Les opérateurs de réseaux de télécommunications accordent une importance toute particulière à la gestion des pannes. L'implication de l'humain dans la prise de décision et l'analyse d'une quantité énorme d'alarmes et d'informations, ainsi que le caractère réactif des mécanismes de gestion des pannes, ne permettent pas la réactivité nécessaire à une gestion optimale des incidents. Pour pallier ce problème, cette thèse s'intéresse à des mécanismes proactifs qui anticipent les pannes afin d'améliorer l'efficacité de leur gestion. La mise en oeuvre, dans les équipements, de composants autonomes capables d'analyser en permanence l'état de santé du réseau permettrait de fournir une information en temps réel sur le risque de panne, nécessaire au déploiement de nouveaux mécanismes d'autoréparation proactifs. La première partie de cette thèse est donc consacrée à la définition des composants architecturaux indispensables à l'introduction de fonctions d'autoréparation proactives. Dans un deuxième temps, nous étudions et analysons en détail trois mécanismes d'autoréparation proactifs exploitant une information de risque de panne. Le premier mécanisme a pour objectif d'accélérer la convergence des protocoles de routage à état de lien en adaptant la fréquence d'envoi des messages de détection de pannes en fonction du risque de panne. Le deuxième mécanisme modifie dynamiquement les métriques de routage afin de détourner le trafic des équipements risqués et de minimiser l'impact d'une panne sur le trafic. Enfin, le dernier mécanisme s'attache aux dispositifs de protection et de restauration du protocole GMPLS afin d'adapter dynamiquement la consommation des ressources, aux risques encourus

REROUTE SEQUENCE PLANNING IN MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING NETWORKS The growth of the Internet has caused the development of new protocols that enable IP networks to be engineered efficiently. One such protocol, Multiprotocol Label Switching (MPLS) enables IP datagrams in backbone networks to be forwarded based on the label switching forwarding paradigm. In MPLS networks, rerouting of Label Switching Paths (LSPs) can be needed in order to attain a better resource utilization in the network. In this case, a sequence of LSPs has to be found for their one by one reconfiguration without service interruption, involving the constraint that the link capacities should not be violated at any time during the rerouting process. This reroute sequence planning problem for LSPs is NP-complete. In previous works, the conditions of existence of any feasible reroute sequence are examined and algorithms are described for solving the problem, but it was shown that the problem is computationally hard in real-world situations because of the large amount of routers and LSPs in the network. In this work, we deal with the problem of reroute sequence planning problem of LSPs and present alternative solutions for the case when there is no feasible solution. We introduce a tool for the post-processing phase when a capacity violation is occurred during the sequence planning. We present an algorithm trying to reconfigure LSPs while allowing some interruption or degradation of traffic during the rerouting process.

Diploma thesis deals with four laboratory tasks in simulation environment GNS3. Designed tasks are primarily focused on comparison of IPv4 and IPv6 protocols. In the first task the subject is concerned about OSPFv2 and OSPFv3 routing protocols. Next themes are transit techniques like NAT-PT and tunneling like GRE and 6to4. The second task is focused on configuration of routing protocols like EIGRP and EIGRPv6. Next sections are concerned about DHCP and ICMP protocols within IPv4 and IPv6 protocol suits. The third task is primarily focused on security relations of protocol suite IPv6. It contains OSPFv3 authentication, access lists and Cisco stateful IOS firewall. Content of the fourth task is protocol MPLS. First part of this task is concerned about basic configuration of this protocol and second part is focused on MPLS within IPv6 environment. All tasks contain test questions and individual part task.

La presente tesis se inicia con el estudio de los parámetros más resaltantes de MPLS (Multi Protocol Label Switching) tecnología que nos permite afrontar los múltiples requerimientos que las nuevas aplicaciones necesitan, en especial, las aplicaciones en línea denominadas en tiempo real bajo los esquemas que la ITUT recomienda. Durante el desarrollo de esta tesis se definen escenarios de redes IP; a los cuales serán sometidos a diversos tráficos; se evaluaran los comportamientos resultantes de la interacción con estos tráficos y se comprobará la mejor alternativa tecnológica para proporcionar QoS, Ingeniería de Tráfico, transmisión óptima de información, uso de recursos de red, entre otras características que son de interés.

Thesis (MSc) -- Stellenbosch University, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet is fast evolving into a commercial platform that carries a mixture of narrow- and broadband applications such as voice, video, and data. Users expect a certain level of guaranteed service from their service providers and consequently the need exists for efficient Internet traffic engineering to enable better Quality of Service (QoS) capabilities. Multi-protocol Label Switching (MPLS) is a label switching protocol that has emerged as an enabling technology to achieve efficient traffic engineering for QoS management in IP networks. The ability of the MPLS protocol to create explicit virtual connections called Label Switched Paths (LSPs) to carry network traffic significantly enhances the traffic engineering capabilities of communication networks. The MPLS protocol supports two options for explicit LSP selection: offline LSP computation using an optimization method and dynamic route selection where a single node makes use of current available network state information in order to compute an explicit LSP online. This thesis investigates various methods for the selection of explicit bandwidth guaranteed LSPs through dynamic route selection. We address the problem of computing a sequence of optimal LSPs where each LSP can carry a specific traffic demand and we assume that no prior information regarding the future traffic demands are available and that the arrival sequence of LSP requests to the network is unknown. Furthermore, we investigate the rerouting abilities of the online LSP selection methods to perform MPLS failure restoration upon link failure. We propose a new online routing framework known as Least Interference Optimization (LIO) that utilizes the current bandwidth availability and traffic flow distribution to achieve efficient traffic engineering. We present the Least Interference Optimization Algorithm (LIOA) that reduces the interference among competing network flows by balancing the number and quantity of flows carried by a link for the setup of bandwidth guaranteed LSPs in MPLS networks. The LIOA routing strategy is evaluated and compared against well-known routing strategies such as the Minimum Hop Algorithm (MHA), Minimum Interference Routing Algorithm (MIRA), Open Shortest Path First (OSPF) and Constraint Shortest Path First (CSPF) by means of simulation. Simulation results revealed that, for the network topologies under consideration, the routing strategies that employed dynamic network state information in their routing decisions (LIOA, CSPF and MIRA) generally outperformed the routing strategies that only rely on static network information (OSPF and MHA). In most simulation experiments the best performance was achieved by the LIOA routing strategy while the MHA performed the worse. Furthermore we observed that the computational complexity of the MIRA routing strategy does not translate into equivalent performance gains. We employed the online routing strategies for MPLS failure recovery upon link failure. In particular we investigated two aspects to determine the efficiency of the routing strategies for MPLS rerouting: the suitability of the LSP configuration that results due to the establishment of LSPs prior to link failure and the ability of the online routing strategy to reroute failed LSPs upon link failure. Simulation results revealed similar rerouting performance for all online routing strategies under investigation, but a LSP configuration most suitable for online rerouting was observed for the LIOA routing strategy. / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die Internet is voordurend besig om te evoleer in 'n medium wat 'n wye reeks moderne kommunikasietegnologiee ondersteun, insluitende telefoon, video en data. Internet gebruikers verwag gewaarborgde diens van hul diensverskaffers en daar bestaan dus 'n vraag na doeltreffende televerkeerbeheer vir gewaarborgde Internet diensgehalte. Multiprotokol Etiketskakeling (MPLS) is 'n etiketskakeling protokol wat doeltreffende televerkeerbeheer en diensgehalte moontlik maak deur die eksplisiete seleksie van virtuele konneksies vir die transmissie van netwerkverkeer in Internetprotokol (IP) netwerke. Hierdie virtuele konneksies staan bekend as etiketgeskakelde paaie. Die MPLS protokol ondersteun tans twee moontlikhede vir eksplisiete seleksie van etiketgeskakelde paaie: aflyn padberekening met behulp van optimeringsmetodes en dinamiese aanlyn padseleksie waar 'n gekose node 'n eksplisiete pad bereken deur die huidige stand van die netwerk in ag te neem. In hierdie tesis word verskeie padseleksiemetodes vir die seleksie van eksplisiete bandwydte-gewaarborgde etiketgeskakelde paaie deur mid del van dinamiese padseleksie ondersoek. Die probleem om 'n reeks optimale etiketgeskakelde paaie te bereken wat elk 'n gespesifeerde verkeersaanvraag kan akkommodeer word aangespreek. Daar word aanvaar dat geen informasie in verband met die toekomstige verkeersaanvraag bekend is nie en dat die aankomsvolgorde van etiketgeskakelde pad verso eke onbekend is. Ons ondersoek verder die herroeteringsmoontlikhede van die aanlyn padseleksiemetodes vir MPLS foutrestorasie in die geval van skakelonderbreking. Vir hierdie doel word 'n nuwe aanlyn roeteringsraamwerk naamlik Laagste Inwerking Optimering (LIO) voorgestel. LIO benut die huidige beskikbare bandwydte en verkeersvloeidistribusie van die netwerk om doeltreffende televerkeerbeheer moontlik te maak. Ons beskryf 'n Laagste Inwerking Optimering Algoritme (LIOA) wat die inwerking tussen kompeterende verkeersvloei verminder deur 'n balans te handhaaf tussen die aantal en kwantiteit van die verkeersvloeistrome wat gedra word deur elke netwerkskakel. Die LIOA roeteringstrategie word geevalueer met behulp van simulasie en die resultate word vergelyk met ander bekende roeteringstrategiee insluitende die Minimum Node Algorithme (MHA), die Minimum Inwerking Algoritme (MIRA), die Wydste Kortste Pad Eerste Algoritme (OSPF) en die Beperkte Kortste Pad Eerste Algoritme (CSPF). Die resultate van die simulasie-eksperimente to on dat, vir die netwerk topologiee onder eksperimentasie, die roeteringstratgiee wat roeteringsbesluite op dinamiese netwerk informasie baseer (LIOA, MIRA, CSPF) oor die algemeen beter vaar as die wat slegs staatmaak op statiese netwerkinformasie (MHA, OSPF). In die meeste simulasie-eksperimente vaar die LIOA roeteringstrategie die beste en die MHA roeteringstrategie die slegste. Daar word verder waargeneem dat die komputasiekomplesiteit van die MIRA roeteringstrategie nie noodwendig weerspieel word in die sukses van roeteringsuitkoms nie. In die geval waar die aanlyn roeteringstrategiee aangewend word vir MPLS foutrestorasie, toon die resultate van simulasie-eksperimente dat al die roeteringstrategiee min of meer dieselfde uitkoms lewer ten opsigte van herroetering van onderbreekte verkeersvloei. Die konfigurasie van etiketgeskakelde paaie deur die LIOA roeteringstrategie voor skakelonderbreking is egter die geskikste vir televerkeer herroetering na skakelonderbreking

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet is evolving into a commercial platform requiring enhanced protocols and an expanded physical infrastructure allowing a better delivery from IP. Multi-protocol Label Switching (MPLS) is a technology enabling traffic engineering and virtual private network (VPN) provisioning. MPLS achieves traffic engineering by carrying the traffic over virtual connections called Label Switched Paths (LSPs) which are engineered based on QoS requirements such as delay, jitter and packet loss minimization or throughput maximization. This thesis proposes path finding and traffic distribution methods to be deployed in MPLS networks for traffic engineering LSPs. A flow optimization model based on a pre-planned routing approach separating path finding and traffic distribution is presented. This model is augmented by a threshold routing approach which routes the traffic based on thresholds expressing the maximum load level reached by network links. This routing approach moves the traffic away from thresholdmarked links to achieve low-utilized links/paths. The performance and routing capabilities of these methods are evaluated through designed software. A routing architecture implementing a two-layer signalling model for MPLS network is proposed and evaluated through simulation. v / AFRIKAANSE OPSOMMING:Die verandering van die Internet in 'n kommersiele platform met verbeterde protokolle en 'n uitgebreide fisieke infrastruktuur stel die internetprotokol (IP) in staat tot beter lewering. Multiprotokol- etiketskakeling (MPLS), is 'n tegnologie vir die voorsiening van televerkeerbeheer en virtuele privaatnetwerke (VPN). MPLS verskaf televerkeerbeheer deur die verkeer te dra oar virtuele konneksies, wat bekend staan as etiketgeskakelde paaie, waarvan die ontwerp gebaseer is op vereistes vir diensgehalte soos vertraging, ritteling en die minimering van pakketverlies of maksimering van deurvoer. Hierdie tesis stel nuwe padvind- en verkeerdistribusiemetodes voor wat aangewend word in MPLSnetwerke om etiketgeskakelde paaie te beheer. 'n Model vir vloei-optimering-gebaseer op voorafbeplande roetering wat padvinding en verkeerdistribusie skei-word aangebied. Hierdie model word uitgebrei deur 'n benadering van drempelroetering wat die verkeer roeteer en gebaseer is op drempels wat die maksimum ladingsvlak voorstel wat bereik kan word deur netwerkskakels. Hierdie roeteringsbenadering skuif die verkeer weg van drempelgemerkte skakels en bereik daardeur laaggebruikte skakelsjpaaie. Die prestasie en roeteringsvaardigheid van hierdie metodes word gevalueer deur selfontwikkelde programmatuur. 'n Argitektuur vir roetering wat 'n dubbellaagseinmodel implementeer vir 'n MPLS-netwerk, word aangebied en gevalueer met simulasie.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: The Internet has experienced tremendous growth in the last three decades and has emerged as a platform to carryall forms of communications including voice, video and data. Along with this growth came the urgency for quality of service (QoS) controls in IP networks as different types of traffics have different service requirements. Although the IP protocol is able to scale to very large networks, it does not provide sufficient functionality for traffic engineering in order to enable QoS control. Multi-protocol label switching (MPLS) is a new routing technology that enhances IP with some QoS concepts from ATM and uses relatively simple packet forwarding mechanisms. MPLS has the ability to perform traffic engineering and QoS control by routing traffic flowson virtual connections called label switched paths (LSPs) which are assigned capacity. A large portion of the traffic carried on the Internet consists of data traffic in the form of TCP traffic. This thesis investigates several TCP models to find the ones most suitable to represent TCP traffic in MPLS networks. The models consist of three types. The first type models a single TCP source and the second type models a fixed number of TCP sources. The third type models an infinite number of TCP sources. The models were evaluated by comparing their throughput predictions and results obtained from simulation experiments that were done with the widely-used simulator ns. We also present a simple derivation of the 1/,;e law for the TCP congestion window size where e is the packet loss probability. / AFRIKAANSE OPSOMMING:In die afgelope drie dekades het die Internet beduidende groei ervaar, soveel so dat dit ontluik het as 'n medium om alle tipes van moderne kommunikasies te hanteer insluitend telefoon, video en data. Hierdie groei het gepaard gegaan met die behoefte na diensvlak (QoS) meganismes in IP netwerke aangesien verskillende tipe kommunikasies verskillende diens vereistes het. Alhoewel die IP protokol skalleerbaar is tot baie groot netwerke, voorsien dit nie voldoende funksionaliteit om QoS beheer toe te pas nie. "Multi-protocol label switching" (MPLS) is 'n nuwe roeterings tegnologie wat IP aanvul met QoS konsepte van ATM en dit maak gebruik van relatief eenvoudige pakkie versendings-meganismes. MPLS het die vermoe om netwerk-verkeer reeling en QoS beheer toe te pas deur verkeers-strome te roeteer op virtuele roetes genaamd "label switched paths" (LSPs) aan wie kapasiteit toegeken is. 'n Beduidende gedeelte van Internet-verkeer bestaan uit TCP-verkeer. Hierdie tesis ondersoek verskillende modelle van TCP om die te vind wat die mees geskik is om TCP verkeer in MPLS netwerke te verteenwoordig. Drie tipes modelle is ondersoek. Die eerste tipe moduleer 'n enkele TCP verkeersbron en die tweede tipe moduleer 'n vasgestelde aantal TCP verkeersbronne. Die derde tipe moduleer 'n oneindige aantal verkeersbronne. Die modelle is geevalueer deur hul voorspellings van die tempo van data transmissie te vergelyk met resultate van simulasies. Die simulasies is gedoen met die veelgebruikte simulator ns. Hierdie tesis bevat ook 'n eenvoudige afleiding vir die 1/,;e wet vir die TCP oorlading venster grootte met e die verlies waarskeinlikheid van 'n netwerk pakkie.

Le routage multi-chemins est une technique qui permet l'équilibrage de la charge en multiplexant les flux vers une destination sur plusieurs chemins. Nous proposons une approche de routage multi-chemins qui, peut être schématisée en deux étapes : l'étape de choix des chemins candidats et l'étape de distribution du trafic sur un sous-ensemble de ces chemins. <br />Dans ce travail, nous avons commencé par effectuer une étude comparative d'un point scalabilité et stabilité, de plusieurs algorithmes de routage multi-chemins, basés sur MPLS. Cela nous a permis de retenir WDP pour la sélection des chemins candidats et LDM pour la distribution des demandes de trafic reçues par un routeur entrant du réseau d'un FAI. Nous proposons dans ce travail PER, un algorithme qui est une amélioration de l'algorithme de distribution de LDM. Ces différents algorithmes nous ont permis de réaliser plusieurs algorithmes « hybrides » dont LBWDP (Load Balancing over Widest Disjoint Paths) qui par simulation a été prouvé comme étant un algorithme plus performant que des modèles comme LDM ou MATE. <br />Pour une meilleure garantie de QdS nous avons cherché à intégrer la différentiation de service (DiffServ) avec notre technique d'ingénierie de trafic (DiffServ-aware MPLS Traffic Engineering : DS-TE). Nous proposons PEMS (PEriodic Multi-Step algorithm for DS-TE network) comme un modèle de DS-TE pour différencier la qualité du service selon la classe du trafic. Dans ce cadre, nous proposons un nouvel algorithme de sélection de chemins candidats en fonctions des critères préférentiels de chaque classe de trafic. L'utilisation de PER permet ensuite de distribuer en fonction de critères dynamiques les demandes reçues sur les meilleurs chemins de chaque classe. Par simulation à l'aide de ns-2, nous avons montré que PEMS répartie moins bien la charge que LBWDP mais que les classes EF et AF ont une qualité de service meilleure que dans le cas de LBWDP.

La technologique utilisée dans les réseaux de télécommunication à commutation de paquets est en développement permanent. La tendance actuelle est orientée vers la mutualisation des services voix et données, de leurs infrastructures et des techniques associées (réseaux IP/MPLS, QoS dans Internet). Les méthodes classiques utilisées pour l'évaluation de performances des ces réseaux sont la modélisation analytique et la simulation événementielle. La simulation événementielle requiert des temps de calcul prohibitifs, tandis que les modèles issus des méthodes analytiques manquent parfois de précision. Le travail présenté dans cette thèse définit un cadre de modélisation appelé Simulation Hybride Distribuée qui combine de manière rigoureuse la théorie différentielle du trafic et la simulation événementielle. Dans une première technique, les ressources du réseau sont partitionnées en domaines dont certains sont simulés par événements, et les autres sont modélisés par des équations intégrées numériquement. La seconde technique proposée permet la circulation de trafics simulés par événements sur les ressources du réseau modélisées par des équations. La simulation hybride permet ainsi de prolonger la modélisation analytique au-delà de ses limites théoriques. Elle permet également de concevoir des modèles d'évaluation de performances très généraux et de développer des logiciels plus performants en temps de calculs. Un prototype de simulateur hybride a été conçu. Il permet de modéliser précisément des routeurs Internet Diffserv et MPLS, le protocole TCP ainsi que diverses sources de trafic multimédia (Audio, Vidéo). Pour réduire les temps de calcul, le simulateur peut être parallélisé. En ce sens, un nouveau noyau de communication de l'environnement de parallélisme LANDA a été conçu. Il offre une bibliothèque à la norme MPI et permet d'utiliser simultanément et efficacement (latence, bande passante) plusieurs media de communication haut-débit ainsi que la mémoire commune S MP.

Cette thèse porte essentiellement sur les problématiques fondamentales d'optimisation combinatoire qui se dégagent de la modélisation structurelle et algorithmique du dimensionnement des réseaux de transport WDM tout-optiques. L'optimisation de ces réseaux est nécessaire aux opérateurs de télécommunication, qui demandent la garantie d'une exploitation efficace des ressources déployées. La thèse est organisée en trois parties. La première partie traite du problème de routage et affectation de longueur d'onde. Nous proposons de résoudre le problème considérant des demandes de trafic permanentes. Des méthodes à la fois exactes basées sur la programmation linéaire et approchées ont été développées. Nous étendons ensuite le modèle de trafic pour considérer simultanément des demandes de trafic pré-planifiées et des demandes de trafic aléatoires. Différent algorithmes de routage ont été développés. Les différents algorithmes ont été comparés en terme de taux de rejet global. La deuxième partie concerne le problème de routage et affectation de longueurs d'onde avec protection. Les ressources dédiées à la protection sont rarement sollicitées, nous cherchons à en minimiser le nombre grâce au multiplexage des circuits optiques de protection. Des méthodes exactes et approchées sont encore une fois proposées considérant les demandes de trafic citées ci-dessus. La dernière partie présente un algorithme de reroutage de canaux optiques afin d'améliorer le taux de rejet dans les réseaux tout-optiques sans convertisseurs en longueurs d'onde. Plusieurs variantes de l'algorithme ont été proposées. Les résultats obtenus montrent un gain intéressant en terme de taux de rejet.