Thèse de doctorat : “Contributions à la résolution de problèmes de performances et d’interopérabilité des réseaux IoT hétérogènes par l’utilisation du standard ouvert DNS et de services d’infrastructure”

Membres du jury :

• M. Michel MAROT, Professeur, Télécom SudParis, FRANCE - Directeur de thèse
• M. André-Luc BEYLOT, Full professor, École nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications, FRANCE - Rapporteur
• M. Laurent TOUTAIN, Professeur, École nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, FRANCE - Rapporteur
• M. Sandoche BALAKRICHENAN, Docteur, Association Française pour le Nommage Internet en Coopération, FRANCE - Co-encadrant de thèse
• M. Philippe COLA, Ingénieur, Bouygues Telecom, FRANCE - Examinateur
• Mme Monique BECKER, Professeure émérite, Télécom SudParis, FRANCE - Examinatrice
• M. Ahmed KAMAL, Professeur, Iowa State University, ETATS-UNIS - Examinateur

Résumé :

L'Internet des Objets (IdO) a évolué depuis cette possibilité théorique de connecter tous les appareils à un réel marché de biens et de services en constante expansion. Les technologies sous-jacentes ont évolué et l'IdO repose aujourd'hui sur de nombreuses technologies de communication différentes : des technologies à courte portée comme Bluetooth, moyenne portée comme Zigbee ou longue portée comme la technologie LoRa (Long-Range). Les systèmes de l'IdO sont habituellement construits autour d'infrastructures fermées basées sur des systèmes en silo.

Créer de l'interopérabilité entre ces silos fermés est un enjeu pour certains cas d'usages cruciaux dans le déploiement des technologies de l'IdO comme les villes intelligentes. Développer la problématique au niveau applicatif est une première étape directement inspirée des pratiques courantes en matière de collecte et d'analyse de données dans le cadre du développement des technologies de traitement de données massives.

Cependant, construire des ponts au niveau réseau permettrait de faciliter l'interconnexion entre infrastructures et faciliterait la transition fluide entre technologies de l'IdO afin d'améliorer à bas coût la couverture réseau. Le Système de Nom de Domaine (Domain Name System, DNS), initialement développé pour traduire les noms, lisibles et compréhensibles par les utilisateurs en adresses IP, utilisées par les appareils connectés, est reconnu comme un facilitateur sur les question d'interopérabilité sur Internet. C'est l'un des systèmes les plus anciens déployés sur Internet, développé à la fin des années 1980 pour supporter la croissance de l'infrastructures Internet. Bien qu'ayant beaucoup évolué ces dernières années, en témoignent les nombreuses propositions de modifications au standard publié à son sujet, le DNS reste aujourd'hui l'une des infrastructures les plus centrales du réseau Internet.

Le DNS repose sur des principes simples, mais son évolution depuis ses premiers développements ont permis de construire des systèmes complexes grâce à ses nombreuses possibilités de configuration. Dans le cadre cette thèse, qui étudie les possibles améliorations aux services et infrastructures de l'IdO, nous étudions la problématique suivante : Le DNS et son infrastructure peuvent-ils servir de support efficace à l'évolution de l'IdO de la même manière qu'il a accompagné l'évolution d'Internet ? Dans cette optique, nous étudions de possibles améliorations de systèmes de l'IdO sous trois angles.

Nous testons tout d'abord un modèle d'itinérance pour réseaux de l'Internet des Objets au travers de la construction d'une fédération reposant sur l'infrastructure du DNS et ses extensions pour en assurer l'interopérabilité, la sécurité de bout-en-bout et optimiser les communications entre infrastructures. Son objectif est de proposer des transitions fluides entre réseaux sur base d'informations stockées à l'aide de l'infrastructure DNS.

Nous explorons également les problématiques introduites par le DNS, notamment en termes de latence et d'influence sur les temps de réponse des applications, et comment en limiter l'impact sur les échanges, déjà grandement contraints, entre objet connecté et passerelle radio. Pour cela nous étudions les conséquences de l'utilisation de requêtes DNS anticipées dans un contexte de mobilité en milieu urbain.

Nous étudions ensuite la façon dont le Système de Nom de Domaine peut renforcer l'interopérabilité, la disponibilité de ressources et le passage à l'échelle de systèmes de compression de paquets de l'IdO. Enfin, nous explorons la question de la minimisation de trafic en implantant des algorithmes d'apprentissage sur des capteurs et en mesurant les paramètres du système final, en particulier en terme de performances de transmissions et d'efficacité énergétique.