La classification de paquets consiste à vérifier par rapport à un ensemble de règles prédéfinies le contenu des entêtes de paquets. Cette vérification permet d'appliquer à chaque paquet l'action adaptée en fonction de règles qu'il valide. La classification de paquets étant un élément clé du plan de données des équipements de traitements de paquets, elle est largement utilisée dans de nombreuses applications et services réseaux, comme les pare-feu, l'équilibrage de charge, les réseaux privés virtuels, etc. Au vu de son importance, la classification de paquet a été intensivement étudiée durant les vingt dernières années. La solution classique à ce problème a été l'utilisation de matériel dédiés et conçus pour cet usage. Néanmoins, l'émergence des centres de données, des réseaux définis en logiciel nécessite une flexibilité et un passage à l'échelle que les applications classiques ne nécessitaient pas. Afin de relever ces défis des plateformes de traitement multi-cœurs sont de plus en plus utilisés. Cette thèse étudie la classification de paquets suivant trois dimensions : la conception des algorithmes, les propriétés des règles de classification et la mise en place logicielle, matérielle et son optimisation. La thèse commence, par faire une rétrospective sur les diverses algorithmes fondés sur des arbres de décision développés pour résoudre le problème de classification de paquets. Nous proposons un cadre générique permettant de classifier ces différentes approches et de les décomposer en une séquence de « méta-méthodes ». Ce cadre nous a permis de monter la relation profonde qui existe ces différentes méthodes et en combinant de façon différentes celle-ci de construire deux nouveaux algorithmes de classification : HyperSplit-op et HiCuts-op. Nous montrons que ces deux algorithmes atteignent des gains de 2~200x en terme de taille de mémoire et 10%~30% moins d'accès mémoire que les meilleurs algorithmes existant. Ce cadre générique est obtenu grâce à l'analyse de la structure des ensembles de règles utilisés pour la classification des paquets. Cette analyse a permis de constater qu'une « couverture uniforme » dans l'ensemble de règle avait un impact significatif sur la vitesse de classification ainsi que l'existence de « structures orthogonales » avait un impact important sur la taille de la mémoire. Cette analyse nous a ainsi permis de développer un modèle de consommation mémoire qui permet de découper les ensembles de règles afin d'en construire les arbres de décision. Ce découpage permet jusqu'à un facteur de 2.9 d'augmentation de la vitesse de classification avec une réduction jusqu'à 10x de la mémoire occupé. La classification par ensemble de règle simple n'est pas le seul cas de classification de paquets. La recherche d'adresse IP par préfixe le plus long fourni un autre traitement de paquet stratégique à mettre en œuvre. Une troisième partie de cette thèse c'est donc intéressé à ce problème et plus particulièrement sur l'interaction entre la charge de mise à jour et la vitesse de classification. Nous avons observé que la mise à jour des préfixes longs demande plus d'accès mémoire que celle des préfixes court dans les structures de données d'arbre de champs de bits alors que l'inverse est vrai dans la structure de données DIR-24-8. En combinant ces deux approches, nous avons propose un algorithme hybride SplitLookup, qui nécessite deux ordres de grandeurs moins d'accès mémoire quand il met à jour les préfixes courts tout en gardant des performances de recherche de préfixe proche du DIR-24-8. Tous les algorithmes étudiés, conçus et implémentés dans cette thèse ont été optimisés à partir de nouvelles structures de données pour s'exécuter sur des plateformes multi-cœurs. Ainsi nous obtenons des débits de recherche de préfixe atteignant 40 Gbps sur une plateforme TILEPro64. / Packet classification consists of matching packet headers against a set of pre-defined rules, and performing the action(s) associated with the matched rule(s). As a key technology in the data-plane of network devices, packet classification has been widely deployed in many network applications and services, such as firewalling, load balancing, VPNs etc. Packet classification has been extensively studied in the past two decades. Traditional packet classification methods are usually based on specific hardware. With the development of data center networking, software-defined networking, and application-aware networking technology, packet classification methods based on multi/many processor platform are becoming a new research interest. In this dissertation, packet classification has been studied mainly in three aspects: algorithm design framework, rule-set features analysis and algorithm implementation and optimization. In the dissertation, we review multiple proposed algorithms and present a decision tree based algorithm design framework. The framework decomposes various existing packet classification algorithms into a combination of different types of “meta-methods”, revealing the connection between different algorithms. Based on this framework, we combine different “meta-methods” from different algorithms, and propose two new algorithms, HyperSplit-op and HiCuts-op. The experiment results show that HiCuts-op achieves 2~20x less memory size, and 10% less memory accesses than HiCuts, while HyperSplit-op achieves 2~200x less memory size, and 10%~30% less memory accesses than HyperSplit. We also explore the connections between the rule-set features and the performance of various algorithms. We find that the “coverage uniformity” of the rule-set has a significant impact on the classification speed, and the size of “orthogonal structure” rules usually determines the memory size of algorithms. Based on these two observations, we propose a memory consumption model and a quantified method for coverage uniformity. Using the two tools, we propose a new multi-decision tree algorithm, SmartSplit and an algorithm policy framework, AutoPC. Compared to EffiCuts algorithm, SmartSplit achieves around 2.9x speedup and up to 10x memory size reduction. For a given rule-set, AutoPC can automatically recommend a “right” algorithm for the rule-set. Compared to using a single algorithm on all the rulesets, AutoPC achieves in average 3.8 times faster. We also analyze the connection between prefix length and the update overhead for IP lookup algorithms. We observe that long prefixes will always result in more memory accesses using Tree Bitmap algorithm while short prefixes will always result in large update overhead in DIR-24-8. Through combining two algorithms, a hybrid algorithm, SplitLookup, is proposed to reduce the update overhead. Experimental results show that, the hybrid algorithm achieves 2 orders of magnitudes less in memory accesses when performing short prefixes updating, but its lookup speed with DIR-24-8 is close. In the dissertation, we implement and optimize multiple algorithms on the multi/many core platform. For IP lookup, we implement two typical algorithms: DIR-24-8 and Tree Bitmap, and present several optimization tricks for these two algorithms. For multi-dimensional packet classification, we have implemented HyperCuts/HiCuts and the variants of these two algorithms, such as Adaptive Binary Cuttings, EffiCuts, HiCuts-op and HyperSplit-op. The SplitLookup algorithm has achieved up to 40Gbps throughput on TILEPro64 many-core processor. The HiCuts-op and HyperSplit-op have achieved up to 10 to 20Gbps throughput on a single core of Intel processors. In general, our study reveals the connections between the algorithmic tricks and rule-set features. Results in this dissertation provide insight for new algorithm design and the guidelines for efficient algorithm implementation.

Les avancées récentes de la recherche dans le domaine de la virtualisation des réseaux ainsi que l'émergence de nouveaux acteurs, ont beaucoup motivé la recherche et le développement de nouvelles approches et techniques permettant de relever les défis de l'Internet du Futur. Cette thèse a été motivée par ces avancées et par le besoin de concevoir une architecture d'allocation de réseaux virtuels à la demande à partir d'une infrastructure physique partagée. L'objectif de la thèse était, par conséquent, de concevoir et développer des algorithmes d'optimisation et des méthodes d'allocation de ressources virtuelles pour composer et créer des réseaux virtuels selon les besoins des utilisateurs et les conditions du réseau physique partagé. Ce travail suppose l'existence d'un acteur tiers «broker», appelé fournisseur de réseau virtuel, responsable de négocier et d'allouer des ressources virtuelles, offertes comme des services par des fournisseurs d'infrastructures, et de créer et offrir des réseaux virtuels à la demande pour des utilisateurs. L'objectif de la thèse est donc de développer des mécanismes et des algorithmes de découverte (ou «matching»), de correspondance (ou «mapping») et d'instanciation de réseaux virtuels tout en optimisant l'utilisation des ressources du substrat d'une part, et en réduisant, d'autre part, le coût pour les fournisseurs. Dans une première partie, l'analyse et la comparaison de plusieurs algorithmes d'allocation de réseau virtuel proposés dans la littérature ont été menées. Les différentes phases d'allocation de réseaux virtuels comprenant le matching, le mapping et l'instanciation sont définies et explorées en considérant la présence de plusieurs fournisseurs d'infrastructures (multi-domaine). La deuxième partie de cette thèse porte sur la conception, le développement et l'évaluation des algorithmes heuristiques de découverte (matching) permettant la recherche de correspondance entre les besoins spécifiés par les requêtes de réseau virtuel et les propriétés fonctionnelles (ou statiques) des ressources disponibles du substrat physique. Des techniques de regroupement conceptuel sont utilisées pour faciliter et accélérer la découverte et le matching des ressources virtuelles. Des solutions de partitionnement exactes et heuristiques, basées sur des algorithmes de max-flow/min-cut et des techniques de programmation linéaire, sont également proposées et évaluées pour partitionner les requêtes de réseaux virtuels entre plusieurs fournisseurs d'infrastructures tout en réduisant les coûts. La troisième partie de la thèse se focalise sur la conception, le développement et l'évaluation des algorithmes de mapping heuristiques et exacts qui consistent à extraire un graphe de réseau virtuel à partir d'un graphe de substrat physique d'une manière optimale. Un algorithme de mapping heuristique et distribué, basé sur l'approche multi-agents, est développé et évalué permettant d'améliorer le passage à l'échelle et d'assurer une distribution de charge. Un autre algorithme de mapping exact est également modélisé comme étant un programme linéaire afin d'assurer une sélection optimale des ressources tout en réduisant les coûts et maximisant le taux d'acceptation des requêtes. Dans la dernière partie, des algorithmes d'allocation adaptative de réseaux virtuels sont proposés, développés et évalués pour maintenir des réseaux virtuels suite à des changements dynamiques au niveau des services demandés ou bien au niveau des infrastructures physiques. / Recent advances in computer and network virtualisation combined with the emergence of new actors and business models motivated much research and development of new approaches to face the challenges of future Internet architectures. This thesis was motivated by these advances and by the need for efficient algorithms and frameworks to allocate virtual resources and create on demand virtual networks over shared physical infrastructures. The objective of the thesis has consequently been to conceive and develop provisioning algorithms and methods to set up and maintain virtual networks according to user needs and networking conditions. The work assumes the existence of virtual network providers acting as brokers that request virtual resources, on behalf of users, from multiple infrastructure providers. The investigation and research objective is to explore how virtual resources, offered as a service by infrastructure providers, are allocated while optimising the use of substrate resources and reducing the cost for providers. This thesis starts off with the analysis and comparison of several virtual network provisioning approaches and algorithms proposed in the literature. Provisioning phases are defined and explored including resource matching, embedding and binding. The scenario where multiple infrastructure providers are involved in the virtual network provisioning is addressed and a mathematical model of the VN provisioning problem is formulated. The second part of this thesis provides the design, implementation and evaluation of exact and heuristic matching algorithms to search, find and match virtual network requests with available substrate resources. Conceptual clustering techniques are used to facilitate finding and matching of virtual resources in the initial provisioning phases. Exact and heuristic algorithms are also proposed and evaluated to efficiently split virtual network requests over multiple infrastructure providers while reducing the matching cost. The request splitting problem is solved using both max-flow min-cut algorithms and linear programming techniques. The third part of this thesis presents the design, implementation and evaluation of exact and heuristic embedding algorithms to simultaneously assign virtual nodes and links to substrate resources. A distributed embedding algorithm, relying on a multi-agent based approach, is developed for large scale networks. An exact embedding algorithm, formulated as a mixed integer program, is also proposed and evaluated to ensure optimal node and link mapping while reducing cost and increasing the acceptance ratio of requests. Finally, this thesis presents the design and development of adaptive provisioning frameworks and algorithms to maintain virtual networks subject to dynamic changes in services demands and in physical infrastructures. Adaptive matching and embedding algorithms are designed, developed and evaluated to repair resource failures and dynamically optimize substrate networks utilisation.

Les avancées technologiques ont permis la commercialisation à grande échelle de terminaux mobiles. De ce fait, l’homme est de plus en plus connecté et partout. Ce nombre grandissant d’usagers du réseau ainsi que la forte croissance du contenu disponible, aussi bien d’un point de vue quantitatif que qualitatif saturent les réseaux et l’augmentation des moyens matériels (passage à la fibre optique) ne suffisent pas. Pour surmonter cela, les réseaux doivent prendre en compte le type de contenu (texte, vidéo, ...) ainsi que le contexte d’utilisation (état du réseau, capacité du terminal, ...) pour assurer une qualité d’expérience optimum. A ce sujet, la vidéo fait partie des contenus les plus critiques. Ce type de contenu est non seulement de plus en plus consommé par les utilisateurs mais est aussi l’un des plus contraignant en terme de ressources nécéssaires à sa distribution (taille serveur, bande passante, …). Adapter un contenu vidéo en fonction de l’état du réseau (ajuster son débit binaire à la bande passante) ou des capacités du terminal (s’assurer que le codec soit nativement supporté) est indispensable. Néanmoins, l’adaptation vidéo est un processus qui nécéssite beaucoup de ressources. Cela est antinomique à son utilisation à grande echelle dans les appareils à bas coûts qui constituent aujourd’hui une grande part dans l’ossature du réseau Internet. Cette thèse se concentre sur la conception d’un système d’adaptation vidéo à bas coût et temps réel qui prendrait place dans ces réseaux du futur. Après une analyse du contexte, un système d’adaptation générique est proposé et évalué en comparaison de l’état de l’art. Ce système est implémenté sur un FPGA afin d’assurer les performances (temps-réels) et la nécessité d’une solution à bas coût. Enfin, une étude sur les effets indirects de l’adaptation vidéo est menée. / On the one hand, technology advances have led to the expansion of the handheld devices market. Thanks to this expansion, people are more and more connected and more and more data are exchanged over the Internet. On the other hand, this huge amound of data imposes drastic constrains in order to achieve sufficient quality. The Internet is now showing its limits to assure such quality. To answer nowadays limitations, a next generation Internet is envisioned. This new network takes into account the content nature (video, audio, ...) and the context (network state, terminal capabilities ...) to better manage its own resources. To this extend, video manipulation is one of the key concept that is highlighted in this arising context. Video content is more and more consumed and at the same time requires more and more resources. Adapting videos to the network state (reducing its bitrate to match available bandwidth) or to the terminal capabilities (screen size, supported codecs, …) appears mandatory and is foreseen to take place in real time in networking devices such as home gateways. However, video adaptation is a resource intensive task and must be implemented using hardware accelerators to meet the desired low cost and real time constraints.In this thesis, content- and context-awareness is first analyzed to be considered at the network side. Secondly, a generic low cost video adaptation system is proposed and compared to existing solutions as a trade-off between system complexity and quality. Then, hardware conception is tackled as this system is implemented in an FPGA based architecture. Finally, this system is used to evaluate the indirect effects of video adaptation; energy consumption reduction is achieved at the terminal side by reducing video characteristics thus permitting an increased user experience for End-Users.

La croissance de l'Internet en tant que plateforme d'approvisionnement à grande échelled'approvisionnement de contenus multimédia a été une grande success story du 21e siécle.Toutefois, les applications multimédia, avec les charactéristiques spécifiques de leur trafic ainsique les les exigences des nouveaux services, posent un défi intéressant en termes de découverte,de mobilité et de gestion. En outre, le récent élan de l'Internet des objets a rendu très nécessairela revitalisation de la recherche pour intégrer des sources hétérogènes d'information à travers desréseaux divers. Dans cet objectif, les contributions de cette thèse essayent de trouver un équilibreentre l'hétérogénéité et l'interopérabilité, pour découvrir et intégrer les sources hétérogènesd'information dans le contexte de l'Internet du Futur.La découverte de sources d'information sur différents réseaux requiert une compréhensionapprofondie de la façon dont l'information est structurée et quelles méthodes spécifiques sontutilisés pour communiquer. Ce processus a été régulé à l'aide de protocoles de découverte.Cependant, les protocoles s'appuient sur différentes techniques et sont conçues en prenant encompte l'infrastructure réseau sous-jacente, limitant ainsi leur capacité à franchir la limite d'unréseau donné. Pour résoudre ce problème, le première contribution dans cette thèse tente detrouver une solution équilibrée permettant aux protocoles de découverte d'interagir les uns avecles autres, tout en fournissant les moyens nécessaires pour franchir les frontières entre réseaux.Dans cet objectif, nous proposons ZigZag, un middleware pour réutiliser et étendre les protocolesde découverte courants, conçus pour des réseaux locaux, afin de découvrir des servicesdisponibles dans le large. Notre approche est basée sur la conversion de protocole permettant ladécouverte de service indépendamment de leur protocole de découverte sous-jacent. Toutefois,dans les réaux de grande échelle orientée consommateur, la quantité des messages de découvertepourrait rendre le réseau inutilisable. Pour parer à cette éventualité, ZigZag utilise le conceptd'agrégation au cours du processus de découverte. Grâce à l'agrégation, ZigZag est capabled'intégrer plusieurs réponses de différentes sources supportant différents protocoles de découverte.En outre, la personnalisation du processus d'agrégation afin de s'aligner sur ses besoins,requiert une compréhension approfondie des fondamentaux de ZigZag. À cette fin, nous proposonsune seconde contribution: un langage flexible pour aider à définir les politiques d'unemanière propre et efficace.

La confiance et l'incertitude sont deux aspects importants des systèmes distribués. Par exemple, de multiples sources d'information peuvent fournir le même type d'information. Cela pose le problème de sélectionner la source la plus fiable et de résoudre l'incohérence dans l'information disponible. Gérer de front la confiance et l'incertitude constitue un problème complexe et nous développons à travers cette thèse, une solution pour y répondre. La confiance et l'incertitude sont intrinsèquement liés. La confiance concerne principalement les sources d'information alors que l'incertitude est une caractéristique de l'information elle-même. En l'absence de mesures de confiance et d'incertitude, un système doit généralement faire face à des problèmes tels que l'incohérence et l'incertitude. Pour aborder ce point, nous émettons l'hypothèse que les sources dont les niveaux de confiance sont élevés produiront de l'information plus fiable que les sources dont les niveaux de confiance sont inférieurs. Nous utilisons ensuite les mesures de confiance des sources pour quantifier l'incertitude dans l'information et ainsi obtenir des conclusions de plus haut niveau avec plus de certitude.Une tendance générale dans les systèmes distribués modernes consiste à intégrer des capacités de raisonnement dans les composants pour les rendre intelligents et autonomes. Nous modélisons ces composants comme des agents d'un système multi-agents. Les principales sources d'information de ces agents sont les autres agents, et ces derniers peuvent posséder des niveaux de confiance différents. De plus, l'information entrante et les croyances qui en découlent sont associées à un degré d'incertitude. Par conséquent, les agents sont confrontés à un double problème: celui de la gestion de la confiance sur les sources et celui de la présence de l'incertitude dans l'information. Nous illustrons cela avec trois domaines d'application: (i) la communauté intelligente, (ii) la collecte des déchets dans une ville intelligente, et (iii) les facilitateurs pour les systèmes de l'internet du futur (FIWARE - le projet européen n° 285248, qui a motivé la recherche sur nos travaux). La solution que nous proposons consiste à modéliser les composants de ces domaines comme des agents intelligents qui incluent un module de gestion de la confiance, un moteur d'inférence et un système de révision des croyances. Nous montrons que cet ensemble d'éléments peut aider les agents à gérer la confiance aux autres sources, à quantifier l'incertitude dans l'information et à l'utiliser pour aboutir à certaines conclusions de plus haut niveau. Nous évaluons finalement notre approche en utilisant des données à la fois simulées et réelles relatives aux différents domaines d'application. / Trust and uncertainty are two important aspects of many distributed systems. For example, multiple sources of information can be available for the same type of information. This poses the problem to select the best source that can produce the most certain information and to resolve incoherence amongst the available information. Managing trust and uncertainty together forms a complex problem and through this thesis we develop a solution to this. Trust and uncertainty have an intrinsic relationship. Trust is primarily related to sources of information while uncertainty is a characteristic of the information itself. In the absence of trust and uncertainty measures, a system generally suffers from problems like incoherence and uncertainty. To improve on this, we hypothesize that the sources with higher trust levels will produce more certain information than those with lower trust values. We then use the trust measures of the information sources to quantify uncertainty in the information and thereby infer high level conclusions with greater certainty.A general trend in the modern distributed systems is to embed reasoning capabilities in the end devices to make them smart and autonomous. We model these end devices as agents of a Multi Agent System. Major sources of beliefs for such agents are external information sources that can possess varying trust levels. Moreover, the incoming information and beliefs are associated with a degree of uncertainty. Hence, the agents face two-fold problems of managing trust on sources and presence of uncertainty in the information. We illustrate this with three application domains: (i) The intelligent community, (ii) Smart city garbage collection, and (iii) FIWARE : a European project about the Future Internet that motivated the research on this topic. Our solution to the problem involves modelling the devices (or entities) of these domains as intelligent agents that comprise a trust management module, an inference engine and a belief revision system. We show that this set of components can help agents to manage trust on the other sources and quantify uncertainty in the information and then use this to infer more certain high level conclusions. We finally assess our approach using simulated and real data pertaining to the different application domains.

Les réseaux orientés contenus (CCN) ont été créés afin d'optimiser les ressources réseau et assurer une plus grande sécurité. Le design et l'implémentation de cette architecture est encore à ces débuts. Ce travail de thèse présente des propositions pour la gestion de trafic dans les réseaux du future.Il est nécessaire d'ajouter des mécanismes de contrôle concernant le partage de la bande passante entre flots. Le contrôle de trafic est nécessaire pour assurer un temps de latence faible pour les flux de streaming vidéo ou audio, et pour partager équitablement la bande passante entre flux élastiques. Nous proposons un mécanisme d'Interest Discard pour les réseaux CCN afin d?optimiser l'utilisation de la bande passante. Les CCN favorisant l'utilisation de plusieurs sources pour télécharger un contenu, nous étudions les performances des Multipaths/ Multisources; on remarque alors que leurs performances dépendent des performances de caches.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons les performances de caches en utilisant une approximation simple et précise pour les caches LRU. Les performances des caches dépendent fortement de la popularité des objets et de la taille des catalogues. Ainsi, Nous avons évalué les performances des caches en utilisant des popularités et des catalogues représentant les données réelles échangées sur Internet. Aussi, nous avons observé que les tailles de caches doivent être très grandes pour assurer une réduction significative de la bande passante; ce qui pourrait être contraignant pour l'implémentation des caches dans les routeurs.Nous pensons que la distribution des caches devrait répondre à un compromis bande passante/mémoire; la distribution adoptée devrait réaliser un coût minimum. Pour ce faire, nous évaluons les différences de coût entre architectures.

La croissance de l’Internet en tant que plateforme d’approvisionnement à grande échelled’approvisionnement de contenus multimédia a été une grande success story du 21e siécle.Toutefois, les applications multimédia, avec les charactéristiques spécifiques de leur trafic ainsique les les exigences des nouveaux services, posent un défi intéressant en termes de découverte,de mobilité et de gestion. En outre, le récent élan de l’Internet des objets a rendu très nécessairela revitalisation de la recherche pour intégrer des sources hétérogènes d’information à travers desréseaux divers. Dans cet objectif, les contributions de cette thèse essayent de trouver un équilibreentre l’hétérogénéité et l’interopérabilité, pour découvrir et intégrer les sources hétérogènesd’information dans le contexte de l’Internet du Futur.La découverte de sources d’information sur différents réseaux requiert une compréhensionapprofondie de la façon dont l’information est structurée et quelles méthodes spécifiques sontutilisés pour communiquer. Ce processus a été régulé à l’aide de protocoles de découverte.Cependant, les protocoles s’appuient sur différentes techniques et sont conçues en prenant encompte l’infrastructure réseau sous-jacente, limitant ainsi leur capacité à franchir la limite d’unréseau donné. Pour résoudre ce problème, le première contribution dans cette thèse tente detrouver une solution équilibrée permettant aux protocoles de découverte d’interagir les uns avecles autres, tout en fournissant les moyens nécessaires pour franchir les frontières entre réseaux.Dans cet objectif, nous proposons ZigZag, un middleware pour réutiliser et étendre les protocolesde découverte courants, conçus pour des réseaux locaux, afin de découvrir des servicesdisponibles dans le large. Notre approche est basée sur la conversion de protocole permettant ladécouverte de service indépendamment de leur protocole de découverte sous-jacent. Toutefois,dans les réaux de grande échelle orientée consommateur, la quantité des messages de découvertepourrait rendre le réseau inutilisable. Pour parer à cette éventualité, ZigZag utilise le conceptd’agrégation au cours du processus de découverte. Grâce à l’agrégation, ZigZag est capabled’intégrer plusieurs réponses de différentes sources supportant différents protocoles de découverte.En outre, la personnalisation du processus d’agrégation afin de s’aligner sur ses besoins,requiert une compréhension approfondie des fondamentaux de ZigZag. À cette fin, nous proposonsune seconde contribution: un langage flexible pour aider à définir les politiques d’unemanière propre et efficace. / The growth of the Internet as a large scale media provisioning platform has been a great successstory of the 21st century. However, multimedia applications, with their specific traffic characteristicsand novel service requirements, pose an interesting challenge in terms of discovery,mobility and management. Furthermore, the recent impetus to Internet of things has made it verynecessary, to revitalize research in order to integrate heterogeneous information sources acrossnetworks. Towards this objective, the contributions in this thesis, try to find a balance betweenheterogeneity and interoperability, to discovery and integrate heterogeneous information sourcesin the context of Future Internet.Discovering information sources across networks need a through understanding of how theinformation is structured and what specific methods they follow to communicate. This processhas been regulated with the help of discovery protocols. However, protocols rely on differenttechniques and are designed taking the underlying network infrastructure into account. Thus,limiting the capability of some protocols to cross network boundary. To address this issue, thefirst contribution in this thesis tries to find a balanced solution to enable discovery protocols tointeroperate with each other as well as provide the necessary means to cross network boundaries.Towards this objective, we propose ZigZag, a middleware to reuse and extend current discoveryprotocols, designed for local networks, to discover available services in the large. Our approachis based on protocol translation to enable service discovery irrespectively of their underlyingdiscovery protocol. Although, our approach provides a step forward towards interoperability inthe large. We needed to make sure that discovery messages do not create a bottleneck for thenetwork.In large scale consumer oriented network, service discovery messages could render the networkunusable. To counter this, ZigZag uses the concept of aggregation during the discoveryprocess. Using aggregation ZigZag is able to integrate several replies from different servicesources supporting different discovery protocols. However, to customize the aggregation processto suit once needs, requires a through understanding of ZigZag fundamentals. To this end, wepropose our second contribution, a flexible policy language that can help define policies in aclean and effective way. In addition, the policy language has some added advantages in terms ofdynamic management. It provides features like delegation, runtime time policy management andlogging. We tested our approach with the help of simulations, the results showed that ZigZag canboth reduce the number of messages that flow through the network, and provide value sensitiveinformation to the requesting entity.Although, ZigZag is designed to discover media services in the large. It can very well be usedin other domains like home automation and smart spaces. While, the flexible pluggable modulardesign of the policy language enables it to be used in other applications like for instance, e-mail.

Les réseaux orientés contenus (CCN) ont été créés afin d'optimiser les ressources réseau et assurer une plus grande sécurité. Le design et l'implémentation de cette architecture est encore à ces débuts. Ce travail de thèse présente des propositions pour la gestion de trafic dans les réseaux du future.Il est nécessaire d'ajouter des mécanismes de contrôle concernant le partage de la bande passante entre flots. Le contrôle de trafic est nécessaire pour assurer un temps de latence faible pour les flux de streaming vidéo ou audio, et pour partager équitablement la bande passante entre flux élastiques. Nous proposons un mécanisme d'Interest Discard pour les réseaux CCN afin d?optimiser l'utilisation de la bande passante. Les CCN favorisant l'utilisation de plusieurs sources pour télécharger un contenu, nous étudions les performances des Multipaths/ Multisources; on remarque alors que leurs performances dépendent des performances de caches.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons les performances de caches en utilisant une approximation simple et précise pour les caches LRU. Les performances des caches dépendent fortement de la popularité des objets et de la taille des catalogues. Ainsi, Nous avons évalué les performances des caches en utilisant des popularités et des catalogues représentant les données réelles échangées sur Internet. Aussi, nous avons observé que les tailles de caches doivent être très grandes pour assurer une réduction significative de la bande passante; ce qui pourrait être contraignant pour l'implémentation des caches dans les routeurs.Nous pensons que la distribution des caches devrait répondre à un compromis bande passante/mémoire; la distribution adoptée devrait réaliser un coût minimum. Pour ce faire, nous évaluons les différences de coût entre architectures. / Content Centric Network (CCN) architecture has been designed to optimize network resources and ensure greater security. The design and the implementation of this architecture are only in its beginning. This work has made some proposals in traffic management related to the internet of the future.We argue that it is necessary to supplement CCN with mechanisms enabling controlled sharing of network bandwidth by competitive flows. Traffic control is necessary to ensure low latency for conversational and streaming flows, and to realize satisfactory bandwidth sharing between elastic flows. These objectives can be realized using "per-flow bandwidth sharing". As the bandwidth sharing algorithms in the IP architecture are not completely satisfactory, we proposed the Interest Discard as a new technique for CCN. We tested some of the mechanisms using CCNx prototype software and simulations. In evaluating the performance of multi-paths we noted the role of cache performance in the choice of selected paths.In the second part, we evaluate the performance of caches using a simple approximation for LRU cache performance that proves highly accurate. As caches performance heavily depends on populations and catalogs sizes, we evaluate their performance using popularity and catalogs representing the current Internet exchanges. Considering alpha values, we observe that the cache size should be very large, which can be restrictive for caches implementation in routers.We believe that the distribution of caches on an architecture creates an excessive bandwidth consumption. Then, it is important to determine a tradeoff bandwidth/memory to determine how we should size caches and where we should place them, this amounts to evaluate differences, in cost, between architectures

Dans cette thèse, nous étudions divers problèmes dont l'objectif est de gérer la croissance d'internet plus efficacement. En effet celle-ci est très vive : 41% pour le pic en 2012. Afin de répondre aux défis posés par cette évolution aux divers acteurs du réseau, des protocoles de gestion et de communication plus intelligents sont nécessaires. Les protocoles de l'Internet furent conçus comme des protocoles point à point. Or, la part de la diffusion de média dans le trafic est prépondérante et en nette hausse, et des projections indiquent qu'en 2016 80-90% du trafic sera engendré par de la diffusion vidéo. Cette divergence entraîne des inefficacités, car des multiples copies d'un message transitent par un lien. Dans cette thèse, nous étudions comment remediér á cette inefficacité. Nos contributions sont organisées selon les couches et les phases de déploiement du réseau. Nous étudions le placement de caches lors de la conception du réseau. Ensuite, pour la gestion d'un réseau, nous regardons quand placer des appareils en veille, en utilisant un mécanisme de cache et en coopération avec des réseaux de distribution. Puis, au niveau de la couche application, nous étudions un problème de maintenance d'arbres équilibrés pour la diffusion de média. Enfin, nous analysons la probabilité de survie des données dans un système de sauvegarde distribuée. Notre travail se fonde à la fois sur des méthodes théoriques (Chaînes de Markov, Programmation Linéaire), mais aussi sur des outils empiriques tels que la simulation et l'expérimentation.