Algorithms for routing in multilayer networks
Algorithmes pour le routage dans les réseaux multicouches
Résumé
Heterogeneous and multilayer networks are networks where different protocols coexist and where encapsulations take place. These networks are becoming more widespread (IPv4/IPv6 coexistence, IPsec tunnels, TLS, etc.). More generally, any network allowing the establishment of tunnels can be considered as an heterogeneous or multilayer network. Today, tunnels are ubiquitous in networks. However, the models and the algorithms that can be applied on them are not adapted to take tunnels into account. It turns out that simple problems in a conventional network, such as path computation and routing, become very difficult in a multilayer network (the computation of a path under bandwidth constraint is trivially polynomial in a conventional network, but is NP-hard in a multilayer network. Similarly, the length of a path in such a network can be exponential). These problems are not well understood and it is necessary to develop new models and new algorithms to solve them. The aim of this thesis is to study the communication problems in such networks, in particular the centralized and distributed path computation, the multicast communication via the computation of diffusion trees, as well as the adaptation of these algorithms in routing protocols. This thesis is part of the ANR project JCJC HEterogeneity and Routing Algorithms in networks (HERA), whose goal is to better understand the theoretical structural and algorithmic foundations of multilayer networks.
Les réseaux hétérogènes et multicouches sont des réseaux où différents protocoles coexistent et où des encapsulations ont lieu. Ces réseaux sont de plus en plus répandus (coexistence IPv4/IPv6, tunnels IPsec, TLS, etc.). Plus généralement, n'importe quel réseau permettant l'établissement de tunnels peut être considéré comme un réseau hétérogène ou multicouche. De nos jours, les tunnels sont omniprésents dans les réseaux. Or, les modèles basés sur les graphes et les algorithmes qui en découlent ne sont pas adaptés à la prise en compte des tunnels. Il se trouve que des problèmes simples dans un réseau classique, comme par exemple le calcul de chemins et le routage, deviennent très difficiles dans un réseau multicouche (le calcul d'un chemin sous contrainte de bande passante est trivialement polynomial dans un réseau classique, mais est NP-difficile dans un réseau multicouche, de même, la longueur d'un chemin dans un tel réseau peut être exponentielle). Ces problèmes sont encore très mal compris et il est nécessaire de développer de nouveaux modèles et de nouveaux algorithmes pour les résoudre. Le but de cette thèse est d'étudier les problèmes de communication dans de tels réseaux, en particulier le calcul de chemins centralisé et distribué, la communication multipoint via le calcul d'arbres de diffusion, ainsi que l'adaptation de ces algorithmes en protocoles de routage. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR JCJC HÉtérogénéité et algorithmes de RoutAge dans les réseaux (HÉRA), dont le but est de mieux comprendre les fondements théoriques structurels et algorithmiques des réseaux multicouches.
Origine : Version validée par le jury (STAR)