Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Réseaux centrés contenu (CCN)“

Le volume de données échangées sur l'Internet a augmenté de façon spectaculaire au cours des dernières décennies. Le nombre croissant d'utilisateurs, d'appareils connectés et la popularité des contenus vidéo ont fait exploser la demande pour de nouvelles méthodes de communication capables de gérer le volume croissant des données. Les réseaux centrés sur l'information (Information Centric Networking, ICN) ont été proposés comme une alternative aux réseaux IP traditionnels. Dans les réseaux ICN, les consommateurs demandent au réseau un contenu par son nom via des paquets « intérêt », et reçoivent des données en réponse à leurs demandes sans avoir à se soucier de l'emplacement du contenu dans le réseau. Les réseaux ICN permettent la mise en cache dans le réseau et prennent naturellement en charge l'utilisation de chemins multiples. Néanmoins, le débit maximal ne peut être atteint que si le contenu est demandé sur un ensemble optimal d'arbres de multidiffusion. Le calcul de ces arbres de multidiffusion est difficile à mettre en œuvre sur de grands réseaux dynamiques et nécessite une coordination entre les entités du réseau. Le codage réseau (Network Coding) a été récemment introduit dans les réseaux ICN afin d'améliorer la diffusion par l'utilisation de chemins multiples et la mise en cache du contenu sans qu'une coordination soit nécessaire. Le défi dans le cas du codage réseau est d'obtenir un contenu codé linéairement indépendant en réponse à de multiples requêtes parallèles par un ou plusieurs consommateurs. Dans cette thèse, nous analysons certains travaux antérieurs qui intègrent le codage réseau et les réseaux ICN et identifions certains problèmes clés auxquels ils ont été confrontés. Nous proposons une solution efficace où les clients ajoutent des informations compactes aux paquets « intérêt » afin d'assurer l'indépendance linéaire du contenu codé. Cette thèse propose une architecture, MICN, qui intègre un codage réseau au-dessus d'une implémentation ICN basée sur les intérêts : Named Data Networking (NDN). L'architecture proposée permet de résoudre certains des problèmes rencontrés par les solutions ICN avec du codage réseau présentées dans le passé. Une nouvelle construction appelée MILIC (Multiple Interests for Linearly Independent Content) est introduite. Elle impose des contraintes sur la façon dont les réponses aux intérêts sont codées, dans le but d'obtenir des contenus linéairement indépendants en réponse à des intérêts multiples. L'analyse numérique et les simulations montrent que la construction MILIC fonctionne bien avec le codage réseau pour NDN, et que le protocole MICN offre un débit proche de l'optimum dans certains scénarios. Les performances du protocole MICN se comparent favorablement aux protocoles existants. Il présente des avantages significatifs lorsqu'on considère le nombre total de paquets transmis dans le réseau et dans le cas de liens pouvant subir des pertes. Plusieurs techniques de transport modifiées et intégrées dans le protocole MICN sont proposées afin d'optimiser l'utilisation des ressources du réseau tout en conservant un débit élevé. MILIC nous a aussi amené à considérer le problème de la construction de sous-ensembles de vecteurs dans un espace vectoriel donné, tels que lorsque l'on choisit arbitrairement un vecteur de chaque sous-ensemble, les vecteurs sélectionnés sont linéairement indépendants. Cette thèse le formalise comme un problème mathématique et étudie quelques solutions alternatives à la construction MILIC. Enfin, la thèse prouve qu'une large classe de solutions à ce problème est équivalente à MILIC
The amount of data exchanged over the Internet has grown drastically over the past decades. The increasing number of users, connected devices, and the popularity of video content have surged the demand for new communication methods that can deal with the growing volume of data traffic. Information-Centric Networking (ICN) has been proposed as an alternative to traditional IP-based networks. In ICN, consumers request named content via Interest packets to the network and receive data as a response to their request without taking care of the location of the content in the network. ICN allows in-network caching and naturally supports the use of multiple paths. Nevertheless, the maximum throughput can only be achieved if the content is requested over an optimal set of multicast trees. The computation of such multicast trees is hard to scale over large dynamic networks and requires coordination among network entities. Network coding has been recently introduced in ICN to improve multi-path dissemination and caching of content without the need for coordination. The challenge in the case of network coding is to get independent coded content in response to multiple parallel Interests by one or several consumers. In this thesis, we analyze some previous works that integrate network coding and ICN and identify some key issues these works face. We introduce an efficient solution where clients add compact information to Interest packets in order to ensure linear independence of content in network-coded ICN. This thesis proposes an architecture, MICN, that provides network coding on top of an Interest-based ICN implementation: Named Data Networking (NDN). The proposed architecture helps alleviate the issues faced by network coding-enabled ICN solutions presented in the past. A novel construction called MILIC (Multiple Interests for Linearly Independent Content) is introduced that imposes constraints on how the replies to Interests are coded, intending to get linearly independent contents in response to multiple Interests. Numerical analysis and simulations illustrate that the MILIC construction performs well with network-coded NDN, and the MICN protocol yields close to optimal throughput in some scenarios. The performance of MICN compares favorably to existing protocols. It shows significant benefits when considering the total number of transmitted packets in the network and in the case of lossy links. Several modified forwarding techniques integrated into the MICN protocol are proposed to optimize the network resource utilization while keeping a high throughput. MILIC led us to consider the problem of constructing subsets of vectors from a given vector space, such that when drawing arbitrarily one vector from each subset, the selected vectors are linearly independent. This thesis considers it as a mathematical problem and studies some alternative solutions to the MILIC construction. Finally, the thesis proves that a large family of solutions to this problem are equivalent to MILIC

A partir des limites réelles de l'Internet, dans cette thèse, nous étudions différents aspects de deux directions dont l'Internet évolue. En particulier, nous considérons des moyens plus souples pour joindre les hôtes du réseau, et pour distribuer du contenu. Host Centric Networking (HCN) est le nom que nous donnons à l'ensemble des architectures qui tentent de découpler la position et l'identification d'un hôte. Fondamentalement, ils identifient chaque nœud par des étiquettes plates qui ne localisent pas l'hôte dans le réseau. Les architectures HCN utilisent Distributed Hash Tables ( DHT ) pour récupérer la position de l'hôte de l'étiquette correspondante.Toutefois, l'acheminement et la transmission sous-jacente à la DHT, s'appuient fortement sur des algorithmes traditionnels basés sur des chemins uniques. Ainsi, dans la première partie, nous proposons APLASIA, une architecture de routage alternatif composé principalement par un algorithme de recherche de chemin, à savoir APL, et par un plan de données de autoforwarding. Information Centric Networking (ICN) rend le contenu directement adressable par les hôtes du réseau. L'idée de base consiste à envoyer des paquets portant l'identifiant de contenu, plutôt que l'adresse de l'hôte. Comme le contenu peut être facilement mis en cache dans les périphériques réseau, un réseau ICN peut être modélisée comme un réseau de caches orienté vers le récepteur. Dans la deuxième partie de ce travail, nous considérons la mise en oeuvre des algorithmes déployés sur un réseau de caches
Starting from the evidence of the Internet’s actual limits, in this Thesis we investigate different aspects of two directions the Internet is evolving toward. In particular, we consider more flexible ways to reach hosts, and to distribute content. Host Centric Networking (HCN) is the name we give to the umbrella architectures which try to decouple host location and identifiers. Basically, they identify each device by the means of flat labels which do not locate the host within the network. HCN architectures leverage Distributed Hash Table(DHT) approaches for retrieving the host position from the corresponding label. However, routing and forwarding underlying the DHT, heavily rely on traditional single path algorithms. Thus, in the first part we propose APLASIA, an alternative routing architecture mainly composed by a path-finding algorithm, namely APL, and by an autoforwarding data plane. Information Centric Networking (ICN) makes content directly addressable by network hosts. The basic idea is to send packets carrying the content identifier, rather than the host address. As content can be easily cached within network devices, an ICN network can be modeled as a receiver driven network of caches. Indeed, in the second part of this work, we consider caching algorithms deployed over a network of caches. Each of these algorithms is a triplet composed by forwarding (which path is worth following), meta-caching (what content is worth caching), and replacement (what content is worth replacing) strategies

Dans les dernières années, l'utilisation d'Internet a sensiblement changé en passant d'un modèle de communication centré sur les machines á un centré sur les contenus. La plus part de services utilisés par les clients d'Internet aujourd'hui sont déjà centré sur les contenus même et pas sur leurs emplacement. Dans ce contexte, beaucoup de projets de recherche proposent un changement de l'architecture de l'Internet, en mettent des contenu identifié par leur nom au centre du réseau. Ce group de proposition est identifiés sous le nom de Information Centric Networking (ICN). Cette thèse se focalise sur la proposition Content-Centric Network (CCN). Dans une premier temps, nous analysons les performance du modèle de communication CCN en se concentrent sur le partage de la bande passante et de la mémoire et en proposant des formules pour la caractérisation du temps de transfert. Deuxièmement, nous proposons un protocole de contrôle de congestion et des mécanismes de forwarding pour CCN. En particulier on présent un premier mécanisme de contrôle de congestion, Interest Control Protocol (ICP), qui utilise une fenêtre contrôlé avec le mécanisme Additive Increase Multiplicative Decrease au récepteur. En complément avec ça, nous présentons un mécanisme distribué (hop-by-hop) pour obtenir une détection/réaction à la congestion plus rapide. Nous proposons aussi une modification d'ICP en implémentant le mécanisme Remote Adaptive Active Queue Management pour exploiter efficacement le multi-chemin. En fin, nous présentons un mécanisme de forwarding distribué qui base ses décisions sur des mesure de qualité d'interface par chaque préfixe disponible dans les tableaux de routage.

Dans les dernières années, l’utilisation d’Internet a sensiblement changé en passant d’un modèle de communication centré sur les machines á un centré sur les contenus. La plus part de services utilisés par les clients d’Internet aujourd’hui sont déjà centré sur les contenus même et pas sur leurs emplacement. Dans ce contexte, beaucoup de projets de recherche proposent un changement de l’architecture de l’Internet, en mettent des contenu identifié par leur nom au centre du réseau. Ce group de proposition est identifiés sous le nom de Information Centric Networking (ICN). Cette thèse se focalise sur la proposition Content-Centric Network (CCN). Dans une premier temps, nous analysons les performance du modèle de communication CCN en se concentrent sur le partage de la bande passante et de la mémoire et en proposant des formules pour la caractérisation du temps de transfert. Deuxièmement, nous proposons un protocole de contrôle de congestion et des mécanismes de forwarding pour CCN. En particulier on présent un premier mécanisme de contrôle de congestion, Interest Control Protocol (ICP), qui utilise une fenêtre contrôlé avec le mécanisme Additive Increase Multiplicative Decrease au récepteur. En complément avec ça, nous présentons un mécanisme distribué (hop-by-hop) pour obtenir une détection/réaction à la congestion plus rapide. Nous proposons aussi une modification d'ICP en implémentant le mécanisme Remote Adaptive Active Queue Management pour exploiter efficacement le multi-chemin. En fin, nous présentons un mécanisme de forwarding distribué qui base ses décisions sur des mesure de qualité d’interface par chaque préfixe disponible dans les tableaux de routage
The advent of the World Wide Web has radically changed Internet usage from host-to-host to service access and data retrieval. The majority of services used by Internet’s clients are content-centric (e.g. web). However, the original Internet revolves around host-to-host communication for which it was conceived. Even if Internet has been able to address the challenges offered by new applications, there is an evident mismatch between the architecture and its current usage. Many projects in national research agencies propose to redesign the Internet architecture around named data. Such research efforts are identified under the name of Information Centric Networking. This thesis focuses on the Content-Centric Networking (CCN) proposition. We first analyze the CCN communication model with particular focus on the bandwidth and storage sharing performance, We compute closed formulas for data delivery time, that we use in the second part of the thesis as guideline for network protocol design. Second, we propose some CCN congestion control and forwarding mechanisms. We present a first window based receiver driven flow control protocol, Interest Control Protocol (ICP). We also introduce a hop-by-hop congestion control mechanism to obtain early congestion detection and reaction. We then extend the original ICP congestion control protocol implementing a Remote Adaptive Active Queue Management mechanism in order to efficiently exploit heterogeneous (joint/disjoint) network paths. Finally, we introduce a distributed forwarding mechanism that bases its decisions on per prefix and per interface quality measurement without impacting the system scalability

Les ressources d'un réseau informatique sont partagées par un grand nombre d'utilisateurs, le réseau peut devenir congestionné voire saturé. Le contrôle de congestion est un élément critique garantissant son bon fonctionnement. Encore récemment, les problématiques d'ingénierie de trafic et de QoS n'étaient pas explorées dans le cadre des réseaux CCN (Content-Centric Networking).L'objectif de cette thèse consiste à évaluer l'impact de la congestion dans CCN, à concevoir un mécanisme de contrôle de congestion et à en évaluer l'efficacité.Nous avons réalisé une telle solution en deux temps. D'une part, nous proposons le mécanisme HoBHIS qui repose sur l'équilibrage de flot définie dans CCN. Ce mécanisme, déployé sur chaque routeur CCN, consiste à surveiller les échanges réalisés sur un même tampon de transmission. Il contrôle dynamiquement le taux d'envoi des demandes de contenu afin de garantir qu'au niveau du goulot d'étranglement, la taille de la file d'attente des paquets de donnée correspondante tende vers un seuil préconfiguré. D'autre part, nous proposons un mécanisme contrôlant le débit d'envoi d'un client afin d'éviter une congestion des files d'attente des noeuds CCN impliqués dans la communication.Nous avons prouvé mathématiquement l'efficacité de nos mécanismes et évalué leur performance à l'aide du simulateur ndnSIM.Les résultats de notre travail sont publiés dans des conférences internationales renommées. Nous avons aussi collaboré avec Cisco Systems (Boston, USA), qui s'est intéressé à nos travaux. Les résultats issus de cette collaboration sont publiés dans un article international qui a reçu un "Best Paper Award" et sont présentés dans cette thèse
The network resources are shared between a large number of users. It may potentially create a risk for buffer overflow and performance degradation. That is why congestion control is critical to guarantee network performance. Congestion control schemes have been widely studied in the past but only recently in the context of CCN (Content-Centric Networking).This thesis explores the congestion control risk of CCN, identifies the bottlenecks and proposes strategies to circumvent them. We have designed our original hop-by-hop Interest shaping mechanism (HoBHIS) that nicely exploits the flow balance enforced in CCN between Interest and Chunk packets. It monitors active conversations sharing the transmission buffer of a CCN node face in order to dynamically adjust their Interest sending rate and enforce the Chunk queue length to converge to a defined objective. This mechanism is implemented in each CCN node. Then, we extended HoBHIS in order to address several important concerns that might occur in CCN. We proposed a Tolerance mechanism that controls the Clients sending rate as well as prevents the loss of Interest packets. We demonstrated the efficiency of our mechanisms through mathematical proofs and simulations performed in ndnSIM.Our results have been published in international conferences. The work has generated interest from the networking community. Particularly, "Cisco Systems" invited us to join their project on developing Named-Data Networking (NDN) traffic control mechanism. As one of the important results of this collaboration is a research article that got a SIGCOMM ICN workshop’13 “Best paper award”. This paper is also presented as a part of the dissertation

Les ressources d'un réseau informatique sont partagées par un grand nombre d'utilisateurs, le réseau peut devenir congestionné voire saturé. Le contrôle de congestion est un élément critique garantissant son bon fonctionnement. Encore récemment, les problématiques d'ingénierie de trafic et de QoS n'étaient pas explorées dans le cadre des réseaux CCN (Content-Centric Networking).L'objectif de cette thèse consiste à évaluer l'impact de la congestion dans CCN, à concevoir un mécanisme de contrôle de congestion et à en évaluer l'efficacité.Nous avons réalisé une telle solution en deux temps. D'une part, nous proposons le mécanisme HoBHIS qui repose sur l'équilibrage de flot définie dans CCN. Ce mécanisme, déployé sur chaque routeur CCN, consiste à surveiller les échanges réalisés sur un même tampon de transmission. Il contrôle dynamiquement le taux d'envoi des demandes de contenu afin de garantir qu'au niveau du goulot d'étranglement, la taille de la file d'attente des paquets de donnée correspondante tende vers un seuil préconfiguré. D'autre part, nous proposons un mécanisme contrôlant le débit d'envoi d'un client afin d'éviter une congestion des files d'attente des noeuds CCN impliqués dans la communication.Nous avons prouvé mathématiquement l'efficacité de nos mécanismes et évalué leur performance à l'aide du simulateur ndnSIM.Les résultats de notre travail sont publiés dans des conférences internationales renommées. Nous avons aussi collaboré avec Cisco Systems (Boston, USA), qui s'est intéressé à nos travaux. Les résultats issus de cette collaboration sont publiés dans un article international qui a reçu un "Best Paper Award" et sont présentés dans cette thèse
The network resources are shared between a large number of users. It may potentially create a risk for buffer overflow and performance degradation. That is why congestion control is critical to guarantee network performance. Congestion control schemes have been widely studied in the past but only recently in the context of CCN (Content-Centric Networking).This thesis explores the congestion control risk of CCN, identifies the bottlenecks and proposes strategies to circumvent them. We have designed our original hop-by-hop Interest shaping mechanism (HoBHIS) that nicely exploits the flow balance enforced in CCN between Interest and Chunk packets. It monitors active conversations sharing the transmission buffer of a CCN node face in order to dynamically adjust their Interest sending rate and enforce the Chunk queue length to converge to a defined objective. This mechanism is implemented in each CCN node. Then, we extended HoBHIS in order to address several important concerns that might occur in CCN. We proposed a Tolerance mechanism that controls the Clients sending rate as well as prevents the loss of Interest packets. We demonstrated the efficiency of our mechanisms through mathematical proofs and simulations performed in ndnSIM.Our results have been published in international conferences. The work has generated interest from the networking community. Particularly, "Cisco Systems" invited us to join their project on developing Named-Data Networking (NDN) traffic control mechanism. As one of the important results of this collaboration is a research article that got a SIGCOMM ICN workshop’13 “Best paper award”. This paper is also presented as a part of the dissertation

Content Centric Networking (CCN) est une architecture pour l'Internet du futur. CCN inclut des fonctionnalités de cache dans tous les noeuds du réseau. Son efficacité dépend largement de la performance de ses stratégies de cache. C'est pour cela que plusieurs études proposent des nouvelles stratégies de cache pour améliorer la performance d'un réseau CCN. Cependant parmi toutes ces stratégies, ce n'est pas évident de décider laquelle fonctionne le mieux. Il manque un environnement commun pour comparer ces stratégies. De plus, il n'est pas certain que ces approches soient les meilleures alternatives pour améliorer la performance du réseau. Dans cette thèse, on vise le problème de choisir les meilleures stratégies de caches pour CCN et les contributions sont les suivantes. On construit un environnement commun d'évaluation dans lequel on compare via simulation les stratégies de caches disponibles: Leave Copy Everywhere (LCE), Leave Copy Down (LCD), ProbCache, Cache "Less For More" et MAGIC. On analyse la performance de toutes ces stratégies et on décide la meilleure stratègie de cache pour chaque scénario. Ensuite, on propose deux stratégies de cache basées sur la popularité pour CCN. On commence avec un étude de la popularité de contenu et on présent la stratégie Most Popular Caching (MPC). MPC privilèges la distribution de contenu populaire dans les caches afin d'ameliorer les autres stratégies de cache. Dans une deuxième étape, on présent une stratègie de cache basé dans l'information des réseaux sociaux: Socially-Aware Caching Strategy (SACS). SACS privilèges la distribution de contenu publié par les utilisateurs les plus importantes
Content Centric Networking (CCN) is a new architecture for a future Internet. CCN includes in-network caching capabilities at every node. Its effciency depends drastically on performances of caching strategies. A lot of studies proposing new caching strategies to improve the performances of CCN. However, among all these strategies, it is still unclear which one performs better as there is a lack of common environment to compare these strategies. In this thesis, we address the challenge of selecting the best caching strategies for CCN. The contribution of this thesis are the following. We build a common evaluation scenario and we compare via simulation the state of the art caching strategies: Leave Copy Everywhere (LCE), Leave Copy Down (LCD), ProbCache, Cache "Less" For More and MAGIC. We analyze the performance of all the strategies in terms of Cache Hit, Stretch, Diversity and Complexity, and determine the cache strategy that fits the best with every scenario. Later on, we propose two novel caching strategies for CCN based on popularity. First, we study popularity of content and we present Most Popular Caching (MPC) strategy. MPC privileges distribution of popular caches into the caches and thus, it overcomes other caching strategies. Second, we present an alternative caching strategy based on social networks: Socially-Aware Caching Strategy (SACS). SACS privileges distribution of content published by influential users into the network. Both caching strategies overcome state of the art mechanisms and, to the best of our knowledge, we are the first to use social information to build caching strategies

Les réseaux orientés contenus (CCN) ont été créés afin d'optimiser les ressources réseau et assurer une plus grande sécurité. Le design et l'implémentation de cette architecture est encore à ces débuts. Ce travail de thèse présente des propositions pour la gestion de trafic dans les réseaux du future.Il est nécessaire d'ajouter des mécanismes de contrôle concernant le partage de la bande passante entre flots. Le contrôle de trafic est nécessaire pour assurer un temps de latence faible pour les flux de streaming vidéo ou audio, et pour partager équitablement la bande passante entre flux élastiques. Nous proposons un mécanisme d'Interest Discard pour les réseaux CCN afin d?optimiser l'utilisation de la bande passante. Les CCN favorisant l'utilisation de plusieurs sources pour télécharger un contenu, nous étudions les performances des Multipaths/ Multisources; on remarque alors que leurs performances dépendent des performances de caches.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons les performances de caches en utilisant une approximation simple et précise pour les caches LRU. Les performances des caches dépendent fortement de la popularité des objets et de la taille des catalogues. Ainsi, Nous avons évalué les performances des caches en utilisant des popularités et des catalogues représentant les données réelles échangées sur Internet. Aussi, nous avons observé que les tailles de caches doivent être très grandes pour assurer une réduction significative de la bande passante; ce qui pourrait être contraignant pour l'implémentation des caches dans les routeurs.Nous pensons que la distribution des caches devrait répondre à un compromis bande passante/mémoire; la distribution adoptée devrait réaliser un coût minimum. Pour ce faire, nous évaluons les différences de coût entre architectures.

Les réseaux orientés contenus (CCN) ont été créés afin d'optimiser les ressources réseau et assurer une plus grande sécurité. Le design et l'implémentation de cette architecture est encore à ces débuts. Ce travail de thèse présente des propositions pour la gestion de trafic dans les réseaux du future. Il est nécessaire d'ajouter des mécanismes de contrôle concernant le partage de la bande passante entre flots. Le contrôle de trafic est nécessaire pour assurer un temps de latence faible pour les flux de streaming vidéo ou audio, et pour partager équitablement la bande passante entre flux élastiques. Nous proposons un mécanisme d'Interest Discard pour les réseaux CCN afin d'optimiser l'utilisation de la bande passante. Les CCN favorisant l'utilisation de plusieurs sources pour télécharger un contenu, nous étudions les performances des Multipaths/ Multisources; on remarque alors que leurs performances dépendent des performances de caches.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons les performances de caches en utilisant une approximation simple et précise pour les caches LRU. Les performances des caches dépendent fortement de la popularité des objets et de la taille des catalogues. Ainsi, Nous avons évalué les performances des caches en utilisant des popularités et des catalogues représentant les données réelles échangées sur Internet. Aussi, nous avons observé que les tailles de caches doivent être très grandes pour assurer une réduction significative de la bande passante; ce qui pourrait être contraignant pour l'implémentation des caches dans les routeurs. Nous pensons que la distribution des caches devrait répondre à un compromis bande passante/mémoire ; la distribution adoptée devrait réaliser un coût minimum. Pour ce faire, nous évaluons les différences de coût entre architectures
Content Centric Network (CCN) architecture has been designed to optimize network resources and ensure greater security. The design and the implementation of this architecture are only in its beginning. This work has made some proposals in traffic management related to the internet of the future.We argue that it is necessary to supplement CCN with mechanisms enabling controlled sharing of network bandwidth by competitive flows. Traffic control is necessary to ensure low latency for conversational and streaming flows, and to realize satisfactory bandwidth sharing between elastic flows. These objectives can be realized using "per-flow bandwidth sharing". As the bandwidth sharing algorithms in the IP architecture are not completely satisfactory, we proposed the Interest Discard as a new technique for CCN. We tested some of the mechanisms using CCNx prototype software and simulations. In evaluating the performance of multi-paths we noted the role of cache performance in the choice of selected paths.In the second part, we evaluate the performance of caches using a simple approximation for LRU cache performance that proves highly accurate. As caches performance heavily depends on populations and catalogs sizes, we evaluate their performance using popularity and catalogs representing the current Internet exchanges. Considering alpha values, we observe that the cache size should be very large, which can be restrictive for caches implementation in routers.We believe that the distribution of caches on an architecture creates an excessive bandwidth consumption. Then, it is important to determine a tradeoff bandwidth/memory to determine how we should size caches and where we should place them, this amounts to evaluate differences, in cost, between architectures

This thesis contributes to the modeling, understanding and efficient communication in dynamic networks populating the periphery of the Internet. By dynamic networks, we refer to networks that can be modeled by dynamic graphs in which nodes and links change temporally. In the first part of the thesis, we propose a new mobility model - STEPS - which captures a wide spectrum of human mobility behavior. STEPS implements two fundamental principles of human mobility: preferential attachment and attractor. We show that this simple parametric model is able to capture the salient statistical properties of human mobility such as the distribution of inter-contact/contact time. In the second part, using STEPS, we analyze the fundamental behavioral and structural properties of opportunistic networks. We redefine in the context of dynamic networks the concept of small world structure and show how such a structure can emerge. In particular, we show that highly dynamic nodes can play the role of bridges between disconnected components, helping to significantly reduce the length of network path and contribute to the emergence of small-world phenomenon in dynamic networks. We propose a way to model this phenomenon in STEPS. From a regular dynamic network in which nodes limit their mobility to their respective preferential areas. We rewire this network by gradually injecting highly nomadic nodes moving between different areas. We show that when the ratio of such nomadic nodes is around 10%, the network has small world structure with a high degree of clustering and a low characteristic path length. The third contribution of this thesis is the study of the impact of disorder and contact irregularity on the communication capacity of a dynamic network. We analyze the degree of disorder of real opportunistic networks and show that if used correctly, it can significantly improve routing performances. We then introduce a model to capture the degree of disorder in a dynamic network. We propose two simple and efficient algorithms that exploit the temporal structure of a dynamic network to deliver messages with a good tradeoff between resource usage and performance. The simulation and analytical results show that this type of algorithm is more efficient than conventional approaches. We also highlight also the network structure for which this type of algorithm achieves its optimum performance. Based on this theoretical result, we propose a new efficient routing protocol for content centric opportunistic networks. In this protocol, nodes maintain, through their opportunistic contacts, an utility function that summarizes their spatio-temporal proximity to other nodes. As a result, routing in this context consists in following the steepest slopes of the gradient field leading to the destination node. This property leads to a simple and effective algorithm routing that can be used both in the context of IP networks and content centric networks. The simulation results show that this protocol outperforms traditional routing protocols already defined for opportunistic networks. The last contribution of this thesis is to highlight the potential application of dynamic networks in the context of "mobile cloud computing." Using the particle optimization techniques, we show that mobility can significantly increase the processing capacity of dynamic networks. In addition, we show that the dynamic structure of the network has a strong impact on its processing capacity.