Vers un déploiement incremental programmable et évolutif d’ICN dans le monde réel

Towards a scalable and programmable incremental deployment of ICN in the real world

• Auteur / Autrice : Mauro Sardara
• Direction : Thomas Bonald, Luca Muscariello
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, information et communications
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Télécom Paris (Palaiseau, Essonne ; 1878-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Stefano Secci
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Rougier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : K. K. Ramakrishnan, Lixia Zhang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Architecture des réseaux d'ordinateurs

Mots clés libres

Réseaux centrés sur l'information, ICN

Déploiement incrémental

API socket

HTTP

WebRTC

Gestion de réseaux

Configuraiton réseau

Information centric networks, ICN,

Incremental deployment

Socket API

HTTP

WebRTC

Network management

Network configuration

Résumé

Réseau centré sur l’information (ICN) englobe une famille de réseaux architectures repensant les principes de communication Internet autour des données nommées. Après plusieurs années de recherche et l’émergence de quelques propositions populaires, l’idée de remplacer TCP / IP par un réseau centré sur les données reste débattue. Les avantages du ICN ont été préconisés dans le contexte des réseaux 5G pour la prise en charge de schémas de communication minimaux hautement mobiles, à accès multiples / source et à latence. Toutefois, des tests à grande échelle et une insertion dans des réseaux opérationnels doivent encore être réalisés, probablement en raison de l'absence d'une stratégie de déploiement incrémental claire. L'objectif de cette thèse est de proposer et d'évaluer des solutions efficaces pour le déploiement de l'ICN. Tout d'abord, nous proposons Hybrid-ICN (hICN), une intégration ICN dans IP (plutôt que sur / sous / à la place de) qui a pour ambition de ne pas échanger les principes architecturaux ICN. En réutilisant les formats de paquets existants, hICN introduit de l'innovation au sein de la pile IP, nécessitant un minimum de mises à niveau logicielles et garantissant une interconnexion transparente avec les réseaux IP existants. Deuxièmement, la thèse est centrée sur le problème du déploiement de l'ICN aux extrémités du réseau, notamment l'hôte final, en concevant une infrastructure de transport et une API de socket pouvant être utilisées dans plusieurs architectures ICN telles que NDN, CCN et hICN. Le cadre favorise les technologies de pointe visant à fournir des performances et une efficacité aux applications. Une analyse comparative détaillée à la fin du chapitre présentera les performances du cadre de transport. Ensuite, les avantages que les services de transport et de réseau hICN peuvent apporter aux applications seront évalués en considérant deux principaux cas d'utilisation: HTTP et WebRTC. Le premier représente le protocole de facto du Web, tandis que le second est une nouvelle technologie émergente de plus en plus adoptée pour les services en temps réel. Enfin, la thèse propose une solution pour déployer par programmation, configuration et gestion des réseaux et des applications ICN: Virtualized ICN (vICN), un cadre unifié programmable pour la configuration et la gestion de réseau qui utilise les progrès récents en matière d’isolement des ressources et de techniques de virtualisation. Il offre une plate-forme unique, flexible et évolutive pour répondre à différents objectifs, en particulier les déploiements réels de l'ICN dans les réseaux IP existants.

Information-Centric Networking (ICN) embraces a family of network architectures rethinking Internet communication principles around named-data. After several years of research and the emergence of a few popular proposals, the idea to replace TCP/IP with data-centric networking remains a subject of debate. ICN advantages have been advocated in the context of 5G networks for the support of highly mobile, multi-access/source and latency minimal patterns of communications. However, large-scale testing and insertion in operational networks are yet to happen, likely due to the lack of a clear incremental deployment strategy. The aim of this thesis is to propose and evaluate effective solutions for deploying ICN. Firstly, we propose Hybrid-ICN (hICN), an ICN integration inside IP (rather that over/ under/ in place of) that has the ambition to trade-off no ICN architectural principles. By reusing existing packet formats, hICN brings innovation inside the IP stack, requiring minimal software upgrades and guaranteeing transparent interconnection with existing IP networks. Secondly, the thesis focuses on the problem of deploying ICN at the network endpoints, namely at the end host, by designing a transport framework and a socket API that can be used in several ICN architectures such as NDN, CCN and hICN. The framework fosters cutting-edge technologies aiming at providing performance and efficiency to applications. An extensive benchmarking at the end of the chapter will present the performance of the transport framework. Subsequently, the benefits that hICN network and transport services can bring to applications will be assessed, by considering two main use cases: HTTP and WebRTC. The former represents the de-facto protocol of the Web, while the latter is a new emerging technology increasingly adopted for real time services. At last, the thesis proposes a solution for programmatically deploying, configuring and managing ICN networks and applications: Virtualized ICN (vICN), a programmable unified framework for network configuration and management that uses recent progresses in resource isolation and virtualization techniques. It offers a single, flexible and scalable platform to serve different purposes, in particular the real deployments of ICN in existing IP networks.