Réseaux Ad Hoc : performance, dimensionnement, gestion automatisée et intégration dans l'Internet

Performance, scalability, automatic management and Internet integration of ad-hoc networks

• Auteur / Autrice : Ulrich Herberg
• Direction : Philippe Jacquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Mots clés

Mots clés contrôlés

SNMP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

5,5'-Dithiobis(acide 2-nitro-benzoïque)

Conception technique

Mots clés libres

Manet

OLSRv2

Wsn

Réseau de capteurs sans-fil

Rpl

Réseau ad hoc

Extensions

Sécurité

Routage

Autoconfiguration

Résumé

Le présent rapport fournit plusieurs extensions des protocoles de réseau ad hoc et leurs évaluations, qui permettent d'augmenter la performance, de dimensionner la taille des réseaux et d'intégrer les réseaux ad hoc dans l'Internet : Premièrement, ce rapport présente plusieurs outils de logiciel qui permettent d'étudier des protocoles de routage sans modifications, implémentés en Java, dans le simulator de réseaux NS2. Deuxièmement, ce rapport fournit une discussion architecturale des réseaux ad hoc, qui explique les problèmes de la configuration automatique des adresses IP (nommé autoconfiguration) des routeurs ad hoc. Ensuite, le rapport présente un modèle architectural pour des réseaux ad hoc qui est compatible avec l'Internet. Un protocole d'autoconfiguration, basé sur le modèle architectural proposé, est spécifié, et ses propriétés sont formellement vérifiées au moyen de Model Checking. Troisièmement, plusieurs extensions du protocole de routage des réseaux ad hoc OLSRv2 sont présentées : La performance du protocole est augmentée d'ordre de grandeur en utilisant un algorithme dynamique pour calculer les plus courts chemins. Une autre optimisation proposée est un framework basé sur SNMP pour gérer et contrôler des objets liés à la performance sur des routeurs tournant OLSRv2. Une extension d'OLSRv2 est présentée dans laquelle des paquets sont retransmis ultérieurement lorsque les destinations sont indisponibles temporairement, au lieu de les rejeter. Cette extension mène à un taux de remis considérablement plus élevé que OLSRv2 par défaut dans certains scenarios. Ce rapport présente alors une analyse des menaces de sécurité pour OLSRv2, suivie par la spécification d'un mécanisme de contrôle d'accès pour OLSRv2, qui empêche nombre de ces attaques. Quatrièmement, ce rapport explore le dimensionnement des réseaux de capteurs sans fil, et évalue un protocole de routage des réseaux de capteurs, nommé RPL, spécifié par l'IETF en 2011. En outre, étant donné que RPL ne contient pas de mécanisme de broadcast efficace, plusieurs mécanismes de broadcast optimisés dans RPL sont présentés et comparés.

This manuscript provides several ad hoc routing protocol extensions and evaluations thereof, that allow increasing performance, scaling the network size, and integrating ad hoc networks into the Internet: First, this manuscript presents software tools, which allow to study unmodified routing protocols, implemented in Java, in the network simulator NS2. Second, the manuscript provides an architectural discussion of ad hoc networks, which explains the problems of automatic configuration of IP addresses (called ''autoconfiguration'') on ad hoc routers, and presents an architectural model for ad hoc networks, compatible with the Internet. An autoconfiguration protocol, based on the proposed architectural model, is specified, and its properties are formally verified by means of model checking. Third, several extensions to the ad hoc routing protocol OLSRv2 are presented: The in-router performance of the protocol is increased by orders of magnitude when using a dynamic shortest path algorithm for calculating routes. Another proposed optimization is an SNMP-based framework to manage and control performance related objects on routers running OLSRv2. An extension of OLSRv2 is presented, where packets are retransmitted later for temporarily unavailable destinations, instead of dropping them, leading to delivery ratios significantly higher than standard OLSRv2 in certain scenarios. This manuscript presents an analysis of security threats to OLSRv2, followed by a specification of a router and link admittance control mechanism for OLSRv2, alleviating many of these attacks. Fourth, this manuscript investigates scalability of wireless sensor networks (WSNs), and evaluates a routing protocol for such WSNs being specified by the IETF as of 2011, denoted RPL. Moreover, as RPL does not contain any mechanism for efficient broadcasts, several optimized broadcasting mechanisms in RPL are presented and compared.