Baptiste Jonglez - Mécanismes de bout en bout pour améliorer la latence dans les réseaux de communication

Voici le résumé de la thèse en français :

Les technologies réseau qui font fonctionner Internet ont beaucoup évoluédepuis ses débuts, mais il y a un aspect de la performance des réseaux quia peu évolué : la latence.  En 25 ans, le débit disponible en couchephysique a augmenté de 5 ordres de grandeur, tandis que la latence s'est àpeine améliorée d'un ordre de grandeur.  La latence est en effet limitéepar des contraintes physiques fortes comme la vitesse de la lumière.

Cette évolution différenciée du débit et de la latence a un impactimportant sur la conception des protocoles et leur performance, etnotamment sur les protocoles de transport comme TCP.  En particulier,cette évolution est indirectement responsable du phénomène de"Bufferbloat" qui remplit les tampons des routeurs et exacerbe encoredavantage le problème de la latence.  De plus, les utilisateurs sont deplus en plus demandeurs d'applications très réactives.  En conséquence, ilest nécessaire d'introduire des nouvelles techniques pour réduire lalatence ressentie par les utilisateurs.

Le but de cette thèse est de réduire la latence ressentie en utilisant desmécanismes de bout en bout, par opposition aux mécanismes d'infrastructureréseau.  Deux mécanismes de bout en bout sont proposés.  Le premierconsiste à multiplexer plusieurs messages ou flux de données dans uneunique connexion persistante.  Cela permet de mesurer plus finement lesconditions du réseau (latence, pertes de paquet) et de mieux s'y adapter,par exemple avec de meilleures retransmissions.  J'ai appliqué cettetechnique à DNS et je montre que la latence de bout en bout est grandementaméliorée en cas de perte de paquet.  Cependant, en utilisant un protocolecomme TCP, il peut se produire un phénomène de blocage en ligne quidégrade les performances.  Il est possible d'utiliser QUIC ou SCTP pours'affranchir de ce problème.

Le second mécanisme proposé consiste à exploiter plusieurs chemins, parexemple du Wi-Fi, une connexion filaire, et de la 4G.  L'idée estd'utiliser les chemins de faible latence pour transporter le traficsensible en priorité, tandis que le reste du trafic peut profiter de lacapacité combinée des différents chemins.  Multipath TCP implémente enpartie cette idée, mais ne tient pas compte du multiplexage.  Intégrer lemultiplexage donne davantage de visibilité au scheduler sur les besoinsdes flux de données, et permettrait à ceux-ci de coopérer.  Au final, onobtient un problème d'ordonnancement qui a été identifié très récemment,"l'ordonnancement multi-chemins sensible aux flux".  Ma premièrecontribution est de modéliser ce problème.  Ma seconde contributionconsiste à proposer un nouvel algorithme d'ordonnancement pour ceproblème, SRPT-ECF, qui améliore la performances des petits flux dedonnées sans impacter celle des autres flux.  Cet algorithme pourrait êtreutilisé dans une implémentation de MPQUIC (Multipath QUIC).  De façon plusgénérale, ces résultats ouvrent des perspectives sur la coopération entreflux de données, avec des applications comme l'agrégation transparente deconnexions Internet.