Contributions to the Performance Modeling of Computer Networks

Thomas Begin 1
1 DANTE - Dynamic Networks : Temporal and Structural Capture Approach
Inria Grenoble - Rhône-Alpes, LIP - Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme, IXXI - Institut Rhône-Alpin des systèmes complexes
Résumé : Les réseaux informatiques sont devenus une partie intégrante de nos sociétés modernes. Au cours des deux dernières décennies, le nombre d’internautes est passé de 147 millions à plus de 4 milliards et de nouvelles applications sont apparues (p. ex. messagerie instantanée, voix sur IP, réseau social, vidéo à la demande). Pour faire face à ces nouvelles demandes, les réseaux ont fortement évolué, en augmentant leurs performances et leurs services et en offrant un accès sans fil à leurs utilisateurs. Le développement rapide du standard IEEE 802.11 (commercialisé sous le nom de WiFi) depuis ses débuts en 1997 en est un bon exemple. Plus récemment, le déploiement du NFV (Network Function Virtualization) devrait permettre une gestion plus flexible et efficace des réseaux en remplaçant le matériel spécialisé et propriétaire par du logiciel exécuté sur du matériel banalisé. Le renouvellement constant des technologies réseaux et le besoin croissant de qualité de service rendent crucial la modélisation des performances des réseaux. Cette thèse d’habilitation décrit une sélection des mes contributions scientifiques dans le domaine des réseaux informatiques et de l’évaluation de performances. Le Chapitre 1 comprend une description des mes activités de recherche et une discussion sur quelques défis majeurs à venir. Le Chapitre 2 est consacré à mes contributions dans le contexte du NFV. Il présente un modèle analytique de type file d’attente pour évaluer les performances d’une fonction réseau (implémentée comme un logiciel) qui commute des paquets, c’est-à-dire un commutateur virtuel (vSwitch). Le modèle calcule des mesures de performances comme l’occupation des tampons, le taux de perte et le temps de séjour des paquets dans le vSwitch. La solution proposée est conceptuellement simple, peu coûteuse en calcul et généralement précise. Un exemple basé sur un cas d’étude réel illustre comment le modèle peut aider à bien régler les paramètres d’un vSwitch. Le Chapitre 3 traite du problème de modélisation des réseaux sans fil basé sur IEEE- 802.11 (WLANs). Il décrit une méthode de modélisation qui estime le débit atteint par chaque Point d’Accès (AP) en fonction du graphe de conflit du WLAN, de la charge des AP, de la taille des trames et des taux de transmissions. L’approche proposée repose sur une stratégie type Diviser pour régner qui sépare le problème initial en plusieurs sous-problèmes dont les solutions sont combinées pour obtenir celle du problème initial. Le modèle est en général précis et son utilisation peut aider à allouer efficacement les canaux de fréquence aux APs lors de la configuration d’un WLAN. Le Chapitre 4 étudie les files Ph/Ph/c et Ph/Ph/c/N qui sont des modèles communs pour les systèmes multi-serveurs. Il présente une approximation simple pour calculer les probabilités stationnaires de ces files grâce à une description d’état réduite qui permet d’éviter la croissance combinatoire des états inhérente à la description d’état classique. Le nombre d’équations à résoudre dans cette approche croît linéairement avec le nombre de serveurs et le nombre de phases dans la distribution du temps de service. La précision de l’approximation est en général très bonne et tend à s’améliorer pour un nombre important de serveurs. Cette thèse se termine avec le Chapitre 5 qui présente des méthodes de travail et des bonnes pratiques fondées sur ma propre expérience ainsi que quelques perspectives de recherche pour le futur.
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HDR
Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université Claude Bernard Lyon 1, 2018
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Contributeur : Thomas Begin <>
Soumis le : mardi 11 décembre 2018 - 12:22:41
Dernière modification le : vendredi 11 janvier 2019 - 11:11:25

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Thomas Begin. Contributions to the Performance Modeling of Computer Networks. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université Claude Bernard Lyon 1, 2018. 〈tel-01951250〉

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