Inférence active de la neutralité des réseaux

by Riccardo Ravaioli

Doctoral thesis in Informatique

Under the supervision of Guillaume Urvoy-Keller and Chadi Barakat.

defended on 13-07-2016

in Nice , under the authority of École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , in a partnership with Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) and Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia-Antipolis (I3S) / Equipe SIGNET (laboratoire) .

  • Alternative Title

    Active inference of network neutrality


  • Abstract

    In the last decade, some ISPs have been reported to discriminate againstspecific user traffic, especially if generated by bandwidth-hungry applications(e.g., peer-to-peer, video streaming) or competing services (e.g. Voice-over-IP).Network neutrality, a design principle according to which a network shouldtreat all incoming packets equally, has been widely debated ever since. In thisthesis we present ChkDiff, a novel tool for the detection of trafficdifferentiation at the Internet access. In contrast to existing work, our methodis agnostic to both the applications being tested and the shaping mechanismsdeployed by an ISP. The experiment comprises two parts, in which we check fordifferentiation separately on upstream and downstream traffic that wepreviously dump directly from the user. In the upstream direction, ChkDiffreplays the user's outgoing traffic with a modified TTL value in order to checkfor differentiation on routers at the first few hops from the user. By comparingthe resulting delays and losses of flows that traversed the same routers, andanalyzing the behaviour on the immediate router topology spawning from theuser end point, we manage to detect instances of traffic shaping and attempt tolocalize shapers. Our study on the responsiveness of routers to TTL-limitedprobes consolidates our choice of measurements in the upstream experiment.In the downstream experiment, we replay the user's incoming traffic from ameasurement server and analyze per-flow one-way delays and losses, whiletaking into account the possibility of multiple paths between the two endpoints.Along the chapters of this thesis, we provide a detailed description of ourmethodology and a validation of our tool.


  • Abstract

    Durant la dernière décennie, des FAI ont été accusés de discriminer certainstypes de trafic utilisateur générés par des applications gourmandes en bandepassante (peer-to-peer, streaming vidéo) ou par des services concurrents(Voice-over-IP). La neutralité des réseaux, un principe selon lequel un réseaudevrait traiter tous les paquets entrants de la même manière, a été largementdébattue. Dans cette thèse, nous présentons ChkDiff, un nouvel outil pour ladétection de la différentiation du trafic dans le réseau d'accès. Contrairementaux travaux existants, notre méthode est agnostique à la fois vis-à-vis desapplications testées et des mécanismes de shaping déployés. ChkDiff comprenddeux phases dans lesquelles nous testons séparément le trafic montant etdescendant capturé auparavant dans la machine de l'utilisateur. Dans ladirection montante, ChkDiff rejoue le trafic sortant de la machine del'utilisateur avec une valeur TTL modifiée afin de pouvoir tester les routeursaux premiers sauts. En comparant les délais et les pertes des paquets des fluxqui ont traversé les mêmes routeurs et en analysant les résultats sur latopologie des routeurs traversés, nous montrons que nous pouvons détecter lescas de différentiation et localiser les shapers. Notre étude sur la réactivité desrouteurs aux sondes avec TTL limité consolide notre choix de mesures dansl'expérimentation sur le trafic montant. Dans la direction descendante, nousrejouons le trafic entrant dans la machine de l'utilisateur à partir d'un serveurde mesure et analysons pour chaque flux les délais unidirectionnels et lespertes, tout en tenant compte la possibilité de trajets multiples entre le serveuret l’utilisateur. Le long des chapitres de cette thèse, nous fournissons unedescription détaillée de notre méthodologie et une validation de notre outil.


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