Topologies de l'internet : des routeurs aux réseaux recouvrants

The Internet has become in three decades, the main foundation of the information era. During this short time, it has gone through two heavy mutations. First, it has gone through a size mutation : from a dozen of connected systems, it has grown to a huge size of more than 285 million hosts. Second it has gone through a form mutation : from mainframes connected by phone lines, it has mutated to wireless-enabled laptops and gigabit routers connected by fiber optics. These mutations are bringing two great challenges to the Internet researchers. First we have to map the Internet topology with accuracy and timeliness in order to improve the efficiency of the forthcoming protocols. Second we have to develop new protocols for providing advanced communication functionalities such as mobility, security and multicast that are adapted to the new devices and usages of the Internet. To this end, we present here contributions that resolve some parts of the challenges described earlier. These are focused on Internet mapping, multicast state storing, host level networking and overlay design.L'Internet est devenu sans conteste en trois décades le support matériel majeur de l'ère de l'information. Durant cette courte période, il a subi deux mutations importantes. Tout d'abord, il a subi une mutation de taille : de quelques dizaines de systèmes interconnectés suivant une topologie fixée et bien connue, l'Internet est passé à une taille phénoménale de plus de 285 millions d'hôtes suivant une topologie désormais à dimension libre dûe au fait que son développement n'est plus centralisé. De plus, il a subi une mutation de forme : nous sommes passés des gros systèmes interconnectés par de simples lignes téléphoniques à des ordinateurs personnels mobiles interconnectés par des technologies radio en bordure de réseau et par des routeurs gigabits reliés par fibre optique en coeur de réseau. Ces deux mutations entraînent deux défis importants pour les chercheurs qui oeuvrent à l'amélioration de l'Internet. Premièrement, il est nécessaire de connaître avec le plus de précision possible, la topologie de l'Internet. Seules des méthodes macroscopiques et statistiques permettent désormais de connaître cette topologie car plus personne n'a autorité sur l'organisation et l'expansion du réseau Internet. De plus, étant donné sa dynamicité, il est aussi souhaitable que cette topologie soit mise à jour fréquemment. Deuxièmement, l'évolution rapide des technologies a fait que les paradigmes qui sous-tendaient à la création des protocoles initiaux de l'Internet ne sont plus valables à l'heure actuelle. Les notions de mobilité, de sécurité et de diffusion quasi-inexistantes à l'origine sont désormais ardemment souhaitées par les utilisateurs mais difficiles à mettre en oeuvre dans les protocoles actuels. Il faut donc trouver les moyens d'offrir ces nouvelles fonctionnalités en conservant les propriétés initiales des protocoles qui ont fait le succès d'Internet. Dans ce mémoire d'habilitation, nous présentons des contributions qui tentent de répondre à certains aspects de ces deux défis majeurs. Nous nous concentrons tout particulièrement sur la cartographie de l'Internet, le stockage d'états dans les routeurs exécutant des protocoles multipoints, l'implémentation de fonctionnalités réseaux dans les hôtes et la conception de réseaux recouvrants