Soutenance publique pour projet de fin d'études Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté d'Electronique et Informatique Département Informatique Soutenance publique pour projet de fin d'études Thème : Protocole de connexion des réseaux mobiles Ad Hoc à Internet Présenté par : Benmeddour Mohamed Bédouhène Rafik Proposé par : Mme KHENNOUCHE Dib. C Promotion 2003/2004

Internet le réseau mondial Caractéristiques Le protocole TCP/IP Plan Internet le réseau mondial Caractéristiques Le protocole TCP/IP Les environnements mobiles Classification Les réseaux mobiles Ad Hoc (MANETs) Caractéristiques Le routage dans les réseaux Ad Hoc La connexion à Internet pour les réseaux mobiles Ad Hoc Problématique Protocoles MIPv4 et MIPv6 Quelques protocoles de connexion des réseaux mobiles ad hoc à Internet Présentation du protocole de Connexion à Internet Simulation du protocole de connexion à Internet (NS2) Conclusion

Internet le réseau mondial

Caractéristiques d’Internet Résultat d’interconnexion de réseaux hétérogènes. La communication se fait au moyen de protocoles. Diversité de services. ARPANET Différentes topologies : Physiques (Bus, étoile, anneau). Logiques (Ethernet, Token ring, FDDI). Messagerie électronique, Moteur de recherche, e-commerce, e-learning, e-gouvernement... Etc. Protocole TCP/IP (TCP,UDP, IP, ICMP, ARP... Etc). Reliés à l’aide de Dispositifs matériels : Ponts, passerelles, routeurs……

Contient deux parties ( NetID, HostID) Adresse réseau INTERNET La notion d’adresse IP NetID HostID Adresse de type IPv4. Sur 32 bits. Contient deux parties ( NetID, HostID) Adresse réseau Adresse ordinateur 3 grandes classes de réseaux Classe A : 0xxxxxxxx xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Classe B : 10xxxxxx.xxxxxxxx xxxxxxxx.xxxxxxxx Classe C : 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx xxxxxxxx

Le protocole TCP/IP Le Model En Couches (OSI et TCP/IP)  Application Présentation Application Session Transport Transport Réseau Internet Liaison Accès Réseau Physique

Architecture TCP/IP Contient les application réseau utilisateur (TELNET, FTP,SMTP…….). Chaque application possède un identifiant appelé Port Établir un service orienté connexion. Réguler le flux de donnée. Assurer un transport fiable (TCP) ou non fiable (UDP). Application Gérer les notions d’adressage. Acheminer les datagrames. Fragmenter et assembler les datagrames. Protocoles de cette couche : IP, ARP, ICMP, RARP, IGMP. Transport Internet Accès Réseau Fournir une interface avec la technologie du réseau (Ethernet, Anneau à jeton IEEE 802.5…….)

Nouvelle version « IPv6 » Internet Protocole Dans le protocole IPv4 : Espace d’adressage pas suffisant (4 milliard d’adresses). N’indique pas le type de données transportés. Ne fournit pas des mécanismes de sécurités (authentification, intégrité, confidentialité). Nouvelle version « IPv6 » Conserve les fonctionnalités d’IPv4  Priorités ajoutées. Possibilité étendue d’adressage  De 32 à 128 bits Format d’entête simplifié. Possibilité d’extension des entêtes et des options. Possibilité d’authentification et de confidentialité. Possibilité d’autoconfiguration d’adresse. Qualité de service (QoS).

Les environnements mobiles

Classes des réseaux mobiles Sans infrastructure Avec infrastructure Réseaux Cellulaires ( GSM, GPRS, UMTS ... Etc. Réseau mobile Ad Hoc

Cellule de communication Réseau Statique (Filaire) Avec infrastructure Station de base Entités fixes Stations de base Sites ordinaires Station de base Unité mobile. Cellule de communication Réseau Statique (Filaire) Unité mobile Station de base Station de base Cellule de communication

Classes des réseaux mobiles Sans infrastructure (MANET) Avec infrastructure Réseaux Cellulaires ( GSM, GPRS, UMTS……. Réseau mobile Ad Hoc

Les réseaux mobiles Ad Hoc Réseau AD Hoc Mobil Ad hoc Network 6 Unité mobile 7 1 5 3 Porté de communication 2 4 Lien de communication Applications des réseaux Ad Hoc: Applications militaires. Missions de sauvetage. Enseignement à distance. Mission d’exploration.

Caractéristiques des réseaux Ad Hoc Absence d'infrastructure. Topologie dynamique. Bande passante limitée. Contraintes d'énergie. Sécurité limitée . Erreur de transmission. Interférences. Nœuds cachés. Absence d’infrastructure ou d’administration centralisée. Nœuds responsable de la gestion et maintenance du réseau. Utilisation d’onde radio pour la communication  fréquente erreurs de transmission. Utilisation simultané d’une même fréquence. Utilisation de fréquence proche. Interférence provenant d’autre machines non dédié à la télécommunications Obstacle  pas de propagation d’ondes. Les mécanismes d’accès au canal  collision au niveau du nœud intermédiaire. Réseaux vulnérable (piratage, écoute non limité…….). Déplacement libre et aléatoire. Changement imprévisible de la topologie. Medium de communication partagé. Bande passante réservé à un hôte soit limitée. Sources d’énergies autonomes. Épuisement  déconnexion.

Routage dans les réseaux Ad Hoc Difficulté de routage Nœud mobile joue le rôle de routeur. Le destinataire n’est pas toujours dans la portée de la source  le Multihoping. Modestes capacité de stockage et de calcule  Situation de congestion. Taille du réseaux importante  difficulté de sauvegarde des informations de routage. Minimiser la charge du réseau. Offrir un support pour pouvoir effectuer des communications multipoints fiables. Assurer un routage optimal.

Les approches de routages Génération des chemins À l’avance À la demande Protocoles proactifs DSDV Protocoles réactifs AODV. , Protocoles Hybrides ZRP

La connexion à Internet pour les réseaux mobiles Ad Hoc

Problématique Mobilité des équipement IP Gestion des déplacement d’un ordinateur mobile sur Internet Solution proposée par l’IETF : Mobile IP (MIPv4, MIPv6). Connexion des réseaux mobiles Ad Hoc à Internet Dispositif matériel :  Passerelle ( Gateway). Processus de connexion : Découverte de la passerelle. Configuration d’adresse IP routable globale. Transmission de données. Fréquente déconnexion  perte de données. Charge du réseau Ad Hoc perte d’adresse. Réutilisation d’adresse. Duplication d’adresse.

Mobile IP Mobile IPv4 Agent Discovery. Registration. Tunnelling (routage triangulaire). Mobile IPv6 Communication directe avec le correspondant  pas d’agent étranger. Auto configuration (offerte par IPv6) + DAD (Duplicated Address Detection). Élimination du routage triangulaire.

Quelques protocoles de connexion Gateway Aware Sheme (GAS) Basé sur le DSDV  mise à jours qui consomme la bande passante Groupe de nœuds avertis de la passerelle  Risques de déconnexion Providing Internet access to mobile ad hoc network : Version améliorée de l’AODV. Découverte de la passerelle (passive, active)  Charge du réseaux AODV and IPv6 Internet access for Ad Hoc networks Version améliorée de l’AODV. Auto configuration d’adresse.  Peu d’information sur les nœuds configurés

Présentation du protocole de connexion

Approche utilisée Dynamique, distribuée,et continue. La découverte des chemins se fait en réactif (AODV). Adresses délivrées par la passerelle. Model du réseau Mobilité des nœuds. Taille du réseau  variable. Mouvement des nœuds  connexion, déconnexion Liens de communication gérés d’une manière FIFO et bidirectionnels. Passerelle doté de deux interfaces (Filaire, Sans fil).

Problèmes de connexion L’acquisition d’une adresse temporaire. La duplication des adresses. La perte des adresses libérées  départ volontaire ou accidentel. La réutilisation des adresses. MANET_INITIAL_PREFIX. exécuter le DAD (Dulicated Address Detection). assurer la communication multi-saut (interne). Adresse disponible  Récupération de l’adresses. Adresse non disponible  allocation d’une nouvelle adresse Gestion des adresses au niveau de la passerelle L’ajout du champs adresse MAC dans la table Allocated Adresse récupérée par la passerelle grâce au champ TTL de la table Allocated. Solution

Le principe du protocole Phase de configuration (Adressage IP) Demande d’adresse IP + Informations de la passerelle. Maintenance des adresses (Mises à jour). Déconnexion (Libération de l’adresse). Phase de communication (Envoi de paquets) Résolution d’adresses. Envoi des paquets. Acquittements de réception.

Phase de configuration Internet Nœud n’a jamais été configuré Demande de configuration : Procure une adresse locale. Nœud demandeur sollicite la passerelle  processus de découverte de la passerelle. la passerelle réponds  allocation d’une adresse IP. passerelle Lien de communication Nœud déjà configuré Demande de configuration : Nœud demandeur sollicite la passerelle  Précise son ancienne adresse. La passerelle répond  Réallocation de l’ancienne adresse.  Allocation d’une nouvelle adresse. Nœud demandeur

Phase de configuration Internet Nœud hors le réseau Pas de réponse  réémet GW_Sollicitation un nombre de fois fini.

La mise à jour de l’adresse La déconnexion La mise à jour de l’adresse Internet Confirmation de présence  Mise à jours du TTL. Si message n’atteint pas la passerelle  Récupération de l’adresse à la fin du TTL. Nœud configuré Départ normal d’un noeud Départ volontaire (Addr_Clear) Libération de l’adresse. Récupération de l’adresse par la passerelle. Si le message Addr_Clear n’est pas par la passerelle  Adresse est récupérée à la fin du TTL. Nœud non configuré Le nœud garde trace de l’adresse

La phase communication Internet 3 modes de communication MN  Hôte Internet Hôte Internet  MN MN  MN Resolution d’adresse : Message de résolution du MN. Table DNS au niveau de la passerelle. L’adresse destination existe dans la table Allocated_  paquets transmis. L’adresse n’existe pas dans la table Allocated_  réorientation du paquet si c’est possible sinon message d’erreur est envoyé à la source. Chemin existe vers la destination  envoyer les paquets directement. Chemin n’existe pas  envoyer les paquets vers la passerelle. Paquets acheminés vers la passerelle. La passerelle achemine les paquets reçus vers la destination.

Simulation du protocole de connexion

Environnement de simulation Network Simulator 2 Orienté objet, écrit en C++ et OTcl Plate forme Linux Mandrake 8.2 Langage utilisé Langage OTCL Programmation des protocoles Définition des paramètres de simulation

Implémentation (simulation) Protocole Forme évènementielle Paramètres de simulation Mobilité. Connectivité. Charge de demande. Mesures effectuées Nombre moyen de messages pour l’acquisition d’une adresse pour un noeud. Temps moyen pour l’acquisition d’une adresse pour un noeud. Nombre moyen de messages pour la réception d’un acquittement pour un noeud. Temps moyen pour la réception d’un acquittement pour un noeud. Nombre moyen de message de configuration émis par la passerelle.

Résultats des tests

Résultats des tests

Résultats des tests

Interprétation des résultats Nombre moyen de messages pour l’acquisition d’une adresse pour un noeud.  Mobilité.  Connectivité.  Pas de charge. Temps moyen pour l’acquisition d’une adresse pour un noeud.  Influence de la charge n’est pas importante. Nombre moyen de messages pour la réception d’un acquittement pour un noeud. Temps moyen pour la réception d’un acquittement pour un noeud.  Influence de la mobilité n’est pas importante.  Pas de charge de demande. Nombre moyen de messages de configuration émis par la passerelle.  Dépendant de la charge de demande.  la connectivité n’influe pas beaucoup.

Conclusion générale

Conclusion générale Protocole conçu Protocole réactif  sollicitation de la passerelle à la demande. Contrôle des nœuds configurés. Récupération et réutilisation des Adresses Simulation Simulation Paramètres influents sur le comportement du protocole : connectivité, mobilité, charge des demandes Estimation de la complexité du protocole à travers les mesures effectuées

Conclusion générale Difficultés Simulation Bibliographie Mesure des paramètres (connectivité, taux de mobilité). Plusieurs tests  au plus une mesure Manque sensible de travaux

Merci