Nouvelles approches pour les communications multichemins

par Matthieu Coudron

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Stefano Secci.

Soutenue le 12-12-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Informatique, télécommunications et électronique (Paris) , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique de Paris 6 (laboratoire) .

Le jury était composé de Guy Pujolle, Catherine Rosenberg, André-Luc Beylot, Mathieu Bouet, Christophe Lohr.

  • Titre traduit

    Novel approaches for multipath communications


  • Résumé

    La dépendance des différentes infrastructures vis-à-vis du réseau Internet va croissant. D’abord la convergence des médias mais bientôt l’Internet des objets ou les véhicules autonomes peut-être vont contribuer à augmenter la criticité d’Internet. Il est donc important de résoudre les problèmes liés à l’infrastructure actuelle, en terme de passage à l’échelle, de confidentialité ou bien de fiabilité. Les communications multichemins font partie des possibilités pour attaquer ce défi. Pour autant la transition vers ces technologies n’est pas sans difficulté. En effet certains équipements bloquent les protocoles inconnus, empêchant ainsi l’émergence de nouvelles technologies. C’est un phénomène en partie responsable de l’ossification d’internet. D’autres considérations techniques limitent l’intérêt de recourir à des technologies multichemins dans certains cas, puisque celles-ci peuvent alors présenter des performances moindres que les technologies monochemins. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons des réponses à certains de ces cas afin de maximiser le spectre d’application des technologies multichemins, en particulier du protocole Multipath TCP (MPTCP). Plus précisémement, après une revue détaillée du domaine des communications multichemins, nous proposons une réponse au problème de découverte des chemins. De plus, motivés par l’intuition que les ordonnanceurs peuvent s’appuyer sur les latences unidirectionelles, afin de lutter contre l’arrivé de paquets dans le désordre, nous proposons une technique qui ne modifie que l’envoyeur de données pour estimer cette métrique. En outre, nous proposons un outil qui maximise le débit tout en prenant en compte des politiques utilisateur par exemple pour forcer l’envoi d’une partie du trafic sur un chemin peu performant mais qui va coûter moins cher à l’utilisateur. Finalement, nous développons et évaluons un modèle de MPTCP.


  • Résumé

    The criticity of the Internet keeps increasing with a very high number of services depending on its infrastructure. The Internet is expected to support services with an increasing tangible impact on the physical world such as the Internet of Things (IoT) or autonomous vehicles. It is thus important to address the current infrastructure shortcomings in terms of scalability, confidentiality and reliability. Multipath communications are one possible solution to address this challenge. The transition towards multipath technologies is not obvious, there are several challenges ahead. Some network devices block unknown protocols, thus preventing the emergence of new technologies, which plays a part in what is often referred to as the ossification of the Internet. Moreover, due to technical reasons, there are cases for which multipath technologies perform worse than their single path counterpart. In this thesis, we are interested in addressing some of these cases and limit their impact, so that multipath communications perform better than single path communications as often as possible. More specifically, we propose enhancements to Multipath TCP (MPTCP). After a detailed survey of multipath communications across all layers, we propose an answer as to the question of how many paths to use and how to ensure proper forwarding. Moreover, motivated by the intuition that packet arrival disorder can be mitigated by the knowledge of one way latencies, we propose a latency estimator with sender-side modifications only. Furthermore, as throughput maximization is in general solved regardless of the interface cost or user preferences, we elaborate a framework capable of presenting more complex strategies if for instance the user wants to enforce throughput even on less efficient paths. Finally, we develop and present a complete simulation model of MPTCP.


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