Protocoles de Routage SDN, Multi-critères et Sécurisés Dans un Environnement IoV Collaboratif

SDN-based, Multi-Criteria and Secure Routing Protocols in Collaborative IoV.

• Auteur / Autrice : Lylia Alouache
• Direction : Rachid Chelouah, Makhlouf Aliouat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : STIC (Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication) - ED EM2PSI
• Date : Soutenance le 10/11/2019
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise en cotutelle avec Université Ferhat Abbas (Sétif, Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Économie, Management, Mathématiques, Physique et Sciences Informatiques (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipes Traitement de l'Information et Systèmes (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 2002-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Chelouah, Makhlouf Aliouat, Patrick Siarry, Christophe Cérin, Mohammed Benmohamed, Faouzi Semcheddine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Siarry, Christophe Cérin

Mots clés

Mots clés libres

IoV

Routage

Sdn

Confiance

Protocol incitatif

V2v

IoV

Routing

Sdn

Trust

Incentive protocol

V2v

Résumé

Aujourd'hui, le Big Data, le Cloud Computing et l’Internet des Objets (IoT) encouragent l'évolution des Réseaux ad hoc Véhiculaires (VANET) vers l’Internet des véhicules (IoV), où les véhicules, n’étant plus acteurs passifs, disposent de nouvelles capacités de perception et de communication. Les véhicules deviennent des membres actifs d'une ville intelligente, ils fournissent une connectivité omniprésente, un large éventail d'applications et de services liés à la sécurité routière, au transport intelligent et au confort des utilisateurs. En outre, la grande quantité de données générées par les applications IoV constitue un défi majeur quant à leur gestion, leur stockage et leur manipulation. Ces services dépendent fortement des véhicules en question, qui servent d’émetteurs, de relais et de récepteurs. Chaque véhicule gère ses propres communications ainsi que celles des autres véhicules. Par conséquent, un processus de diffusion et une connectivité fiables sont nécessaires. Cependant, la nature dynamique des entités IoV, les perturbations liées au réseau mobile et les problèmes de sécurité entraînent de fréquentes défaillances des liaisons et provoquent ainsi l’isolement de certains véhicules. Comme conséquence, certains véhicules se retrouvent isolés. L'objectif de cette thèse est de garantir la fiabilité et la robustesse des communications inter véhiculaires pour fournir aux conducteurs et aux passagers, des services de communication ininterrompus, et répondre ainsi à la demande croissante de qualité de service dans l'environnement IoV. Pour ce faire, quatre contributions sont proposées. Premièrement, une nouvelle taxonomie adaptée aux exigences et aux caractéristiques IoV est élaborée. Deuxièmement, pour combler les lacunes des protocoles de routage existants, une nouvelle solution de routage multi-métriques appelée protocole de routage géographique basée sur l'architecture construit sur l'architecture Software Defined Networking (SDN) hybride appelée (HSDN-GRA) est proposée. Ce protocole utilise en entrée trois métriques : la fenêtre de durée du contact, le paramètre d'équilibrage de charge et l'historique des erreurs de communication. Il vise à optimiser ces trois objectifs et à assurer un routage stable. Troisièmement, un protocole de routage, Secure HSDN-GRA, basé sur un modèle de confiance distribué est proposé comme amélioration afin de rendre la solution développée plus fiable et robuste en présence de nœuds malicieux. Enfin, un système d’incitation à la collaboration est ajouté à la solution Secure HSDN-GRA pour palier le problème des véhicules égoïstes, ceux qui ne collaborent pas et qui refusent d’être des relais de données dans un réseau totalement distribué. Des scenarios de simulations approfondies ont été mis en œuvre sous le système multi-agents JADE pour prouver l'efficacité de HSDN-GRA, en définissant un profil de mobilité des véhicules. Dans un second temps, HSDN-GRA et Secure HSDN-GRA ont été implémentés sous l’environnement de simulation Network Simulator (NS2) associé au générateur de modèle de mobilité VanetMobiSim. Une analyse approfondie a montré des performances satisfaisantes de HSDN-GRA en termes d’overhead de messages, de retard des paquets et de taux de perte de ces derniers (sous JADE) en comparaison avec des protocoles de routage de référence. Sous NS2, Secure HSDN-GRA présente également des performances satisfaisantes en termes de taux de livraison de paquets et de leurs retards. À partir de ces résultats, nous avons déduit les facteurs d’influence pour HSDN-GRA et Secure HSDN-GRA, tels que le nombre de véhicules dans le réseau, la vitesse des véhicules, le nombre de nœuds malveillants dans le réseau et la densité des clusters.

Nowadays, Big Data, Cloud Computing, and Internet of Things (IoT) have encouraged the generalization of the Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) to the Internet of Vehicles (IoV), where vehicles evolve from passive actors of transportation to smart entities with new perception and communication capabilities. Vehicles become active members of a smart city, they provide an omnipresent connectivity, a wide range of applications and services relating to road safety, intelligent transport and the comfort of users. In addition, the large amount of data generated by IoV applications is a major challenge in their management, storage, and manipulation. These services depend greatly on the vehicles in question, which act as transmitters, relays, and receivers. Vehicles carry out their own communications but serve simultaneously as information relays for communication between other vehicles as well. Consequently, reliable dissemination process and connectivity are required. However, the dynamic nature of the IoV entities, the disturbances related to the mobile network as well as the security challenges lead to frequent link failure. In fact, some vehicles