Sujet de thèse : Estimation par modèles d'inférence de la congestion dans les réseaux

Étudiant Concerné : Sara Alouf

DEA Concerné : RSD

Encadrement : Philippe Nain

Courrier électronique : nain@sophia.inria.fr

Téléphone : 04 92 38 78 96

Adresse: Projet MISTRAL, INRIA, 2004 Route des Lucioles, BP93 06902 Sophia Antipolis Cedex, FRANCE

Laboratoire d'accueil : MISTRAL

Objectifs :

        Deux approches, complémentaires pour certains, antinomiques pour d'autres, voient en ce moment le jour pour tirer meilleur parti des ressources d'un réseau de communication (par exemple l'Internet). D'une part, des recherches sont menées pour rendre le réseau plus intelligent, par exemple en introduisant dans les routeurs des mécanismes permettant d'assurer un service différencié aux utilisateurs (diffserv chez Cisco) . Un autre exemple est le protocole RED (pour Random Early Detection) visant à prévenir la congestion dans un routeur en rejetant certains paquets selon un mécanisme aléatoire basé sur des seuils d'occupation. Sur un plan plus général, on parle maintenant de réseaux actifs (Ph.D. de J. Wetherall du MIT) qui intégreraient des infrastructures programmables réagissant au mieux à l'introduction de nouveaux services.

        D'autre part, on peut aussi envisager de rendre les applications plus intelligentes, notamment celles qui ont des contraintes temporelles fortes (audio, vidéo, etc.), notamment en leur offrant la possibilité d'adapter leur débit de transmission à la capacité courante du réseau. Pour cela il est nécessaire dans un premier temps d'estimer certaines caractéristiques statiques (bande passante d'un lien, capacité mémoire d'un routeur, etc.) et/ou dynamiques (congestion sur une route, etc.) du réseau, voire de les prédire dans le cas de ces dernières. En effet, l'utilisateur n'a en général pas accès à ces données internes du réseau.

        Cette thèse s'inscrit dans cette seconde démarche, orientée vers les applications. Elle vise à proposer, évaluer et instrumenter des modèles d'inférence. Les modèles envisagés sont des modèles simples de files d'attente mais il n'y a aucune exclusive dans ce choix initial. L'utilisateur dispose d'un certain nombre d'informations qui lui sont transmises par le réseau et qui sont contenues dans des fichiers log. Par exemple, il a la possibilité de savoir si un paquet a été transmis avec succès ou non à son destinataire (par exemple via le mecanisme de feedback de TCP ou le mécanisme RTCP de UDP). Toutefois, il ne dispose en général pas d'information sur l'état interne du réseau, comme par exemple le taux d'occupation d'un routeur ou le débit disponible d'un lien donné. Dans le meilleur des cas, il pourra connaître le délai de bout en bout sur la route empruntée, mais guère au-delà.

        Partant d'un modèle mathématique a priori d'une connexion, l'idée est de générer un trafic sonde permettant d'estimer certaines caractéristiques physiques et/ou dynamiques de la connexion. Ces estimateurs pourront ensuite être utilisés pour "régler" au mieux certains paramètres de l'application (par exemple le taux de redondance des paquets dans une application audio) au vu de l'état estimé de la connexion.

        La thèse comportera une partie théorique et une partie expérimentale chargée de valider les résultats théoriques et aussi de démontrer leur applicabilité.

        La partie théorique consistera à proposer et à évaluer des modèles d'inférence (qualité des estimateurs, vitesse de convergence, etc.). Les recherches s'appuieront initialement sur le stage (sujet, rapport) de DEA qui modélisait une connexion par une seule file d'attente (le goulot d'étranglement); dans un premier temps il s'agira d'affiner la compréhension du comportement des différents estimateurs proposés dans le stage; dans un deuxième temps, on enrichira le modèle, en relaxant certaines hypothèses statistiques, d'une part, et en considérant de nouvelles architectures, par exemple, des files d'attente en série, d'autre part.

        La partie expérimentale sera réalisée sur un réseau du même nom, en cours d'installation chez MISTRAL (grappe d'une dizaine de PC dans un premier temps, connectés par un commutateur Ethernet à 100Mb/s). Les estimateurs seront implémentés et testés sous différentes conditions de charge du réseau. Une expérience grandeur nature sur l'Internet pourrait conclure ce travail, par exemple en intégrant les estimateurs proposés dans des applications temps-réel développées à l'INRIA.



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