The issue of providing Quality of Service (QoS) in the Internet is becoming more and more important because of two phenomena: (1) the growth of the value added services that require QoS (e.g., VPNs, IPTV) and (2) network convergence towards a unified IP-based architecture, for voice, image and data services. In this context, the limitations of existing QoS technologies emerge: it is currently difficult for an operator to guarantee that its network can offer a specific level of service. Furthermore, it is hard to ensure a consistent treatment of end-to-end QoS-sensitive flow that cross networks controlled by several operators. Indeed, the control on such traffic flows is shared between all the traversed operators. In the thesis, we have studied these issues. Specifically, we have addressed the problems of routing and dynamic traffic engineering at inter-domain level. We have proposed several algorithmic solutions to compute paths subject to multiple performance constraints. Analytical studies and simulations show that our algorithms are efficient and scalable. Finally, we have integrated our solutions into an architecture that is under ongoing standardization by the IETF and we have studied the protocol adaptations required for the deployment of our algorithms. Our work represents an important step towards more effective inter-domain traffic management in traffic engineered networks

Les systèmes pair-à-pair (P2P) sont utilisés par des millions d'usagers tous les jours. Dans beaucoup de cas, un usager souhaite communiquer, échanger du contenu ou des services à travers différents systèmes P2P. Cela requiert de la coopération entre les différents systèmes P2P, ce qui est très souvent difficile ou même impossible à obtenir, à cause des raisons suivantes; in primis, l'absence d'une infrastructure de routage entre les réseaux, ce qui rend la communication étanche et, in secundis, l'incompatibilité des protocoles et des opérations des susdits systèmes. L'objectif principal de cette thèse est celui de permettre la coopération entre systèmes P2P. La thèse introduit un cadre de coopération rétro-compatible entre systèmes P2P hétérogènes constitué de deux parties. La première est un cadre de routage intra-réseaux permettant à des réseaux hétérogènes de communiquer. La deuxième est une application coopérative, conçue à l'aide et au travers du cadre de routage, dont l'objectif est celui de résoudre les incompatibilités protocolaires des systèmes P2P sous-jacents. A cause des différences intrinsèques des domaines d'applications - dans la description du cadre de coopération - la thèse se focalise essentiellement sur les principes fondateurs de la construction du cadre de coopération. Comme étude de cas de notre cadre de coopération, on présente une solution complète permettant une coopération entre des réseaux P2P spécialisés dans l'échange des fichiers pouvant s'appliquer aux réseaux P2P actuels. La solution proposée serait composée par une application de coopération, devant fonctionner à l'aide d'un protocole d'échange de fichiers inter-réseaux (IFP), et qui devrait être à la base du cadre de routage inter-protocolaire. A travers des expérimentations en taille réelle, on montre l'efficacité du cadre de routage inter-réseaux ainsi que l'efficacité de la solution proposée, pour permettre la coopération entre réseaux d'échange des fichiers P2P. Pendant l'étude des protocoles de routages inter-réseaux, on a observé que l'interconnexion des systèmes P2P pourrait donner une réponse à des problématiques communes aux systèmes P2P, comme le passage à l'échelle, la localisation, la tolérance aux pannes, et l'auto-organisation. Notre conviction est qu'un système possédant toutes ces caractéristiques pourrait être à la base de la conception de plusieurs systèmes ''cyber-physiques'' (CPS). En fait, dans la deuxième partie de la thèse, on présente une étude de cas d'usage de notre architecture d'interconnexion des réseaux P2P appliquée à un cas typique de CPS, notamment les réseaux d'électricité intelligents. Dans cette étude de cas, une collection des ''tables de hachage distribuées'' et organisées de façon hiérarchique est à la base d'une infrastructure de communication entre de compteurs d'électricité intelligents (AMI). L'analyse et les expérimentations montrent le passage à l'échelle et l'efficacité de communication de l'architecture proposée.

Device-to-device (D2D) communication is a promising new feature in LTE-Advanced networks. It is brought up to enable efficient discovery and communication between proximate devices. With D2D capability, devices in physical proximity could be able to discover each other using LTE radio technology and to communicate with each other via a direct data path. This thesis is concerned with the design, coordination and testing of a hybrid D2D and cellular network. Design requirements and choices in physical and MAC layer functions to support D2D discovery and communication underlaying LTE networks are analyzed. In addition, a centralized scheduling strategy in base station is proposed to coordinate D2D data communication operating in LTE spectrum. The scheduling strategy combines multiple techniques, including mode selection, resource and power allocation, to jointly achieve an overall user performance improvement in a cell. Finally the performances of D2D data communication underlaying LTE system are calibrated in a multi-link scenario via system-level simulation.

La protection des systèmes répartis est un problème complexe : en quelles entités du système peut-on avoir confiance et étant donné cette confiance, comment assurer la protection du système global. L'approche adoptée dans cette thèse consiste à combiner d'une part une gestion globale et centralisée des droits d'accès aux objets persistants du système par un serveur d'autorisation et d'autre part une protection locale par un noyau de sécurité sur chaque site du système réparti. Ce noyau contrôle les accès à tous les objets locaux (persistants ou temporaires) et a de plus la responsabilité de la gestion des droits d'accès aux objets temporaires locaux. Un schéma d'autorisation est développé pour une telle architecture. Ce schéma est élaboré dans le cadre de systèmes composés d'objets répartis (au sens de la programmation orientée-objets). Il permet de respecter au mieux le principe du moindre privilège, définit de nouveaux droits facilement administrables (appelés droits symboliques), et un nouveau schéma de délégation de droits. Ce modèle est utilisé dans le cadre d'une politique de sécurité discrétionnaire et dans le cadre d'une politique de sécurité multiniveau. Pour cela, un modèle de sécurité multiniveau adapté au modèle objet est développé et présenté dans cette thèse. Un exemple d'implémentation de ce schéma d'autorisation est enfin détaillé.

Le développement fulgurant des technologies de l’information et de la communication et singulièrement internet au Cameroun a été suivi par un discours marqué d’une certaine passion autour de la mise en oeuvre de la société de l’information. Sans être réticents aux innovations introduites par les nouveaux moyens de télécommunications, nous avons voulu signaler que « l’entrée du Cameroun dans la société de l’information » pose un certain nombre de questions par rapport aux infrastructures de télécommunications, aux réseaux de télécommunications, à la concurrence dans le secteur des télécommunications, etc.…auxquelles il convient d’apporter des réponses claires et précises. Par ailleurs, la réflexion juridique exige une certaine distance vis-à-vis de ces technologies dans la mesure où il se développe des dérapages et atteintes auxquelles s’ajoutent la complexité et la technicité de la matière. Il est alors nécessaire de se doter d’outils pouvant contribuer à les prévenir ou les sanctionner, dans le respect des règles démocratiques. / The lightning development of information and communication technologies and particularly internet in Cameroon was followed by a speech marked with a certain passion around the implémentation of the information society. Without being reluctant to the innovations introduced by the new means of telecommunications, we wanted to indicate that " the entry into the information society " set down certain number of questions with regard to the infrastructures of telecommunications, to the telecommunication networks, to the competition in the sector of telecommunications, etc… to which it is advisable to bring clear and precise answers. Besides, the legal reflection requires a certain distance towards these technologies as far as it develops skids and infringements to which are added the complexity and the technicality of the subject. It is then necessary to be equipped with tools which can contribute to prevent or to sanction them, in the respect for the democratic rules.

La première partie de cette thèse, concerne une étude de robustesse des algorithmes de points intérieurs prédicteurs correcteurs, ainsi qu'une approche par décomposition de cette méthode pour la résolution de problè mes de multiflot. Dans la deuxième partie, nous nous intéressons au Problème de Sécurisation Globale dont l'objectif est de déterminer un multiflot (qui transporte toute demande de son noeud origine à son noeud destination en respectant la loi de Kirchhoff) et l'investissement de moindre coût en capacité s nominale et de réserve qui assure le routage nominal et garantit sa survie par reroutage global. Dans notre modèle les routages et les capacités peuvent être fractionnés. PSG se formule alors comme un problème linéaire de grande taille avec plusieurs niveaux de couplage. Sa structure particulière appelle à l'emploi d'algorithmes de décompositions. Nous proposons quatre méthodes utilisant la technique de génération de colonnes. Les deux premières sont basées sur les techniques proximales. Leur tâche principale consiste en la résolution de sous problèmes quadratiques indépendants. Le troisième algorithme s'inspire de l'approche de points intérieurs décrite à la première partie. Pour finir, nous intégrons une procédure d'élimination de chemins dans une adaptation d'un solveur de points intérieurs. Nous reportons des résultats numériques obtenus en testant ces algorithmes sur des données réelles fournies par le CNET.

Les réseaux de capteurs sans fils sont de plus en plus utilisés dans des applications de surveillance de grands systèmes (feux de forêt, gaz dans les galeries minières, éthologie, ...). Une caractéristique de ces applications est que la topologie du réseau va être dynamique : soit les capteurs sont géographiquement mobiles (dispersion d'une nappe de pétrole), soit les conditions environnementales évoluent et modifient les capacités de communication des capteurs entre eux. Aussi, d'un système connexe, on peut évoluer vers un système clustérisé qui présente une rupture de la connectivité globale, et donc du système d'information. Une solution consiste à utiliser un (ou des) collecteur(s) des mesures (par exemple un robot mobile) qui va rétablir une connectivité discrète pour reconstituer à des échéances fixes un système d'information cohérent. Nous avons proposé un algorithme de clustering du réseau de capteurs sans fils adapté à la dynamique de sa topologie. La métrique choisie prend en compte la densité et la mobilité des nœuds, ainsi que leur énergie résiduelle. Ensuite, nous avons conçu un protocole de couche session permettant au collecteur de reconstruire le contexte de communication avec les clusters précédemment visités, sachant qu'ils ont pu évoluer en nombre, dispersion, fusion, ... Pour ce faire, il faut générer dynamiquement une trajectoire optimale du collecteur, en se basant sur un modèle d'estimation de la topologie, en prenant en compte les exigences applicatives (fréquence et volume des informations remontées). Pour la validation de l'algorithme de clustering et du protocole de couche session proposés, nous avons défini un modèle de nœud capteur que nous avons intégré à l'environnement de simulation Opnet.

The proliferation of new devices (such as smartphones and tablets) promotes new multimedia services (e.g. user-generated live video broadcasting), as well as new streaming techniques (e.g. rate-adaptive streaming). As a matter of fact, scientists observe a formidable, sustainable growth of Internet traffic related to video streaming. Yet, network infrastructures struggle to cope with this growth and it is now frequent that a delivery network is insufficiently provisioned. Such underprovisioning problem is more severe for live videos due to its real-time requirement. In this thesis, we focus on bandwidth efficient video delivery solutions for live streaming in underprovisioned video delivery networks. Specifically, we have two main contributions: (1) a user-generated live videos sharing system based on peer-to-peer (P2P) technique, and (2) a live rate-adaptive streaming system based on Content Delivery Network (CDN). First of all, we built an multioverlay P2P video sharing system which allows Internet users to broadcast their own live videos. Typically, such a system consists of multiple P2P live video streaming systems, and faces the problem of finding a suitable allocation of peer upload bandwidth. We designed various bandwidth allocation algorithms for this problem and showed how optimal solutions can be efficiently computed. Then, we studied the problem of delivering live rate-adaptive streams in the CDN. We identified a discretize streaming model for multiple live videos in modern CDNs. We formulated a general optimization problem through Integer Linear Programming (ILP) and showed that it is NP-complete. Further, we presented a fast, easy to implement, and near-optimal algorithm with approved approximation ratios for a specific scenario. This work is the first step towards streaming multiple live rate-adaptive videos in CDN and provides a fundamental theoretical basis for deeper investigation. Last, we further extended the discretized streaming model into an user-centric one which maximizes the overall satisfaction of an user population. Further, we presented a practical system, which efficiently utilizes CDN infrastructure to deliver live video streams to viewers in dynamic and large-scale CDNs. The benefits of our approaches on reducing the CDN infrastructure capacity is validated through a set of realistic trace-driven large-scale simulations. All in one, this thesis explores bandwidth efficient live video delivery solutions in underprovisioned delivery network for multiple streaming technologies. The aim is to maximally utilize the bandwidth of relay nodes (peers in P2P and forwarding equipments in CDN) to achieve an optimization goal.

Current network architectures, as well as mobility management protocols, are generally deployed in a centralized manner. Moreover, these protocols are designed to be always activated, even when not needed. As the number of mobile users and the volume of their traffic increase, such centralized architectures are expected to encounter scalability issues as well as performance issues. Recently, mobile network operators are experiencing a rapid increase in mobile data traffic. In order to cope with this, a new trend is to flatten networks architectures and hence IP mobility management protocols need to be adapted for such evolution. Therefore, there is a need to define novel mobility management mechanisms that are both distributed and offered dynamically. In order to cope with this context, the thesis concerns designing, analyzing, and evaluating novel IPv6 network architectures and mobility protocols that are distributed and dynamic, and in particular Distributed Mobility Management (DMM). Before proposing any extension, we categorize the existing mobility schemes and carry out a comparative analysis on each category. Then, we propose a new distributed dynamic mobility management scheme based on the Mobile IPv6 (MIPv6) protocol, with an optional extension for the joint use with the Session Initiation Protocol (SIP). After, we carry out a performance analysis in terms of mobility costs, handover, and quality-of-service. Finally, we study the impacts on other aspects such as security considerations and location management.

La disponibilité des contenus partagés en ligne devient un élément essentiel pour toute la chaîne de distribution de vidéos. Pour fournir des contenus aux utilisateurs avec une excellente disponibilité et répondre à leurs exigences toujours croissantes, les opérateurs de content delivery networks (CDNs) doivent assurer une haute qualité de services, définie par des métriques comme le taux de transfert ou la latence inclus dans les contrats de Service Level Agreement (SLA). La réplication adaptative se présente comme un mécanisme de stockage très prometteur pour at- teindre cet objectif. Par contre, une question importante reste encore ouverte: comment assurer la mise en place de ces SLAs, tout en évitant le gaspillage de ressources? Le sujet de la thèse porte précisément sur l'étude et l'évaluation de systèmes de réplication de données pour la nouvelle génération de CDNs hybrides, dont une partie des ressources de réseaux et de stockage proviennent de l'équipement des utilisateurs. Pour cela, nous proposons (i) une architecture de gestion de ressources des utilisateurs nommée Caju, et (ii) trois nouveaux systèmes de réplication adaptatifs, AREN, Hermes, et WiseReplica. Des simulations précises avec Caju montrent que nos systèmes de réplication adaptatifs sont très performants et peuvent être facilement étendus à d'autres types d'architecture. Comme perspectives, nous comptons réaliser le développement et l'évaluation d'un prototype proof-of-concept sur PlanetLab.