Durant ces dernières années, les délais de transmission sur Internet ont augmenté de manière considérable, causant une détérioration de performances des applications interactives. La cause de ces augmentations de délais est l’excès de mémoire tampon à l’intérieur du réseau, appelé "bufferbloat". Les efforts de recherche dans cette direction vont vers des techniques de gestion des files d’attente actives et des techniques de contrôle de congestion de bout-à-bout. Dans ce contexte, nous avons examiné LEDBAT, un protocole introduit par BitTorrent qui se base sur le délai au niveau transport, et conçu pour transférer grandes quantités de données sans affecter les délais expérimentés par d’autres applications ou utilisateurs. Nous avons analysé la performance de niveau de transport de LEDBAT avec de mesures expérimentales, de simulations et de modèles analytiques, en comparant ses performances au standard TCP ou à d’autre protocoles de failbe priorité. Nous avons ensuite identifié un problème d’iniquité, et nous avons proposé fLEDBAT, qui ré-introduit l’équité intra-protocole. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’impact du protocole LEDBAT sur la performance de BitTorrent. Par des simulations et des expérimentations sur réseaux réelles, nous avons analysé les effets de LEDBAT sur le remplissage des tampons des noeuds d’accès. Les performances de BitTorrent ont été évaluées en termes de temps d’exécution, qui reflète la qualité de l’expérience utilisateur. Dans les deux cas, les résultats ont montré que LEDBAT diminue le temps de traitement par rapport à TCP et réduit de manière significative l’utilisation de tampons, ce qui se traduit par une baisse des délais. / In the last years, Internet delays are considerably growing, causing a performance deterioration of interactive applications. This phenomenon is getting worse with the increasing popularity of bandwidth-intensive applications, as video streaming, remote backup and P2P systems. The cause of these delays has been identified with the excess buffering inside the network, called “bufferbloat”. Research efforts in this direction head toward active queue management techniques and end-to-end congestion control. In this context, we investigated LEDBAT, a low-priority delay-based transport protocol introduced by BitTorrent. This protocol is designed to transfer large amount of data without affecting the delay experienced by other applications or users. First we analysed transport-level performance of LEDBAT using experimental measurement, simulation and analytical model. Specifically, we evaluated LEDBAT as is, comparing its performance to standard TCP or to other low priority protocols. We then identified a later-comer advantage and we proposed fLEDBAT, which re-introduces intra-protocol fairness maintaining the original LEDBAT objectives. Finally we studied the impact of the LEDBAT protocol on BitTorrent performance. Through simulations and real network experiments, we analysed how BitTorrent impacts on the buffer occupancy of the access node. BitTorrent performance was evaluated in terms of completion time, the main metric to assess the user quality of experience. Results showed that LEDBAT decreases the completion time with respect to standard TCP and significantly reduces the buffer occupancy, that translates in lower delays experienced by competing interactive applications.

Nous examinons la possibilité de déployer un service Lower-than-Best-Effort(LBE)sur des liens à long délai tels que des liens satellites. L'objectif estde fournir une deuxième classe de priorité dédiée à un trafic en tâche defond ou un trafic de signalisation. Dans le contexte des liens à long délai, unservice LBE peut aider à optimiser l'utilisation de la capacité du lien. Enoutre, un service de LBE peut permettre un accès à Internet à faible coût oumême gratuit dans les collectivités éloignées via la communication parsatellite. Il existe deux niveaux de déploiement possible d'une approche de LBE: soit àla couche MAC ou soità la couche de transport. Dans cette thèse, nous nousintéressons à une approche de bout-en-bout et donc nous nousconcentrons spécifiquement sur les solutions de la couche transport. Nousproposons tout d'abord d'étudier LEDBAT (Low Extra Delay BackgroundTransport)en raison de son potentiel. En effet, LEDBAT a été normalisé parl'IETF et est largement déployé dans le client BitTorrent officiel.Malheureusement, le réglage des paramètres de LEDBAT dépend fortement desconditions du réseau. Dans le pire des cas, les flux LEDBAT peuvent prendretoute la bande passante d'autre trafic tels que le trafic commercial sur lelien satellite. LEDBAT souffre également d'un problème intra-inéquité, appelélatecomer advantage. Toutes ces raisons empêchent souvent les opérateursde permettre l'utilisation de ce protocole sur le lien sans fil et à longdélai puisqu'une mauvaise configuration peut surcharger la capacité du lien.Pour répondre à l'ensemble de ces problèmes, nous proposons FLOWER, un nouveauprotocole de transport, qui se positionne comme alternative à LEDBAT. Enutilisant un contrôleur de logique floue pour réguler le débit des données,FLOWER vise à résoudre les problèmes de LEDBAT tout en remplissant le rôle d'unprotocole de LBE. Dans cette thèse, nous montrons que FLOWER peut transporter letrafic deLBE non seulement dans le contexte à long délai, mais dansplusieurs conditions du réseau où LEDBAT se trouve en échec. / In this thesis, we look at the possibility to deploy a Lower-than-Best-Effort(LBE) service over long delay links such as satellite links. The objective isto provide a second priority class dedicated to background or signalingtraffic. In the context of long delay links, an LBE service might also help tooptimize the use of the link capacity. In addition, an LBE service can enablea low-cost or even free Internet access in remote communities via satellitecommunication. There exists two possible deployment level of an LBE approach: either at MAClayer or at transport layer. In this thesis, we are interested in anend-to-end approach and thusspecifically focus on the transport layersolutions. We first propose to study LEDBAT (Low Extra Delay BackgroundTransport) because of its potential. Indeed, LEDBAT has been standardized byIETF and is widely deployed within the official BitTorrent client.Unfortunately, the tuning of LEDBAT parameters is revealed to highly depend onthe network conditions. In the worst case scenario, LEDBAT flows can starveother traffic such as commercial traffic performing over a satellite link.LEDBAT also suffers from an intra-unfairness issue, called the latecomeradvantage. All these reasons often prevent operators to allow the use of suchprotocol over wireless and long-delay link as a misconfiguration can overloadthe link capacity. Therefore, we design FLOWER, a new delay-based transportprotocol, as an alternative to LEDBAT. By using a fuzzy controller to modulatethe sending rate, FLOWER aims to solve LEDBAT issues while fulfilling the roleof an LBE protocol. Our simulation results show that FLOWER can carry LBEtraffic not only in the long delay context, but in a wide range of networkconditions where LEDBAT usually fails.