Les réseaux tolérants aux délais sont aujourd’hui une alternative prometteuse aux réseaux traditionnels basés sur une infrastructure, encore peu déployée. Il existe plusieurs manières d’évaluer les performances d’un tel réseau : expériences de déploiement grandeur nature, modèles théoriques, simulation, émulation, jeu de traces. Chacune a ses avantages et inconvénients, tant en termes de coûts matériels, de réalisme, de temps nécessaire ou de capacité à gérer des noeuds réels. Cependant, aucune ne répond réellement aux besoins des développeurs d’applications. Dans cette thèse, nous nous focaliserons sur l’émulation. Dans une première partie, nous nous intéresserons aux entrées possibles pour un tel système. Nous proposons tout d’abord un modèle analytique pour prévoir le taux de pertes dans un réseau où les noeuds possèdent une mémoire limitée à un seul paquet. Ensuite, inspirés par les approches de mise à l’échelle de traces de la littérature, nous étudions les hypothèses prises pour l’analyse statistique de traces réelles, et montrons leur influence sur les lois de probabilité obtenues ainsi que les performances réseau observées. Nous étendons ensuite cette étude à la totalité du cycle de vie des traces réelles, en considérant la collecte de données, le filtrage et la mise à l’échelle de celles-ci. Dans une seconde partie, nous proposons une architecture possible d’un émulateur DTN hybride, c’est-à-dire comportant à la fois des noeuds réels sous forme d’intelliphones, et des noeuds virtuels. Le principal avantage ici est de pouvoir évaluer des applications réelles, éventuellement déjà existantes, dans un contexte DTN, et ce de manière aussi transparente que possible. Nous identifions les limites des approches existantes, ce qui nous permet d’établir une liste de spécifications pour notre système. Nous proposons ensuite un système, nommé HINT, permettant de remplir ces spécifications. L’ensemble est ensuite validé, puis appliqué à l’étude de quelques exemples. / Delay Tolerant Networks are currently a promising alternative to infrastructure-based networks, but they have not seen a wide deployment so far. There are several ways to evaluate the performance of such networks: field trials, theoretical models, simulation, emulation or replaying contact datasets. Each one has its advantages and drawbacks in terms of material cost, realism, required time or ability to manage real nodes. However, none of them effectively addresses the needs of application developers. In this thesis, we will focus on emulation. In a first part, we will deal with possible inputs for such a system. We first propose an analytical model to predict the drop ratio in a network where nodes have a one-packet buffer. Then, taking inspiration from trace scaling approaches from the literature, we study the hypotheses and assumptions taken for real traces statistical analyses, showing their impact on the obtained probability distributions and observed network performance metrics. We then extend this study to the whole life cycle of real traces, by considering data collection, filtering and scaling. In a second part, we propose a possible architecture for a hybrid DTN emulator, using both real nodes as smartphones and virtual nodes. The main advantage here is to be able to evaluate real applications, including preexisting ones, in a DTN context, doing so as transparently as possible. We identify the limitations of existing approaches, which helps us build a list of specifications for our system. Then, we propose a system called HINT which matches these specifications. HINT is validated, and applied to the study of some examples.

Cette thèse traite de la dissémination de messages dans les réseaux tolérants aux délais (DTNs). Ce type d'environnements très contraints ouvre de nombreux défis parmi lesquels le routage qui exploite au mieux les critères de mobilité des noeuds, le routage utilisant un nombre réduit de copies du message à disséminer, le routage de messages respectant la vie privée des noeuds, le routage en présence de nœuds égoïstes. Ce sont ces défis que nous adressons dans le cadre de cette thèse. La première contribution de cette thèse consiste en un protocole de routage adaptatif pour les DTNs exploitant au mieux les critères de mobilité des nœuds. En particulier, ce protocole permet de déterminer à chaque fois qu'une décision de routage doit être prise, quel critère de mobilité augmente la probabilité que le message soit délivré à sa destination. Cette décision est prise grâce à une fonction d'utilité calculée par les nœuds après normalisation des valeurs décrivant les différents critères de mobilité. Le protocole est validé par des simulations faites en utilisant des traces de mobilité réelles et en comparaison avec des protocoles de l'état de l'art. Les résultats montrent de meilleures performances en terme de taux de délivrance de messages mais à coût plus élevé. La seconde contribution de cette thèse consiste en un protocole dont le but est d'adapter dynamiquement le nombre de copies de messages disséminés dans le réseau. Le protocole proposé dans cette thèse résout ce problème en pré-calculant un nombre de copies nécessaire pour atteindre une certaine probabilité de délivrance, puis en augmentant dynamiquement ce nombre au fur et à mesure que le délai d'expiration du message approche. Les résultats montrent que le protocole proposé offre un taux de délivrance équivalent aux protocoles les plus performants à un cout bien inférieur. La troisième contribution de cette thèse consiste en un protocole de routage dans les DTNs qui protège la vie privée des nœuds. En particulier, ce protocole protège les informations relatives à la mobilité des nœuds. Ceci est fait en se basant sur l'organisation des nœuds en communautés. En particulier, au lieu de comparer leur propres probabilités de rencontrer la destination d'un message donné, dans le protocole proposé, les nœuds comparent la probabilité qu'un nœud de leur communauté rencontre la destination. Afin de calculer cette probabilité au sein de la communauté de manière à préserver les valeurs individuelle, le protocole se base sur des algorithmes de cryptographie afin de calculer des produits de probabilité de manière à protéger les valeurs individuelles. Les résultats montrent que le protocole exhibe des performances équivalentes aux protocoles existants tout en étant le seul à respecter les informations confidentielles des usagers. / Mobile Delay Tolerant Networks (MDTNs) are wireless mobile networks in which a complete routing path between two nodes that wish to communicate cannot be guaranteed. A number of networking scenarios have been categorized as MDTNs, such as vehicular ad hoc networks, pocket switched networks, etc. The network asynchrony, coupled with the limited resources of mobile devices make message dissemination (also called routing) one of the fundamental challenges in MDTNs. In the literature, a large body of work has been done to deal with routing in MDTNs. However, most of the existing routing protocols are based on at least one of the following three assumptions: (1) all messages can be routed by relying on a single mobility property; (2) all messages can be routed using a single message allocation strategy; (3) users are willing to disclose their mobility information and relationships to others in order to improve the quality of the routing. We argue that the above three assumptions are not realistic because: (1) users can exhibit various social behaviors and consequently various mobility properties (e.g., they can have regular movements during week-days and exhibit non-predictable movements during week-ends); (2) some messages might need more or less copies to be delivered according to the localization of the source and the destination and to the urgency of the message; and (3) users mobility data can disclose sensitive information about the users. In this thesis, we relieve MDTN routing from the above three restrictive assumptions. Firstly, we propose an adaptive routing protocol for mobile delay tolerant networks. The proposed protocol can dynamically learn the social properties of nodes based on their mobility patterns, and exploit the most appropriate routing strategy each time an intermediate node is encountered. Simulations performed on real mobility traces show that our protocol achieves a better delivery ratio than existing state-of-the-art routing protocols that rely on a single mobility property. Secondly, we present a delay and cost balancing protocol for efficient routing in mobile delay tolerant networks. The presented protocol reasons on the remaining time-to-live of a message to dynamically allocate the minimum number of copies that are necessary to achieve a given delivery probability. Evaluation results show that the protocol can achieve a good balance between message delivery delay and delivery cost, compared with most of the existing routing protocols in the literature. Lastly, we propose an efficient privacy preserving prediction-based routing protocol for mobile delay tolerant networks. This protocol preserves the mobility patterns of a node from being disclosed by exploiting the mobility pattern of communities that node belongs to. Evaluation results demonstrate that this protocol can obtain comparable routing performance to prediction-based protocols while preserving the mobility pattern of nodes.

Un système de systèmes est un système dont les composants sont eux-mêmes des systèmes indépendants, tous communiquant pour atteindre un objectif commun. Lorsque ces systèmes sont mobiles, il peut être difficile d'établir des connexions de bout-en-bout. L'architecture mise en place dans de telles situations est appelée réseau tolérant aux délais. Les données sont transmises d'un système à l'autre – selon les opportunités de communication, appelées contacts, qui apparaissent lorsque deux systèmes sont proches – et disséminées dans l'ensemble du réseau avec l'espoir que chaque message atteigne sa destination. Si une donnée est trop volumineuse, elle est découpée. Chaque fragment est alors transmis séparément.Nous supposons ici que la séquence des contacts est connue. On s'intéresse donc à des applications où la mobilité des systèmes est prédictible (les réseaux de satellites par exemple). Nous cherchons à exploiter cette connaissance pour acheminer efficacement des informations depuis leurs sources jusqu'à leurs destinataires. Nous devons répondre à la question : « Quels éléments de données doivent être transférés lors de chaque contact pour minimiser le temps de dissémination » ?Nous formalisons tout d'abord ce problème, appelé problème de dissémination, et montrons qu'il est NP-difficile au sens fort. Nous proposons ensuite des algorithmes pour le résoudre. Ces derniers reposent sur des règles de dominance, des procédures de prétraitement, la programmation linéaire en nombres entiers, et la programmation par contraintes. Une partie est dédiée à la recherche de solutions robustes. Enfin, nous rapportons des résultats numériques montrant l'efficacité de nos algorithmes. / Systems of systems are supersystems comprising elements which are themselves independent operational systems, all interacting to achieve a common goal. When the subsystems are mobile, these may suffer from a lack of continuous end-to-end connectivity. To address the technical issues in such networks, the common approach is termed delay-tolerant networking. Routing relies on a store-forward mechanism. Data are sent from one system to another – depending on the communication opportunities, termed contacts, that arise when two systems are close – and stored throughout the network in hope that all messages will reach their destination. If data are too large, these must be split. Each fragment is then transmitted separately.In this work, we assume that the sequence of contacts is known. Thus, we focus on applications where it is possible to make realistic predictions about system mobility (e.g. satellite networks). We study the problem of making the best use of knowledge about possibilities for communication when data need to be routed from a set of systems to another within a given time horizon. The fundamental question is: "Which elements of the information should be transferred during each contact so that the dissemination length is minimized"?We first formalize the so-called dissemination problem, and prove this is strongly NP-Hard. We then propose algorithms to solve it. These relies on different dominance rules, preprocessing procedures, integer-linear programming, and constraint programming. A chapter is dedicated to the search for robust solutions. Finally experimental results are reported to show the efficiency of our algorithms in practice.