L’Ecole doctorale : Ecole Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris

et le Laboratoire de recherche SAMOVAR – Services répartis, Architectures, Modélisation, Validation, Administration des Réseaux

présentent

l’AVIS DE SOUTENANCE de Monsieur Erick PETERSEN

Autorisé à présenter ses travaux en vue de l’obtention du Doctorat de l’Institut Polytechnique de Paris, préparé à Télécom SudParis en :

Informatique

« Réseaux de Liens Dynamiques : Emulation et Validation »

le JEUDI 19 DéCEMBRE 2024 à 14h00

à

Amphithéâtre 6
Télécom SudParis, 19 place Marguerite Perey, 91120 Palaiseau

Membres du jury :

M. Djamal ZEGHLACHE, Professeur, Télécom SudParis, FRANCE – Directeur de these
M. Jorge LOPEZ, Senior Expert, Airbus, FRANCE – Co-encadrant de these
M. Pierre SENS, Professeur, Sorbonne Université, FRANCE – Examinateur
Mme Pascale LE GALL, Professeure, CentraleSupélec, FRANCE – Examinateur
Mme Johanna SEPULVEDA, Senior Expert, Airbus, Chargée de cours, Technical University of Munich, ALLEMAGNE – Examinateur
M. Yacine GHAMRI-DOUDANE, Professeur, La Rochelle Université, FRANCE – Rapporteur
M. Hacène FOUCHAL, Professeur, Université de Reims Champagne-Ardenne, FRANCE – Rapporteur

Invités :

Mme Natalia KUSHIK, Maitre de Conférences, Télécom SudParis, FRANCE – Co-encadrant de thèse

« Réseaux de Liens Dynamiques : Emulation et Validation »

présenté par Monsieur Erick PETERSEN

Résumé :

À mesure que la demande de services interactifs, de multimédia et de capacités de réseau augmente dans les réseaux modernes, de nouveaux logiciels et/ou composants matériels devraient être intégrés. Par conséquent, le processus d’évaluation et de validation de ces nouvelles solutions est essentiel pour déterminer si elles sont performantes, fiables et robustes avant d’être déployées dans un réseau réel. L’émulation de réseau est de plus en plus utilisée pour répliquer le comportement de réseau réel à faible coût d’infrastructure et avec un niveau de réalisme plus élevé que les simulations. Cette approche permet de tester en continu la solution finale sans nécessiter de modifications après le déploiement. Cependant, l’émulation de réseaux avec des paramètres de liaison qui peuvent changer au fil du temps en raison de facteurs internes et externes, comme dans les communications par satellite, complique l’architecture d’émulation, faisant des tests exhaustifs dans diverses conditions une tâche difficile. De plus, s’assurer que l’émulateur est adéquat pour le contexte donné et qu’il est conçu correctement est crucial pour obtenir des résultats fiables. Cela inclut la vérification que l’émulateur peut répliquer avec précision les conditions et les scénarios spécifiques du réseau pour lesquels il est destiné. Dans cette thèse, nous abordons les défis de l’émulation et de la validation des réseaux à liens dynamiques. Nous proposons un modèle pour ce type de réseaux et leurs paramètres, en tenant compte des limitations dans la description et l’exécution du comportement dynamique. Nous avons développé une plateforme d’émulation qui intègre notre modèle proposé et permet de tester et d’évaluer différents scénarios de réseau dans un environnement contrôlé. Pour assurer une émulation correcte et combler l’écart entre l’émulation et les scénarios réels, la vérification de modèle et la vérification d’exécution ont été proposées. De plus, l’exécution de l’émulation a été vérifiée en extrayant un jeu de données de paramètres réseau et en vérifiant qu’il respecte certaines propriétés d’intérêt au fil du temps. Enfin, nous introduisons une nouvelle méthode utilisant le modèle d’automate cellulaire pour simuler avec précision l’évolution des paramètres du réseau en garantissant que certaines propriétés soient maintenues pendant cette évolution, de sorte qu’il est possible de les transférer rapidement vers une configuration d’émulation où les paramètres du réseau atteignent des valeurs critiques.

Abstract :

As the demand for interactive services, multimedia, and network capabilities grows in modern networks, novel software and/or hardware components should be incorporated. As a consequence, the assessment and validation process of these newly developed solutions is critical to determining whether they perform well, are reliable, and are robust before being deployed in a real network. Network emulation is increasingly used to replicate real-world network behavior at low infrastructure costs and with a higher level of realism than simulations. This approach allows for continuous testing of the final solution without requiring changes after deployment. However, emulating networks with link parameters that may change over time due to internal and external factors, as in satellite communications, complicates the emulation architecture, making thorough testing under various conditions a challenging task. Moreover, ensuring that the emulator is adequate for the given context and is designed correctly is crucial for obtaining reliable results. This includes verifying that the emulator can accurately replicate the specific network conditions and scenarios for which it is intended. In this thesis, we address the challenges of dynamic-link network emulation and validation. We propose a model for dynamic-link networks and their parameters, considering the limitations in describing and executing dynamic behavior. We have developed an emulation platform that incorporates our proposed model and allows to test and evaluate various network scenarios in a controlled environment. To ensure proper emulation and bridge the gap between emulation and real-world scenarios, both model checking and run-time verification have been proposed. Additionally, the emulation execution has been verified by extracting a dataset of network parameters and checking it respects certain properties of interest over time. Finally, we have introduced a novel method using the Cellular Automaton (CA) model to accurately simulate the evolution of network parameters while ensuring that certain properties are maintained throughout this evolution, thereby potentially fast transfer to an emulation configuration where network parameters reach critical values.