes données qu’en avoir beaucoup. Elle montre également que les little data peuvent s’avérer aussi précieuses que les big data, et, que, dans bien des cas, il n’y a aucune donnée, parce que les informations pertinentes n’existent pas, sont introuvables ou sont indisponibles… Au travers d’études de cas pratiques issus d’horizons divers, Christine L. Borgman met aussi en lumière que les données n’ont ni valeur ni signification isolément : elles s’inscrivent au sein d’une infrastructure de la connaissance, c’est-à-dire d’un écosystème de personnes, de pratiques, de technologies, d’institutions, d’objets matériels et de relations. Pour l’autrice, gérer les données et les exploiter sur le long terme requiert ainsi des investissements massifs dans ces infrastructures de la connaissance. L’avenir de la recherche, dans un monde en réseau, en dépend