Application-level multicast protocols : robutness and security

• Auteur / Autrice : Mothanna Alkubeily
• Direction : Hatem Bettahar, Abdelmadjid Bouabdallah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'information et des systèmes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protocoles de réseaux d'ordinateurs

Informatique

Mots clés libres

Application level multicast

ALM security

Protocoles multicast

Rearrangement overhead

Key management

Résumé

Le Multicast Applicatif (ALM : Application-Level Multicast) a été proposé comme une alternative prometteuse pour pallier aux problèmes de déploiement d'IP multicast. Toutefois, l'ALM hérite du problème de réarrangement de l'arbre dans les sessions fortement dynamiques. De plus, dans le cas des sessions ALM sécurisées, le processus de réarrangement induit un problème de passage à l'échelle (scalabilité) appelé 1-affects-n où un événement d'arrivée/départ déclenche un processus de renouvellement total des clés pour garantir la confidentialité dans la session. Dans cette thèse, nous commençons par étudier, comparer et classifier les protocoles ALM existants en analysant leurs propriétés, performances et scalabilité. Nous proposons ensuite une nouvelle technique, appelée MDA (Membership Duration Aware), pour surmonter le problème de réarrangement et améliorer la stabilité de l'arbre ALM. La technique MDA peut être appliquée à tout protocoles ALM afin d'améliorer ses performances. Nous proposons, enfin, un protocole de gestion de clés efficace, appelé TKS (Transition Key Scheme), qui réduit le surcoût de renouvellement des clés dans les sessions ALM fortement dynamiques. TKS utilise une clé TEK (Traffic Encryption Key) unique pour le groupe et un nombre réduit de clés de transitions utilisées pour gérer temporairement les nouveaux arrivants.

Application-Level Multicast (Overlay multicast) has been proposed as an efficient alternative to palliate the lack of deployment of the IP Multicast. However it stili suffer from the tree rearrangement problem in dynamic group sessions. In addition, in the case of secured ALM sessions, the rearrangement process induces the 1-affects-n scalability problem where a unique join/leave event leads to an overall rekeying process in order to guarantee the session confidentiality. In this thesis we first review, compare and classify most of the up to date ALM protocols based on their properties, performances and scalability. We then propose a new technique called Membership Duration Aware Application-Level Multicast (MDA) in order to overcome the rearrangement problem and to improve the stability of the ALM overlay Crees. MDA technique can be applied with all existing ALM protocols to enhance their stability performances. Finally, we propose an efficient key management protocol, called Transition Key Scheme (TKS), which reduces the key management overhead in case of highly dynamic sessions. To do so, TKS uses a unique TEK (Traffic Encryption Key) for the group and a small number of individual transition keys to temporally manage recently joining members.