Soutenance mémoire
Les réseaux informatiques sans fil (Wireless Networks) sont des systèmes de communication qui offrent aux utilisateurs une liberté de mouvement en les dispensant de câblage. Ils comprennent des unités mobiles capables d’effectuer des transmissions via les ondes radio sur une étendu équivalente à leur rayon de propagation. Ces communications radio sont généralement établies sur des réseaux sans fils avec infrastructures qui déploient des équipements mobiles aussi bien que des sites fixes. Ces derniers forment un réseau filaire câblé alimenté par des sources d’énergie illimitée. Les réseaux 802.11, les réseaux UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) sont des variantes de réseaux sans fils avec infrastructure. Néanmoins, les réseaux Ad Hoc ou sans infrastructure présentent une autre alternative de réseaux informatiques sans fil. Un réseau Ad Hoc est définit selon l’IETF-Internet Engineering Task Force, dans le RFC-Request For Comment 2501, comme suit : «Un réseau Ad Hoc comprend des plates-formes mobiles appelées nœuds, libres de se déplacer sans contraintes et utilisant le médium radio pour le transfert d’informations ». Un réseau Ad Hoc est par conséquent un système autonome de nœuds mobiles. Ce système peut fonctionner de manière isolée ou s’interfacer à des réseaux fixes via des passerelles. Dans ce dernier cas, un réseau Ad Hoc est un réseau d’extrémité.
Mobilité sur TCP/IP
Grâce au développement technologique des moyens de transmission radio, les terminaux peuvent communiquer pendant leurs mouvements. Cependant, les protocoles standardisés pour Internet ont montrés leurs limites face à cette mobilité. Il a été nécessaire d’enrichir ces protocoles afin de permettre le support de la mobilité.
Introduction général à la mobilité
Les transmissions sur les réseaux sans fil, identiquement aux réseaux filaires, reposent sur la pile de protocoles TCP/IP. En effet, l’approche en couche de TCP/IP assure les communications d’un nombre extraordinaire de machines présentes sur Internet. Une telle réussite a encouragé le déploiement de cette approche en couche dans les transmissions sans fil. Les prochains chapitres et sections font références aux caractéristiques et fonctionnalités des couches du modèle TCP/IP, c’est pourquoi, il convient d’en présenter un bref aperçu.
La couche liaison : Cette couche s’occupe de la connexion physique des machines aux réseaux, de leur accès au médium physique et de l’acheminement des trames de données entre deux équipements voisins.
La couche réseau : Ce niveau est formé d’un ensemble de protocoles – IP (Internet Protocole), ICMP (Internet Control Message Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) – qui collaborent pour acheminer les données à destination. Pour ce faire, les sous-réseaux d’Internet possèdent chacun une plage d’adresses avec le même préfixe ce qui permet d’identifier leur position dans la hiérarchie de l’Internet. Tous les nœuds ayant une interface sur un sous-réseau donné ont une adresse IP contenant le préfixe de ce sousréseau.
La couche transport : Cette couche contrôle les communications de bout en bout. Les protocoles TCP (Transmission Control protocol) et UDP (User Datagram Protocol) de cette couche sont majoritairement déployés. Ils identifient les connexions par les ports et adresses, source et destination des extrémités communicantes. TCP permet un échange fiable de données via le mécanisme d’acquittement des paquets reçus. IL assure également le contrôle de congestion sur le réseau. UDP, quant à lui, ne garanti pas un transfert fiable de données et ne peut pas assurer le contrôle de congestion.
La couche application : Le niveau application génère les programmes d’application et supporte les fonctions nécessaires au déploiement des programmes sur le réseau, telle la conversion d’images ou la compression de texte. Les objectifs visés par chacune des couches TCP/IP sont similaires pour les transmissions en mode filaire ou sans fil. Toutefois les fonctionnalités et les mécanismes assurés par chaque niveau diffèrent selon les caractéristiques de ces deux modes.
Dans ce qui suit, nous identifions les propriétés et les problèmes engendrés lors de la mobilité des équipements sans fils sur Internet.
Mobilité des nœuds
La mobilité des nœuds dans les réseaux informatiques fait référence à la connectivité des mobiles durant leurs déplacements entre zones de couverture. On distingue deux sortes de connectivité : le nomadisme et la mobilité continue.
Le nomadisme indique que la connexion des nœuds mobiles-NMs au réseau sans fil s’effectue de manière identique à celle d’un nœud fixe au réseau filaire. Il se traduit par la possibilité de se connecter aux réseaux sans fil dans les zones de couverture sans la prise en compte des mouvements des nœuds. Autrement dit, le nœud mobile perd l’accès au réseau durant son déplacement entre zones de couverture. Le nomadisme est schématisé, donc, par une séquence de » déplacement -déconnexion – reconnexion ». C’est pourquoi, il n’est pas considéré comme un modèle de mobilité propre au réseau sans fil [1]. En effet, le nomadise ne présente aucun mécanisme pour la gestion des données et des sessions durant la déconnection. Il ne peut donc assurer la garantie de service après une reconnexion.
Dans une mobilité continue, le nœud se déplace en préservant sa connexion au réseau. En d’autres termes, le mobile reste accessible durant ses mouvements entre zones de couvertures adjacentes. Le changement des caractéristiques de transmission avec cette forme de mobilité doit être gérer de manière transparente à l’usager et aux applications. Il s’agit de supporter l’opération de handover entre points d’accès des réseaux avec infrastructure, dite également handoff ou roaming [2]. Sur les réseaux Ad Hoc, la mobilité des nœuds est gérée suivant la connectivité des hôtes.
Qu’est ce qu’un handover ?
Un handover est l’enchaînement des procédures permettant à un nœud mobile, déjà connecté au réseau, de s’associer à un nouveau point d’attache (établir une connexion avec un nouveau réseau) en préservant son ancienne connectivité ainsi que la continuité des éventuelles sessions ouvertes [1].
Types de Handover
Le handover peut inclure un changement de point d’accès seulement ou le changement de point d’accès et de sous réseau Internet. Le premier cas est dit handover niveau 2, ou intra-routeur, car il ne fait intervenir que les deux premières couches du modèle TCP/IP et ne requiert pas la configuration d’une nouvelle adresse IP. Le deuxième cas est un handover niveau 3 ou inter-routeurs. Il passe d’abord par un handover niveau 2 et implique de plus la couche réseau pour l’obtention d’une nouvelle adresse IP sur le nouveau réseau de connexion. La figure 1 ci-dessous illustre ces types de handover.
Plusieurs mécanismes sont étudiés pour gérer le handover et le mouvement des nœuds mobiles entre les points d’accès. Ces mécanismes sont évalués en fonction du taux de perte de paquet, engendré par la désinscription du nœud du premier réseau et son inscription au second réseau, et par le temps de transfert de l’association d’un point d’accès à l’autre, également dit temps de latence. Ces caractéristiques permettent de distinguer différents types de handover :
❖ Smooth handover : ce type de handover a pour objectif de réduire la perte de paquets, sans condition sur le délai de leur transfert.
❖ Fast handover : un handover est dit rapide lorsqu’il minimise les délais de latence [10].
❖ Seamless handoff : ou handoff transparent, ce type de handover désigne la définition absolue d’un handoff où il n’y a pas de changement dans la capacité, ni de la sécurité ou la qualité du service [1].
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Table des matières
Introduction Générale
Motivations
Objectifs et contribution
Organisation du document
Chapitre 1 : Mobilité sur TCP/IP
1. Introduction général à la mobilité
2. Mobilité des nœuds
2.1. Qu’est ce qu’un handover ?
2.2. Types de Handover
2.3. Processus d’un handover
2.3.1. Association au réseau
2.3.2. Configuration de l’interface réseau
2.3.3. Transfert de sessions
3. Contraintes d’une mobilité continue sur TCP/IP
3.1. Identification des nœuds
3.2. Détection et contrôle de la congestion associés à la mobilité des hôtes
4. Le multihoming
5. Mobilité groupée
6. Conclusion
Chapitre 2 : Gestion de la Mobilité aux Niveaux Réseau et Transport
1. Gestion de la mobilité au niveau IP
1.1. Mobile Internet Protocol-MIP
1.1.1. Mécanisme de MIP
1.1.1.1. Identification des nœuds mobiles
i) Découverte d’agents
ii) Obtention d’adresse temporaire
iii)Enregistrement auprès du HA
1.1.1.2. Transmission des données
1.1.2. Discussion
1.1.3. Extensions de MIP
1.1.3.1. MIP avec encapsulation au retour
1.1.3.2. MIP avec optimisation du routage (Routing Header)
1.1.3.3. Obtention d’adresses temporaires via DHCP
1.2. Mobile Internet Protocol version 6 (MIPv6)
1.2.1. Identification des NMs
1.2.2. Transmission de données
1.2.3. Discussion
1.3. NEtwork MObility Basic Support Protocol- NEMO BSP
1.3.1. Introduction
1.3.2. Principe de NEMO
1.3.2.1. Types de nœuds dans les réseaux mobiles
1.3.2.2. Adressage et identification des nœuds
1.3.2.3. Transmission des paquets
1.3.3. Discussion
1.3.4. En Conclusion
2. Gestion de la mobilité au niveau Transport
2.1. Le protocole Datagram Congestion Control Protocol – DCCP
2.1.1. Introduction
2.1.2. Paquets DCCP
2.1.2.1. Entête générique DCCP
2.1.2.2. Types de paquets DCCP
2.1.2.3. Les options et dispositifs de DCCP
2.1.2.4. Numéros de séquence et acquittement
2.1.3. Etats d’une connexion DCCP
2.1.4. Contrôle de congestion sur DCCP
2.1.5. Gestion de la mobilité avec DCCP
2.1.6. Discussion
2.2. Le protocole Stream Control Transmission Protocol- SCTP
2.2.1. Introduction
2.2.2. Paquet SCTP
2.2.3. Etats d’une association SCTP
2.2.3.1. Etablissement d’une association
2.2.3.2. Transmission des paquets
2.2.3.3. Fermeture d’une association
2.2.4. Autres mécanismes de SCTP
2.2.4.1. Fragmentation/Regroupement des messages
2.2.4.2. Contrôle de flux et de congestion
2.2.4.3. Contrôle d’erreurs
2.2.4.4. Multihoming
2.2.5. Mobilité via SCTP
2.2.6. Discussion
3. Etude comparatif des protocoles de gestion de la mobilité
Chapitre 3 : CQ-mSCTP, Extension de mSCTP Basée QoS
Introduction
1. Gestion de la mobilité groupée via mSCTP
2. Adaptation de la QoS de mSCTP aux contraintes d’une mobilité groupée
3. Contribution
3.1. Classification des données
3.1.1. Distinction des données sur SCTP
3.1.2. Interface entre multistreaming et le niveau application
3.1.3. Classes des données
3.2. Ordonnancement des transmissions
3.2.1. Algorithme de SCTP
3.2.2. Extension de l’ordonnancement
3.3. Architecture descriptive du CQ-mSCTP
3.4. Architecture fonctionnel
Conclusion
Chapitre 4 : Simulation et Analyse des Résultats
1. Présentation de Network Simulator- NS2
1.1. Introduction
1.2. Installation
1.3. Principe de fonctionnement de NS
1.3.1. Dualité de NS
1.3.2. Objets de l’architecture des réseaux NS
1.3.3. Outil de traitement des résultats de simulation
1.4. L’agent SCTP
2. Implémentation et résultats
2.1. Générateur de trafic
2.2. L’agent CQ-mSCTP
2.2.1. Les structures de données
2.2.2. Les méthodes
2.3. Script TCL
2.3.1. Topologie de simulation
2.3.2. Instances de simulation
2.4. Résultats
3. Analyse et validation de l’implémentation
4. Conclusion
Conclusion
