Cette thèse est structurée autour de contributions dans les domaines des réseaux domestiques et mobiles. Dans le contexte des réseaux domestiques, nous nous occupons à la fois de la caractérisation du trafic et de la dégradation des performances des applications. Dans le cas des réseaux mobiles, nous sommes intéressés par comprendre la relation entre la technologie sans fil et les opportunités de contact entre les nœuds mobiles. Nous résumons les principales contributions de cette thèse dans ce qui suit. Partie I (Optimisation des performances des applications dans les réseaux domestiques). L?augmentation du taux d'accès à Internet à la maison conduit à plus de populations avec des réseaux domestiques. Un réseau domestique connecte plusieurs appareils à l'internet permettant aux différents membres d'un ménage de partager l'accès à Internet et aux ressources du réseau local. Par conséquent, les applications fonctionnant en parallèle peuvent interférer les unes avec les autres. Par exemple, les enfants peuvent jouer à des jeux en ligne ralentissant la navigation sur le web de leurs parents. Le premier objectif de cette thèse est de contrôler l'utilisation des ressources du réseau domestique afin d'optimiser la performance des applications concurrentes. La passerelle domestique est responsable de la connexion du réseau domestique au reste de l'Internet. Parce que la passerelle a une vue d'ensemble de tout le trafic en provenance et vers le réseau domestique, elle est le point de départ idéal pour l'optimisation des applications. Dans cette thèse, nous proposons un système qui fonctionne sur la passerelle domestique pour détecter des dégradations de performances et optimiser l'allocation des ressources pour obtenir les meilleures performances des applications. En même temps, les passerelles résidentielles classiques ne comportent aucun mécanisme pour garantir une performance optimale aux applications. Une autre contribution de cette thèse est donc de proposer une approche d'optimisation des performances des applications pour les réseaux domestiques. En particulier, nous étudions la faisabilité du suivi des performances des applications sur les passerelles résidentielles. Nous montrons que, bien que la passerelle domestique a des ressources limitées, elle a encore la capacité de faire plus que simplement la transmission des paquets. Elle peut recueillir et exporter toutes les informations nécessaires pour effectuer notre méthode d'optimisation des performances. Partie II (Reproduction de traces de mobilité). La meilleure façon d'analyser ou de valider un protocole ou même le choix de conception dans les réseaux tolérants aux perturbations est à travers un déploiement réel. Néanmoins, en raison des difficultés de mise en œuvre et même de coûts financiers, I seulement quelques expérimentations ont été rapportées dans la littérature. En conséquence, plusieurs travaux s'appuient toujours sur des modèles de mobilité synthétiques. Alors que les modèles de mobilité synthétiques sont utiles pour isoler les paramètres spécifiques d'une solution ou aider à enquêter sur l'évolutivité d'un système, ils ne peuvent pas toujours refléter les conditions réelles. D'autre part, les traces de contact sont connues pour mieux représenter la mobilité de la vie réelle, mais aussi d'être difficile à obtenir. Et si une trace réelle était suffisante pour obtenir plusieurs autres, comme si nous avions effectué plusieurs expérimentations ? à cette fin, nous nous appuyons sur la mobilité plausible, un algorithme capable d'inférer un mouvement spatial à partir de traces de contact et nous proposons un système de reproduction de traces de mobilité qui, à partir d'une unique trace de contact réelle, offre de multiples traces de contact inspirées de la trace originale.

Cette thèse est structurée autour de contributions dans les domaines des réseaux domestiques et mobiles. Dans le contexte des réseaux domestiques, nous nous occupons à la fois de la caractérisation du trafic et de la dégradation des performances des applications. Dans le cas des réseaux mobiles, nous sommes intéressés par comprendre la relation entre la technologie sans fil et les opportunités de contact entre les nœuds mobiles. Nous résumons les principales contributions de cette thèse dans ce qui suit. Partie I (Optimisation des performances des applications dans les réseaux domestiques). L?augmentation du taux d'accès à Internet à la maison conduit à plus de populations avec des réseaux domestiques. Un réseau domestique connecte plusieurs appareils à l'internet permettant aux différents membres d'un ménage de partager l'accès à Internet et aux ressources du réseau local. Par conséquent, les applications fonctionnant en parallèle peuvent interférer les unes avec les autres. Par exemple, les enfants peuvent jouer à des jeux en ligne ralentissant la navigation sur le web de leurs parents. Le premier objectif de cette thèse est de contrôler l'utilisation des ressources du réseau domestique afin d'optimiser la performance des applications concurrentes. La passerelle domestique est responsable de la connexion du réseau domestique au reste de l'Internet. Parce que la passerelle a une vue d'ensemble de tout le trafic en provenance et vers le réseau domestique, elle est le point de départ idéal pour l'optimisation des applications. Dans cette thèse, nous proposons un système qui fonctionne sur la passerelle domestique pour détecter des dégradations de performances et optimiser l'allocation des ressources pour obtenir les meilleures performances des applications. En même temps, les passerelles résidentielles classiques ne comportent aucun mécanisme pour garantir une performance optimale aux applications. Une autre contribution de cette thèse est donc de proposer une approche d'optimisation des performances des applications pour les réseaux domestiques. En particulier, nous étudions la faisabilité du suivi des performances des applications sur les passerelles résidentielles. Nous montrons que, bien que la passerelle domestique a des ressources limitées, elle a encore la capacité de faire plus que simplement la transmission des paquets. Elle peut recueillir et exporter toutes les informations nécessaires pour effectuer notre méthode d'optimisation des performances. Partie II (Reproduction de traces de mobilité). La meilleure façon d'analyser ou de valider un protocole ou même le choix de conception dans les réseaux tolérants aux perturbations est à travers un déploiement réel. Néanmoins, en raison des difficultés de mise en œuvre et même de coûts financiers, I seulement quelques expérimentations ont été rapportées dans la littérature. En conséquence, plusieurs travaux s'appuient toujours sur des modèles de mobilité synthétiques. Alors que les modèles de mobilité synthétiques sont utiles pour isoler les paramètres spécifiques d'une solution ou aider à enquêter sur l'évolutivité d'un système, ils ne peuvent pas toujours refléter les conditions réelles. D'autre part, les traces de contact sont connues pour mieux représenter la mobilité de la vie réelle, mais aussi d'être difficile à obtenir. Et si une trace réelle était suffisante pour obtenir plusieurs autres, comme si nous avions effectué plusieurs expérimentations ? à cette fin, nous nous appuyons sur la mobilité plausible, un algorithme capable d'inférer un mouvement spatial à partir de traces de contact et nous proposons un système de reproduction de traces de mobilité qui, à partir d'une unique trace de contact réelle, offre de multiples traces de contact inspirées de la trace originale. / This thesis is structured around contributions in the areas of domestic and mobile networks. In the context of home networks, we deal with both home traffic characterization and application performance degradation. In the case of mobile networks, we are interested in understanding the relationship between wireless technology and contact opportunities among nodes on the move.

Les réseaux domestiques sont confrontés à une évolution continue et deviennent de plus en plus complexes. Leur complexité a évolué selon deux dimensions interdépendantes. D'une part, la topologie du réseau domestique devient plus complexe avec la multiplication des équipements et des technologies de connectivité. D'autre part, l'ensemble des services accessibles via le réseau domestique ne cesse de s’élargir. Un tel contexte a rendu la gestion du réseau domestique plus difficile pour les Fournisseurs d’Accès Internet (FAI) et les utilisateurs finaux. Dans ce manuscrit, nous nous concentrons sur la deuxième dimension de la complexité décrite ci-dessus liée au trafic circulant depuis/vers le réseau domestique. Notre première contribution consiste à proposer une architecture pour la supervision du trafic dans les réseaux domestiques. Nous fournissons une étude comparative de certains outils open source existants. Ensuite, nous effectuons une évaluation de performances expérimentale d’un sous ensemble des processus impliqués dans notre architecture. Sur la base des résultats obtenus, nous discutons les limites et les possibilités de déploiement de ce type de solution. Dans notre deuxième contribution, nous présentons notre analyse à large échelle des usages et du trafic résidentiel basée sur une trace de trafic réelle impliquant plus de 34 000 clients. Premièrement, nous présentons notre méthode de collecte et de traitement des données. Deuxièmement, nous présentons nos observations statistiques vis-à-vis des différentes couches de l’architecture Internet. Ensuite, nous effectuons une analyse subjective auprès de 645 clients résidentiels. Enfin, nos résultats fournissent une synthèse complète des usages et des caractéristiques des applications résidentielles. Dans notre troisième contribution, nous proposons une nouvelle méthode pour la classification en temps réel du trafic résidentiel. Notre méthode, laquelle est basée sur l’utilisation d’un algorithme d’apprentissage statistique de type C5.0, vise à combler les carences identifiées dans la littérature. Ensuite, nous détaillons notre implémentation d’une sonde légère sur un prototype de passerelle résidentielle capable de capturer, de suivre et d'identifier d’une manière fine les applications actives dans le réseau domestique. Cette implémentation nous permet, en outre, de valider nos principes de conception via un banc d'essai réaliste mis en place à cet effet. Les résultats obtenus indiquent que notre solution est efficace et faisable. / Home networks are facing a continuous evolution and are becoming more and more complex. Their complexity has evolved according to two interrelated dimensions. On the one hand, the home network topology (devices and connectivity technologies) tends to produce more complex configurations. On the other hand, the set of services accessed through the home network is growing in a tremendous fashion. Such context has made the home network management more challenging for both Internet Service Provider (ISP) and end-users. In this dissertation, we focus on the traffic dimension of the above described complexity. Our first contribution consists on proposing an architecture for traffic monitoring in home networks. We provide a comparative study of some existing open source tools. Then, we perform a testbed evaluation of the main software components implied in our architecture. Based on the experiments results, we discuss several deployment limits and possibilities. In our second contribution, we conduct a residential traffic and usages analysis based on real trace involving more than 34 000 customers. First, we present our data collection and processing methodology. Second, we present our findings with respect to the different layers of the TCP/IP protocol stack characteristics. Then, we perform a subjective analysis across 645 of residential customers. The results of both evaluations provide a complete synthesis of residential usage patterns and applications characteristics. In our third contribution, we propose a novel scheme for real-time residential traffic classification. Our scheme, which is based on a machine learning approach called C5.0, aims to fulfil the lacks identified in the literature. At this aim, our algorithm is evaluated using several traffic inputs. Then, we detail how we implemented a lightweight probe able to capture, track and identify finely applications running in the home network. This implementation allowed us to validate our designing principles upon realistic test conditions. The obtained results show clearly the efficiency and feasibility of our solution.