Architecture de partage de contenus dans les réseaux sans fil

Architecture for content sharing in wireless networks

• Auteur / Autrice : Mohamed Karim Sbai
• Direction : Chadi Barakat, Walid Dabbous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Réseaux ad hoc (informatique)

Réseaux locaux sans fil

Temps partagé (informatique)

Poste à poste (Internet)

Résumé

Dans cette thèse, nous voulons profiter de la synergie qui existe entre les réseaux P2P et les réseaux ad hoc mobiles pour concevoir des applications de partage de contenus efficaces pour les réseaux sans fil. Malgré les similarités existant entre les types de réseaux, nous montrons dans ce travail que déployer les applications P2P conçues pour l’Internet directement dans les réseaux sans fil est loin d’être le plus optimal. En effet, les réseaux P2P ne sont pas conçus pour des environnements où les ressources sont partagées et limitées. Ainsi, si les algorithmes et les politiques de gestion du réseau P2P ne s’adaptent pas à la topologie sous-jacente dynamique, ceci résulte en une grande surcharge de routage et une mauvaise performance de partage. Dans ce travail, nous concevons un protocole de partage de contenus considérant ces limitations et conscient des différences fondamentales entre l’Internet et les réseaux ad hoc mobiles. L’objectif est de minimiser le temps de téléchargement des contenus par les utilisateurs tout en réduisant la charge sur le réseau et équilibrant la contribution des nœuds en les encourageant à participer d’une manière égale. Notre protocole adapte les algorithmes de BitTorrent, notamment l’algorithme de sélection des voisins, à la topologie du réseau, au trafic concurrent et à la mobilité des nœuds. En plus de l’optimisation du plan de partage de données, nous concevons des algorithmes distribués efficaces pour rechercher et mettre à jour la liste des utilisateurs intéressés par un contenu. Nos algorithmes s’adaptent aux changements dans la topologie physique et aux arrivées et départs des utilisateurs sans induire beaucoup de charge sur le réseau sous-jacent. Les protocoles proposés dans cette thèse ont été validés par des simulations intensives et des expérimentations réelles sur des réseaux ad hoc sans fil. Ils ont aussi été implémentés et testés dans notre application BitHoc pour le partage de contenus entre des PDAs Windows Mobile en mode ad hoc.

P2P networks utilize efficiently resources shared by end-users. Hence, the global service is not based on the existence of any central server but on the collaboration among the users, which connect to each others forming spontaneous overlays. For instance, BitTorrent is a P2P content sharing protocol where users are both content providers and requestors. When a peer receives some pieces of the content, it sends them to other following some specific algorithms that encourage fair collaboration among peers. Some characteristics of P2P networks such as decentralization and autoorganization are also basic proprieties of mobile ad hoc networks (MANETs). In fact, a MANET is a spontaneous network of mobile nodes connecting to each other through wireless links. As the range of a wireless communication is limited, packets are routers and end-users. Hence, if the mechanisms managing the P2P overlay do not adapt to the dynamic underlying network, this will generate a big routing overhead. In this work, we design a content sharing protocol that takes into consideration the limitations of wireless networks and which is aware fundamental differences between the Internet and MANETs. The objective is to minimize the global download time of users by decreasing the network load and ensuring fair cooperation among peers. For this, our protocol adapts the algorithms of BitTorrent, mainly the neighbourhood selection algorithm to the topology of the wireless network, the mobility of node and cross trac. In addition, to considering the data plane, we design ecient algorithms to discover and update the members of a P2P overlay in MANETs. Our membership management protocol adapts to arrivals and departures of peers and changes in the topology due to the mobility of nodes. Our protocols have been validated through extensive NS-2 simulations and real experiments over the ORBIT plateform. To ensure the feasibility of these protocols, we implemented BitHoc a content sharing application that implements our protocols on real mobile devices and did further experiments in spontaneous networks of handhelds.