Protocole de routage pour l’architecture NDN

Abstract

Internet is a mondial content network and its use grows since several years. Content delivery such as P2P or video streaming generates the main part of the Internet traffic and Named Data Networks (NDN) appear as an appropriate architecture to satisfy the user needs. Named-Data Networking is a novel clean-slate architecture for Future Internet. It has been designed to deliver content at large scale and integrates several features such as in-network caching, security, multi-path. However, the lack of scalable routing scheme is one of the main obstacles that slow down a large deployment of NDN at an Internet-scale. As it relies on content names instead of host address, it cannot reuse the traditional routing scheme on the Internet. In this thesis, we propose to use the Software-Defined Networking (SDN) paradigm to decouple data plane and control plane and present SRSC, a new routing scheme for NDN based on SDN paradigm. Our solution is a clean-slate approach, using only NDN messages and the SDN paradigm. We implemented our solution into the NS-3 simulator and perform extensive simulations of our proposal. SRSC show better performances than the flooding scheme used by default in NDN. We also present a new NDN testbed and the implementation of our protocol SRSC, a Controlled-based Routing Scheme for NDN. We implemented SRSC into NDNx, the NDN implementation, and deployed it into a virtual environment through Docker. Our experiments demonstrate the ability of our proposal to forward Interest, while keeping a low computation time for the Controller and low delay to access Content. Moreover, we propose a solution to easily deploy and evaluate NDN network, and we compare SRSC with NLSR, the current routing protocol used in NDNxParmi les architectures orientées contenu, l'architecture NDN (Named-Data Networking) a su agréger la plus importante communauté de chercheurs et est la plus aboutie pour un Internet du futur. Dans le cadre de l'architecture NDN, au cours de ce doctorat, nous nous sommes concentrés sur les mécanismes de routage adaptés à cette nouvelle vision du réseau. En effet, la capacité à acheminer une requête vers la destination est fondamentale pour qu'une architecture réseau soit fonctionnelle et cette problématique avait été très peu étudiée jusqu'alors. Ainsi, dans ce manuscrit, nous proposons le protocole de routage SRSC (SDN-based Routing Scheme for CCN/NDN), qui repose sur l'utilisation du paradigme des réseaux logiciels (Software-Defined Networks\\, SDN). SRSC utilise un contrôleur capable de gérer le plan de contrôle du réseau NDN. En centralisant l'ensemble des informations telles que la topologie du réseau, la localisation des différents contenus et le contenu des mémoires cache des nœuds du réseau, le contrôleur va pouvoir établir la meilleure route pour acheminer les requêtes vers le contenu. SRSC permet également un routage de type anycast, c'est à dire qu'il permet d'acheminer les requêtes vers le nœud le plus proche qui dispose des données, permettant d'optimiser la distribution des requêtes dans le réseau et de répartir la charge parmi tous les nœuds. De plus, SRSC utilise uniquement les messages Interest et Data de l'architecture NDN et tient son originalité du fait qu'il s'affranchit complètement de l'infrastructure TCP/IP existante. Dans un premier temps, SRSC a été évalué via simulation avec le logiciel NS-3 où nous l'avons comparé à la méthode d'inondation des requêtes, appelée flooding, initialement proposée par NDN. SRSC a ensuite été implanté dans NDNx, l'implantation open source de l'architecture NDN, puis déployé sur notre testbed utilisant la technologie Docker. Ce testbed permet de virtualiser des nœuds NDN et d'observer un réel déploiement de cette architecture réseau à large échelle. Nous avons ainsi évalué les performances de notre protocole SRSC sur notre testbed virtualisé et nous l'avons comparé au protocole NLSR, (Named-Data Link State Routing Protocol), le protocole de routage du projet ND