Les applications de sécurité routière sont la principale motivation des réseaux de véhicules, bien que d'autres applications de gestion du trafic routier et de divertissement soient envisagées. La communication par diffusion sur plusieurs sauts est une composante importante de ces applications telles que, la signalisation du danger sur la route où la diffusion sur plusieurs sauts est utilisée pour notifier un accident sur la route, une présence d'animal, un objet qui barre la route, un freinage brusque du véhicule en avant, etc. Comme l'information traitée dans ces applications est très critique et peut avoir un effet sur la vie humaine, la diffusion doit être rapide et fiable. Cependant, la diffusion de messages sur plusieurs sauts a de nombreux défis à relever tels que le problème de tempête de diffusion (à savoir, des retransmissions redondantes, une haute charge du canal, une grande contention sur le canal de communication et ainsi, un taux de perte de paquets élevé) dans le cas d'un réseau dense, et le problème de déconnexion quand le réseau est clairsemé. En plus, les applications de sécurité routière sont à temps critique et la satisfaction de leurs exigences est très difficile, car il y a un compromis entre la fiabilité de la dissémination et le délai de livraison. De nombreux travaux ont été menés ces dernières années et une large gamme de mécanismes ont été proposés. Néanmoins, la plupart d'entre eux souffrent toujours de problèmes de collisions quand le réseau est dense et une latence élevée quand la densité du réseau est faible. Le but de cette thèse est d'étudier les protocoles permettant une livraison fiable et rapide de messages d'alerte, de comprendre leurs limites et de proposer une solution pour la dissémination rapide et fiable de l'information de sécurité dans un réseau de véhicule. / Road safety applications are the main motivation of vehicular networks, although other road traffic management and entertainment applications are considered. The multi-hop broadcasting communication is an important component of these applications, such as Road Hazard Signaling application where the multi-hop broadcasting is used to notify an accident on the road, a presence of animal, an object that blocks the road, sudden braking of the vehicle in front, etc. As the information handled in these applications is very critical and can affect the human life the dissemination must be fast and reliable. However, broadcasting messages over several hops comes with many challenges to overcome such as broadcast storm problem (i.e. redundant retransmissions, high load of the channel, high contention on the communication channel and thus, high packet loss rate) in the case of dense network, and the problem of disconnection when the network is sparse. In addition, road safety applications are time-critical and satisfaction of their demands is very difficult because there is a trade-off between the dissemination reliability and the delivery delay. Many studies have been conducted in recent years and a variety of mechanisms have been proposed. However, most of them still suffer from problems of collisions when the network is dense and a high latency when the density of the network is low. The aim of this thesis is to analyze protocols allowing a reliable and fast delivery of alert messages, understand their limitations and propose a solution for fast and reliable dissemination of safety information in vehicular networks.

Avec l'émergence des terminaux de communication mobiles plus petits et plus performants, la dissémination de l'information prend une place plus importante dans les réseaux mobiles pair-à-pair ; à l'exemple de la dissémination des messages de routine, des messages d'urgence, ou du contenu multimédia dans les réseaux VANETS (Vehicular Ad hoc NETwork). Dans ce projet de doctorat, nous proposons une approche de dissémination de l'information dans les réseaux mobiles pair-à-pair, dont l'originalité consiste à utiliser les transmissions simultanées dans la même bande de fréquences pour réduire considérablement la durée de la dissémination. Pour ce faire, nous nous intéressons dans la première partie de cette thèse, au décodage des paquets qui résultent de la collision de deux paquets sources sans la connaissance préalable de ces derniers. L'analyse du symbole d'interférence révèle qu'en raison de la présence d'un point de symétrie centrale dans les constellations traditionnelles, le démodulateur conventionnel ne peut distinguer les symboles d'interférence issus de la superposition de symboles sources symétriques. Par conséquent, nous proposons, dans le cadre des transmissions simultanées synchronisées, une constellation dénommée 4-TRAQAM (TRApezoidal Quadrature Amplitude Modulation), qui n'admet pas de symétrie centrale et pour laquelle les régions de décision de tous les symboles d'interférence sont deux à deux disjoints. Dans le cas où les transmissions simultanées sont non synchronisées et effectuées dans un canal bruité dissipatif, nous proposons une modulation multidimensionnelle de dimension quatre appelée MNC (Modulation Network Coding), et dans laquelle deux symboles de dimension deux (symbole pilote et symbole d'information) issus d'une constellation M-PAM (Pulse Amplitude Modulation) de rotation pi/4 sont couplés pour constituer le symbole MNC qui est alors transmis par chaque nœud. Les résultats analytiques et de simulation dans les cas du 4-TRAQAM et du MNC montrent qu'il est ainsi possible de séparer deux symboles constituant une collision avec une faible probabilité d'erreur des symboles. Dans la deuxième partie de cette thèse, pour faire du CRP (Codage Réseau Physique) une technique de dissémination de l'information dans les réseaux mobiles pair-à-pair effective, nous proposons des techniques d'accès multiples propices aux transmissions simultanées contrôlées. Nous présentons ainsi deux protocoles d'accès au canal : le protocole VPNC-MAC (Physical-layer Network Coding based MAC protocol for VANETS) adapté aux réseaux véhicule-à-véhicule à une zone, et le protocole MAP (Medium Access for Physical-layer Network Coding) favorable à la dissémination de l'information dans un réseau véhiculaire multi-saut (plusieurs zones). La spécificité des protocoles d'accès multiple proposés est qu'ils permettent la mise en place des transmissions multiples contrôlées par une approche décentralisée sans avoir recours explicitement à des échanges de messages de contrôle. Les résultats des simulations montrent que la combinaison des techniques d'accès au canal VPNC-MAC ou MAP et des techniques de décodage MNC et/ou 4-TRAQAM permet d'améliorer considérablement la dissémination de l'information dans les réseaux mobiles pair-à-pair, comparativement aux méthodes conventionnelles.

Les technologies Big Data gagnent de plus en plus d’attentions de communautés de recherches variées, surtout depuis que les données deviennent si volumineuses, qu’elles posent de réels problèmes, et que leurs traitements ne sont maintenant possibles que grâce aux grandes capacités de calculs des équipements actuels. De plus, les réseaux véhiculaires, aussi appelés VANET pour Vehicular Ad-hoc Networks, se développent considérablement et ils constituent une part de plus en plus importante du marché du véhicule. La topologie de ces réseaux en constante évolution est accompagnée par des données massives venant d’un volume croissant de véhicules connectés.Dans cette thèse, nous discutons dans notre première contribution des problèmes engendrés par la croissance rapide des VANET, et nous étudions l’adaptation des technologies liées aux Big Data pour les VANET. Ainsi, pour chaque étape clé du Big Data, nous posons le problème des VANET.Notre seconde contribution est l’extraction des caractéristiques liées aux VANET afin d’obtenir des données provenant de ceux-ci. Pour ce faire, nous discutons de comment établir des scénarios de tests, et comment émuler un environnement afin, dans un premier temps, de tester une implémentation dans un environnement contrôlé, avant de pouvoir effectuer des tests dans un environnement réel, afin d’obtenir de vraies données provenant des VANET.Pour notre troisième contribution, nous proposons une approche originale de la modélisation du comportement de conducteur. Cette approche est basée sur un algorithme permettant d’extraire des représentants d’une population, appelés exemplaires, en utilisant un concept de densité locale dans un voisinage. / Big Data is gaining lots of attentions from various research communities as massive data are becoming real issues and processing such data is now possible thanks to available high-computation capacity of today’s equipment. In the meanwhile, it is also the beginning of Vehicular Ad-hoc Networks (VANET) era. Connected vehicles are being manufactured and will become an important part of vehicle market. Topology in this type of network is in constant evolution accompanied by massive data coming from increasing volume of connected vehicles in the network.In this thesis, we handle this interesting topic by providing our first contribution on discussing different aspects of Big Data in VANET. Thus, for each key step of Big Data, we raise VANET issues.The second contribution is the extraction of VANET characteristics in order to collect data. To do that, we discuss how to establish tests scenarios, and to how emulate an environment for these tests. First we conduct an implementation in a controlled environment, before performing tests on real environment in order to obtain real VANET data.For the third contribution, we propose an original approach for driver's behavior modeling. This approach is based on an algorithm permitting extraction of representatives population, called samples, using a local density in a neighborhood concept.

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à sécuriser les réseaux véhiculaires ad hoc (VANETs) contre les attaques de déni de service (DoS) jugées comme étant les plus dangereuses pour ces réseaux. Notre travail peut être subdivisé en trois grandes parties.Dans un premier temps, nous avons étudié les différentes vulnérabilités auxquelles sont exposés les VANETs, spécialement les attaques DoS. Vu notre expertise en matière de la cryptographie, nous avons exploré, dégagé et classifié des solutions possibles à une grande panoplie de brèches de sécurité VANETs. En effet, nous avons montré que la cryptographie permet de résoudre divers problèmes de sécurité VANETs. Notre première contribution dans ce sens est un algorithme de génération de clés de groupe pour les convois de véhicules. Dans notre deuxième contribution nous avons conçu deux nouvelles méthodes de détection d’attaques DoS. Dans ce contexte, notre premier algorithme de détection est basé sur la régression linéaire, la logique floue ainsi que la définition de trois nouvelles métriques spécifiques VANETs. Dans notre deuxième algorithme de détection nous avons défini une nouvelle métrique à base de l'entropie de Shannon que nous avons introduite pour la première fois pour détecter tel type d’attaques. Notre troisième contribution a été consacrée à la réaction contre les attaques une fois détectées. Pour cela, nous avons eu recourt à l'utilisation des techniques offertes par la théorie des jeux. Nous avons proposé deux jeux non-coopératifs de réaction sous forme stratégique et extensive. Pour chacune des phases de détection et de réaction, les expérimentations ont été faites essentiellement pour les attaques greedy et jamming. Nos algorithmes proposés présentent l'avantage de la rapidité, d'être exécutés par n'importe quel nœud du réseau et ne nécessitent aucune modification du protocole IEEE 802.11p utilisée comme standard de la couche MAC et PHY des réseaux véhiculaires.Au cours de ce travail, nous avons pu participer à la sécurisation des réseaux VANETs. Cependant nous jugeons qu'il reste beaucoup à faire. A savoir par exemple, l'étude des solutions cryptographiques que nous avons menée nous a permis de découvrir à quel point l'usage de la cryptographie pour la sécurité des VANETs est un sujet assez vaste et qui nécessite d'être encore mieux exploré. Ceci constituera pour nous une ouverture assez prometteuse. / In this thesis we interested in securing Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) against Denial of Service attacks (DoS) judged to be the most dangerous attacks to such networks. Our work can be divided into three main parts. First, we studied all the various possible existing vulnerabilities to which are exposed VANETs, we focused especially on denial of service attacks. Based on our expertise in cryptography, we explored, identified and classified the possible solutions to a wide range of VANET security breaches from a cryptographic point of view. Indeed, we showed that cryptography with its primitives and fairly powerful tools solves many VANET security problems. Our first contribution in this direction is a secure group key generation algorithm for VANET platoons. In our second contribution, we have developed two new techniques to detect denial of service attacks in VANET networks mainly characterized by the high mobility and frequent disconnections which considerably complicate the detection. Our first detection algorithm is based on the linear regression mathematical concept, fuzzy logic and three newly defined VANET appropriate metrics. In our second algorithm we define a new Shannon Entropy based metric that we introduced for the first time to detect DoS attacks in VANET. Our third contribution was devoted to the reaction against the detected attacks. For that, we used the techniques offered by game theory. We have proposed two non-cooperative reaction games in strategic and extensive forms. For both detection and reaction proposed schemes, experiments were made essentially for the greedy behavior and jamming attacks. All our proposed algorithms present the advantage of rapidity, to be executed by any node of the network and do not require any modification of the 802.11p MAC layer protocol used as a standard for VANETs. In this work, we have participated in securing VANETs, however we believe that much remains to be done. Namely, for example the study of cryptographic solutions we have conducted, allowed us to discover how the use of cryptography for VANET security is a fairly broad topic which needs to be better explored. This will be for us a very promising subject.

Nous nous proposons dans cette thèse de répondre à l'enjeu de l'authentification avec l'opérateur réseau dans le contexte particulier des réseaux véhiculaires; contexte marqué par une forte dynamique des nœuds, une connectivité intermittente et une diversité des modèles et des enjeux de sécurité suivant la typologie des services. Nous nous intéressons en particulier aux réseaux véhiculaires s'appuyant sur une technologie de type WLAN "Wireless Local Area Network" (i.e. portée de transmission maximale de l'ordre de 1000 m) dont les coûts de déploiement sont réputés moindres. Notre réponse à l'enjeu posé dans ce contexte s'articule autour de 4 contributions. Dans la première et plus importante contribution, nous proposons et analysons des architectures et des protocoles pour l'authentification dans les réseaux véhiculaires. Ces architectures et protocoles implémentent divers mécanismes susceptibles d'assurer au-delà de l'authentification mutuelle et de la délivrance des lettres de créance, la sécurité des données d'authentification, l'intimité numérique des utilisateurs, l'interdiction d'accès aux protocoles et services de la couche 3 (i.e. couche réseau) avant l'achèvement du processus d'authentification, la disponibilité de l'authentification et le respect des contraintes temps réel. La traduction concrète de ces implémentations est faite au travers d'une part, d'une extension de l'authentification TLS appelée AUCRED, qui assure sur la base des certificats à clé publique ECC, l'authentification mutuelle entre le serveur d'authentification et les véhicules, mais aussi la délivrance des certificats volatiles anonymes à ces derniers, et d'autre part, du protocole EGEMO qui assure au niveau de la couche 2, l'acheminement géographique multisauts du protocole EAP, lui-même transporteur du protocole AUCRED. A l'aune de l'analyse des protocoles précédents, nous introduisons à travers une deuxième contribution, une approche d'optimisation du transport de l'authentification visant à réduire le nombre de paquets générés dans le réseau lors du processus d'authentification, en particulier dans les scénarios de forte densité de véhicules. Compte tenu du rôle particulier de l'authentification, considérée comme un service précédant et conditionnant l'accès aux ressources et aux autres services du réseau opéré, et en réponse à la mise en concurrence de ce service avec d'autres services des réseaux DSRC ("Dedicated Short Range Communications", ensemble de standards dédiés aux communications véhiculaires), nous proposons au travers d'une troisième contribution, une méthode de priorisation du service d'authentification utilisant la diversité des canaux radio DSRC. Afin de maintenir des niveaux élevés de performance de l'authentification dans les scénarios de forte densité de véhicules, et ce, sans accroître la complexité matérielle des nœuds du réseau (e.g. une seule interface radio par nœud), nous proposons au travers d'une quatrième contribution, une approche de distribution ou de délégation de la fonction d'authentification.

La communication véhiculaire permet le développement de nouvelles applications multicast émergentes telles que la gestion de la flotte et la distribution des Points d'Intérêt (POI). Ces deux catégories d'applications nécessitent une communication multicast de l'Internet vers les réseaux véhiculaires (VANET). Afin de mettre en place une communication multicast adaptée au contexte de la communication Internet-vers-réseaux véhiculaires, notre travail traite de deux aspects différents. Tout d'abord, l'accessibilité des véhicules en mouvement au service Internet et en deuxième lieu, la dissémination du message dans les VANET. Nous introduisons un schéma d'adressage multicast basé sur les coordonnées géographiques des véhicules qui leur permet de s'auto-configurer d'une façon dynamique sans aucun besoin d'échanger des messages de signalisation avec Internet. Nous proposons aussi une approche simplifiée de gestion de la mobilité des véhicules dans le cadre des architectures Mobile IP et Proxy Mobile IP. Le but de cette approche est d'optimiser l'échange des messages avec les entités responsables de la gestion de la mobilité dans Internet. Afin d'étudier les mécanismes de dissémination appropriés aux applications de gestion de flottes, nous nous proposons de revisiter les techniques de routage multicast traditionnelles basées sur une structure de diffusion en arbre. Pour cela, nous étudions leur application aux réseaux véhiculaires. Nous présentons une étude théorique portant sur la durée de vie des liens entre les véhicules en milieux urbains. Ensuite, en utilisant la simulation, nous étudions l'application de Multicast Adhoc On Demand Vector, MAODV et proposons Motion-MAODV, une version adaptée de MAODV qui a pour objectif d'établir des routes plus robustes Enfin, concernat la dissémination multicast géolocalisée dans les applications POI, nous proposons le protocole de routage Melody qui permet une diffusion geocast en milieu urbain. A partir de simulations, nous constatons que, comparé aux protocoles de géo-brodcasting dans les milieux urbain très denses, Melody assure plus de fiabilité et d'efficacité lors de l'acheminement des données vers les zones géographiques de destination. / Vehicular communications allow emerging new multicast applications such as fleet management and point of interest (POI). Both applications require Internet-to-vehicle multicasting. These approaches could not be applied to vehicular networks (VANET) due to their dynamic and distributed nature. In order to enable such multicasting, our work deals with two aspects. First, reachability of the moving vehicles to the multicast service and second, multicast message dissemination in VANET. We introduce first a self-configuring multicast addressing scheme that allows the vehicles to auto-configure a dynamic multicast address without a need to exchange signalling messages with the Internet. Second, we propose a simplified approach that extends Mobile IP and Proxy Mobile IP. This approach aims at optimizing message exchange between vehicles and entities responsible for managing their mobility in Internet. To study the dissemination mechanisms that are suitable for fleet management applications, we propose to revisit traditional multicast routing techniques that rely on a tree structure. For this purpose, we study their application to vehicular networks. In particular, as vehicular networks are known to have changing topology, we present a theoretical study of the link lifetime between vehicles in urban environments. Then, using simulations, we study the application of Multicast Adhoc On Demand Vector, MAODV. We propose then Motion-MAODV, an improved version of MAODV that aims at enhancing routes built by MAODV in vehicular networks and guarantee longer route lifetime. Finally, to enable geographic dissemination as required by POI applications, we propose a routing protocol Melody that provides a geocast dissemination in urban environments. Through simulations, Melody ensures more reliable and efficient packet delivery to a given geographic area compared to traditional geo-brodcasting schemes in highly dense scenarios.

Les accidents de la circulation sont un des plus grands problèmes de sureté publique. Par conséquent la sécurité routière a toujours été la principale préoccupation des acteurs de la sécurité des transports. Durant les dernières décennies, les pouvoirs publics et les entreprises du secteur automobile ont été impliqués dans l'amélioration de nos systèmes de transport de la sécurité en réduisant les conséquences des accidents imminents et en diminuant le nombre d'accidents de la route. Néanmoins, la plupart de ces mesures préventives ne peut assurer la sécurité passive , car ils se concentrent sur la phase de collision. En fait, les matériaux comme les airbags réduisent l'impact d'un accident, mais ne l'empêchent pas. Cette reconnaissance de l'insuffisance de ces mesures passives a orienté à des perspectives industrielles nouvelles et innovantes qui cherchent à éviter les accidents et de détecter les dangers à l'avance au lieu de minimiser les dommages. En fait, selon des études pertinentes, 60 pers des accidents peuvent être évités si le conducteur avait été alerté d'une demi-seconde avant la collision. Des mesures drastiques sont déjà prises par les constructeurs automobiles afin d'offrir aux conducteurs une télématique plus large et donc d'améliorer leur gamme de sensibilisation. Si une collision est inévitable, la technologie de sécurité active peut préparer de manière proactive le véhicule pour l'impact à réduire les dommages. Par exemple, les capteurs de véhicules sont utilisés pour mesurer et évaluer l'état et de l'environnement d'un véhicule, permettant l'émission d'alertes précoces aux conducteurs. [...] / Road traffic crashes are one of the world's largest public health and injury problems. Therefore road security has always been the main concern of transportation security stakeholders. During the last decades, public authorities and automotive companies have been involved in the safety improvement of our transportation systems by reducing the consequences of imminent accidents and decreasing the number of road injuries. Nevertheless, most of these preventive measures can only provide passive safety since they focus on the post collision phase. In fact, materials of energy absorption like airbags reduce the impact of an accident but do not prevent it. This recognition of the inadequacy of these passive measures has oriented industrials to new and innovative perspectives that seek to avoid accidents and detect dangers in advance rather than minimize the damage. In fact, according to relevant studies, 60pers of accidents can be avoided if the driver had been alerted half a second before the collision. Drastic steps are already taken by automobile manufacturers to offer to drivers a larger telematics horizon and therefore enhance their range of awareness. If a collision is inevitable, active safety technology can proactively prepare the vehicle for the impact to reduce injuries. For example, vehicles' sensors are employed to measure and assess a vehicle' s condition and environment, enabling the issuance of early warnings to drivers. On the other hand, a remarkable and similar step in that direction is achieved by networking research community using vehicular networks within Intelligent Transportation Systems (ITS)

Dans cette thèse, nous exploitons la mobilité des véhicules pour créer un médium de communication ad hoc utile pour déployer des services connectés. Notre objectif est de tirer partie des trajets quotidiens effectués en voiture ou en transport en commun pour surmonter les limitations des réseaux de données tels que l’Internet. Dans une première partie, nous profitons de la bande passante que génèrent les déplacements de véhicules équipés de capacités de stockage pour délester en masse l’Internet d’une partie de son trafic. Les données sont détournées vers des équipements de stockage appelés points de délestage installés aux abords de zones où les véhicules s’arrêtent habituellement, permettant ainsi de relayer les données entre véhicules jusqu'au point de délestage suivant où elles pourront éventuellement être déchargées. Nous proposons ensuite deux extensions étendant le concept de point de délestage selon deux directions dans le contexte de services reposant toujours la mobilité des véhicules. Dans la première extension, nous exploitons les capacités de stockage des points de délestage pour concevoir un service de stockage et partage de fichiers offert aux passagers de véhicules. Dans la seconde extension, nous dématérialisons les points de délestage en zones géographiques pré-définies où un grand nombre de véhicules se rencontrent suffisamment longtemps pour transférer de grandes quantités de données. L’évaluation des performances des différents travaux menés au cours de cette thèse montrent que la mobilité inhérente aux entités du quotidien permet la fourniture de services innovants avec une dépendance limitée vis-à-vis des réseaux de données traditionnels. / In this thesis, we exploit the daily mobility of vehicles to create an alternative transmission medium. Our objective is to draw on the many vehicular trips taken by cars or public transports to overcome the limitations of conventional data networks such as the Internet. In the first part, we take advantage of the bandwidth resulting from the mobility of vehicles equipped with storage capabilities to offload large amounts of delay-tolerant traffic from the Internet. Data is transloaded to data storage devices we refer to as offloading spots, located where vehicles stop often and long enough to transfer large amounts of data. Those devices act as data relays, i.e., they store data it is until loaded on and carried by a vehicle to the next offloading spot where it can be dropped off for later pick-up and delivery by another vehicle. We further extend the concept of offloading spots according to two directions in the context of vehicular cloud services. In the first extension, we exploit the storage capabilities of the offloading spots to design a cloud-like storage and sharing system for vehicle passengers. In the second extension, we dematerialize the offloading spots into pre-defined areas with high densities of vehicles that meet long enough to transfer large amounts of data. The performance evaluation of the various works conducted in this thesis shows that everyday mobility of entities surrounding us enables innovative services with limited reliance on conventional data networks.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à deux types d’architectures dans les réseaux véhiculaires : les réseaux à infrastructure et les réseaux sans infrastructure. L’objectif de ce travail est de définir des solutions améliorant la connectivité des passagers des véhicules dans des environnements à densité variable en points d’accès. Pour ceci, dans un premier temps, nous nous intéressons aux algorithmes de guidage routier (dont l’objet est de guider un véhicule d’un point de départ vers un point d’arrivée) en prenant en compte les emplacements des points d’accès le long des routes. Notre première contribution est de définir un algorithme de guidage qui offre une connectivité supérieure au chemin par défaut (en général le plus court chemin) tout en maintenant une distance parcourue raisonnable pour les passagers du véhicule. Nous nous intéressons également à la minimisation du nombre de handovers afin d’améliorer la qualité de service du réseau. Nous avons évalué notre algorithme en termes de distance couverte et du nombre de handovers, tout en s’assurant de garder une distance totale parcourue raisonnable. Nous avons étudié dans un deuxième temps l’impact du choix de l’algorithme du guidage routier sur les performances de la couche réseau, où nous avons pris en compte deux types de protocoles de routage de données : réactif et proactif. Ensuite, nous avons étudié une problématique récurrente dans les réseaux véhiculaires qui est le routage des données de véhicule à véhicule. Ceci est particulièrement utile en absence d’une infrastructure disponible sur la route. Nous proposons une solution inter-couches («cross-layer») qui tire profit des caractéristiques des réseaux sans fil pour offrir un protocole de routage multi-sauts. Contrairement à la plupart des propositions de protocoles de routage, notre solution ne requiert pas un échange de messages de signalisation entre les voisins, ce qui améliore les performances du réseau en termes de charge utile et efficacité, surtout pour un réseau à forte mobilité comme c’est le cas pour des réseaux véhiculaires où les voisins changent d’une seconde à une autre, rendant problématique la mise à jour des informations de chaque nœud mobile sur son entourage / In this thesis, we focus on two types of architectures in vehicular networks: infrastructure networks and networks without infrastructure. The goal of this work is to define solutions to improve connectivity for passengers of vehicles in environments with variable density of access points. For this, we start by studying route guidance systems (whose purpose is to guide a vehicle from a starting point to a destination point), taking into account the locations of access points along roads. Our first contribution is to define a route guidance algorithm that offers superior connectivity compared to the default path (usually the shortest path) while maintaining a reasonable distance for passengers. We dealt also another issue which consists in minimizing the number of handovers to improve the quality of network service. We evaluated our algorithm in terms of covered distance and the number of handovers, while making sure to keep a reasonable traveled distance. After that, we studied the impact of the choice of route guidance algorithm in the performance of the network layer, where we took into account two types of routing protocols data: reactive and proactive. Next, we studied a recurrent problem in vehicular networks which is routing data from vehicle to vehicle. This is particularly useful in the absence of available infrastructure on the road. We propose a cross-layer architecture that takes advantage of the characteristics of wireless networks to design a multi-hops routing protocol. Unlike most proposals for routing protocols, our solution does not require an exchange of signaling messages between neighbors, and so improves network performance in terms of overhead and efficiency, especially for networks with high mobility such as vehicular networks, where neighbors change frequently, making it difficult to update information from each mobile node on its surroundings

La rapide progression des technologies sans fil au cours de ces dernières années a vu naître de nouveaux systèmes de communication dont les réseaux véhiculaires. Ces réseaux visent à intégrer les nouvelles technologies de l’information et de la communication dans le domaine automobile en vue d’améliorer la sécurité et le confort sur le réseau routier. Offrir un accès Internet aux véhicules et à leurs occupants peut sans doute aider à anticiper certains dangers sur la route tout en rendant plus agréables les déplacements à bord des véhicules. Le déploiement de ce service nécessite que des messages soient échangés entre les véhicules. Le routage constitue un élément crucial dans un réseau, car définissant la façon dont les différentes entités échangent des messages. Le routage dans les VANETS constitue un grand défi car ces derniers sont caractérisés par une forte mobilité entraînant une topologie très dynamique. Des protocoles ont été proposés pour étendre Internet aux réseaux véhiculaires. Toutefois, la plupart d’entre eux nécessitent un coût élevé de messages de contrôle pour l’établissement et le maintien des communications. Ceci a pour conséquence la saturation de la bande passante entrainant ainsi une baisse de performance du réseau. Nous proposons dans ce mémoire, un protocole de routage qui s’appuie sur des passerelles mobiles pour étendre Internet aux réseaux véhiculaires. Le protocole prend en compte la mobilité des véhicules et la charge du réseau pour l’établissement et le maintien des routes. / The fast progression of wireless technologies has motivated the emergence of new communications system called VANETS (Vehicular Adhoc Networks). VANETS enable vehicles on the roadway to communicate with each other and with road infrastructure using wireless capabilities. The applications of VANETS include improving safety and comfort on the road. For example, by providing Internet to vehicles, traveling can be safer and more comfortable. To provide Internet connectivity, messages need to be exchanged between the vehicles. However, it is hard to design an efficient routing protocol for connecting vehicles to Internet with a reasonable cost due to high mobility in VANETS. Although, several existing routing protocols have been proposed in the open literature to extend Internet to VANETS, they generate considerable overhead. This leads to unfairly consumption of bandwidth decreasing network performance. We design a routing protocol to connect vehicles to Internet through mobile gateways with the objective to make efficient use of the network bandwidth. Indeed, the protocol significantly reduces the communication overhead required to establish and maintain the routes relying on the mobility of the gateways and the network’s load.