pfe benamor

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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIE UNIVERSITE DE MANOUBA ECOLE NATIONALE DES SCIENCES DE L’INFORMATIQUE PROJET DE FIN D’ETUDES Présenté en vue de l’obtention du DIPLÔME D’INGENIEUR EN INFORMATIQUE Sujet Modélisation et implémentation du protocole Neighbour Discovery d’IPv6 dans le projet Open Source NS-3 Réalisé par : Mehdi Benamor. Encadré par : Dr. Nicolas Montavont. Supervisé par : Pr. Abdelfattah Belghith. Année universitaire 2007/2008

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projet de fin d'études de mehdi benamor

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  • 1. MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR DE LARECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIE UNIVERSITE DE MANOUBA ECOLE NATIONALE DES SCIENCES DE LINFORMATIQUE PROJET DE FIN DETUDES Prsent en vue de lobtention duDIPLME DINGENIEUR EN INFORMATIQUE Sujet Modlisation et implmentation du protocole Neighbour Discovery dIPv6 dans le projet Open Source NS-3 Ralis par : Mehdi Benamor. Encadr par :Dr . Nicolas Montavont. Supervis par :Pr . Abdelfattah Belghith. Anne universitaire 2007/2008

2. Anne universitaire 2007/2008 Ce travail a t effectu dans TELECOM Bretagne, centre de recherche international en sciences et technologies de linformation et membre privilgi des entreprises innovantes. Notre objectif tait la prparation, en collaboration avec luniversit de Strasbourg,dune version de NS-3 qui supporte la totalit de la pile IPv6.La tche spcifique ce projet est la modlisation puis limplmentation du protocole Neighbour Discovery dans le simulateur NS-3 avec le dveloppement des techniques de routage.

  • Domaines touchs :
  • Protocole IPv6
  • Simulation vnements discrets
  • Emulation
  • Programmation avance en C++ et Python

Prsentation gnrale 3. Anne universitaire 2007/2008

  • Plan
  • Introduction
  • 1.1. IPv6
  • 1.2. Simulation vnements discrets
  • 1.3. NS-3
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • 3.1. Besoins fonctionnels et non fonctionnels
  • 3.2. Modle et cas dutilisations
  • Conception
  • 4.1. Vue densemble
  • 4.2. Conception dtaille
  • 5. Scnarios des tests
  • 7. Conclusion

4.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008

  • Croissance des tables de routages des routeurs
  • Pnurie des rseaux des classes B et C
  • Epuisement des adresses des machines
  • Recherche dun nouveau standard !

5.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008

  • Dfinition dun nouvel protocole internet IPv6 !
  • Plan dadressage plus large.
  • Scurit renforc.
  • Confidentialit.
  • Gestion des applications temps rel.
  • Auto-configuration des machines.
  • Coexistence dIPv4 et IPv6.
  • Dfinition des techniques de migration vers la nouvelle version.
  • Actuellement, la majorit des backbones en union europenne et en Amrique utilisent le protocole IPv6.

6.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008

  • Pas dintervention humaine pour la mise au point des machines (IPv4).
  • Ce protocole est dfini pour automatiser la configuration.
  • Le paramtrage des interfaces se fait laide dchange des messages ICMP.
    • Dcouverte et mise en cache des quipement dans un mme sous-rseau.
    • Dcouverte des routeurs accessibles et configuration des adresses globales.

Protocole de dcouverte des voisinsNeighbour Discovery

  • Configuration des adresses statiques
  • Configuration des passerelles et des serveurs
  • ncessite lintervention dun spcialiste

ICMP

  • Intervention humaine seulement au niveau des routeurs
  • Configuration automatique des interfaces par change des messages

7.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008 Protocole de dcouverte des voisinsNeighbour Discovery Application

  • Mise jour de la cache
  • Configurer adresse globale
  • Mise jour de la cache
  • Configurer adresse globale
  • Mise jour de la cache
  • Mise jour de la cache
  • Envoi des donnes

Ethernet RS RS RA RA RA NS NA 8.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008 Ltude de performance dun systme est primordiale pour dgager des informations utiles lies son fonctionnement. Comportement avec lenvironnement extrieur Limites par rapport aux objectifs conus

  • Degr de complexit lev
  • Problmes difficilement dmontrables par exprience
  • prvention parfois impossible de lvolution du
  • comportement du systme

Euh!! heureusement !

  • Etude par simulation
  • Prsentation virtuelle du systme

9.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008

  • Du systme rel au modle dabstraction

Systme Modle

  • Conserver les contraintes
  • Conserver lenvironnement dexcution
  • Mme tat global
  • Simulation

Emulation Simulation conduite par trace Simulation vnements discrets Simulation Continue

  • Le systme simul est constitu dun ensemble dentits transitant dans un rseau au cours du temps
  • Suite des vnements suivis par le changement dtat global et qui sont traits par leScheduler
  • Chaque vnement est li une dure de temps connu son commencement qui dfini son temps dexcution rel mais ne signifie pas son dlai de traitement dans leScheduler
  • A chaque vnement, on associe unHandlerqui est responsable son excution

10.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008

  • NS-3 est un simulateur vnements discrets qui cible la recherche et lutilisation ducative. Il offre les fonctionnalits suivantes :
    • Construction des rseaux virtuels (nuds, canaux applications,) et le support dordonnancement des vnements, la gnration des topologies,
    • Un support pour lmulation des rseaux.
    • Un support pour une simulation distribue.
    • Animation de la simulation des rseaux.
    • Traage, suivi et statistiques sur les simulations.

11.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Introduction :
    • IPv6
    • Simulation vnements discrets
    • NS-3

Anne universitaire 2007/2008 Architecture dun nud dans NS-3

  • Support des deux piles protocolaires IPv4 et IPv6
  • Plusieurs applications peuvent coexister au mme temps sur le mme nud.
  • Des enttes sont ajouts au paquet chaque niveau protocolaire
  • Les nuds sont connects par les objets
  • Channel

12.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Problmatique : Neighbour Discovery dans NS-3 Anne universitaire 2007/2008

  • Modliser le protocole de dcouverte des voisinsNeighbour Discoverypar lajout des extensions au simulateur NS-3 au niveau des couches rseau, interface et application afin de mettre en uvre la configuration automatique des machines.
    • Dfinir les messages de configuration
    • Dfinir les algorithmes des traitements des messages
    • Dfinir les techniques de routages associes
    • Dfinir une application de test de configuration

13.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008

  • Besoins fonctionnels :
    • Dfinir des topologies rseaux qui supportent simultanment IPv4 et IPv6.
    • Configurer les interfaces des routeurs afin de spcifier les paramtres denvoi des RA.
    • Le processus de dcouverte des voisins va dpondre
    • de cette configuration.
    • Gnrer des fichiers de trace et des statistiques.
  • Besoins non fonctionnels
    • Fiabilit et robustesse.
    • Souplesse et flexibilit.
    • Rsistance au facteur dchelle.
    • Conception oriente objet.

14.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Vue globale de NS-3 15.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission

  • Les acteurs de notre modle sont situs dans plusieurs niveaux protocolaires.
  • Mise en uvre des techniques utilises dans le protocole IPv6.
  • Emulation par construction relle et encapsulation des en-ttes des messages de configuration.

16.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission 1 2 Grer les adresses Conserver des paramtres rseau Assurer lenvoi du paquet au NetDevice interface Configuration des adresses globales prfixe adresse routeur p1 a1 A prfixe adresse routeur p2 a2 B p1 p2 17.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission Rsolution des adresses MAC Paquet en attente Chercher une entre dans la cache

  • Pas dentre !
  • Mise jour de la cache

NS NA 18.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission Grer les interfaces Grer les prfixes Grer les routes Transfrer le paquet une interface Couche rseau

  • Sauvegarder le prfixe et lancer un timer
  • Validit du prfixe expire !
  • Suppression du prfixe, de ladresse et de la route correspondante

RA RA RA Destination Prfixe Interface @r1 p1 1 19.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission Construire des messages ICMP Traiter des messages ICMP Configuration et mise jour Couche transport Couche rseau 20.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Analyse des besoins :
    • Besoins fonctionnels et non fonctionnels
    • Modle et cas dutilisations

Anne universitaire 2007/2008 Spcification des dtails fonctionnels du Neighbour Discovery Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission Lancer et arrter la simulation Configurer les interfaces des routeurs Prciser les options du traage Couche application

  • Modlisation du dmon radvd au niveau de chaque interface :
  • frquence denvoi des RA
  • Options encapsules dans les messages
  • Ltat de linterface (active ou pas)
  • Nombre de prfixes envoyer
  • Les paramtres de configuration dadresse globale

21.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008

  • Conception:
    • Vue densemble
    • Conception dtaille
  • Entits situes plusieurs niveaux protocolaires
  • Mettre au point des interfaces capables daccepter des messages de configuration
  • Emulation et traitement hirarchique des paquets

22. Anne universitaire 2007/2008 Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Conception:
    • Vue densemble
    • Conception dtaille

NdiscIpv6Interface Ipv6Interface List NetDevice m_addressList m_netDevice NdiscCache 23. Anne universitaire 2007/2008 Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Conception:
    • Vue densemble
    • Conception dtaille

Ipv6L3Protocol m_routes List> List Ipv6StaticRouting List m_prefixLis t m_interfaceList 24. Anne universitaire 2007/2008 Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Conception:
    • Vue densemble
    • Conception dtaille

Icmpv6L4Protocol Header Icmpv6Header Ipv6L4Protocol Icmpv6NS Icmpv6NA Icmpv6RS Icmpv6RA Icmpv6OptionHeader 25. Anne universitaire 2007/2008 Application Transport Rseau NetDevice Interfaces Canal de transmission

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives
  • Conception:
    • Vue densemble
    • Conception dtaille

radvd radvdHelper List< InterfaceConfig > m_interfaces 26.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Ralisation et Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008

  • Ralisation et Scnarios de test :
    • Routeurs uni-interfaces
    • Routeurs multi-interfaces
  • Plan de test :
  • Envoi et rception des messages de configuration en unicast
  • Envoi et rception des messages de configuration en multicast
  • Calcul et ajout dune adresse globale chaque rception dun prfixe
  • Mise jour de la cache chaque rception dune adresse MAC
  • Ajout des routes la tables de routage
  • Gestion des temporisateurs des prfixes sauvegards
  • Suppression dune adresse, dune route et dun prfixe suite lexpiration du temporisateur de ce dernier
  • Gestion des prfixes au niveau des routeurs multi-interfaces

27.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Ralisation et Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008

  • Ralisation et Scnarios de test :
    • Routeurs uni-interfaces
    • Routeurs multi-interfaces

Scnario 1 :Envoi non priodique en unicast des RS et RA

  • Configuration dune adresse globale
  • Ajout de ladresse MAC du routeur la cache de la machine
  • Ajout de ladresse MAC de la machine la cache du routeur
  • Ajout dune route vers le routeur
  • Mise jour du MTU au niveau de linterface

Table de routage (Host) MAC0a :ff :00 :00 :00 :01 Prfixe 2001 :1 : :/64MAC 0a :ff :00 :00 :00 :02 Destination NextHop Interface :: fe80 : :0aff :00ff :fe00 :0001 1 ::1 :: 0 2001:1:: :: 1 28.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Ralisation et Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008

  • Ralisation et Scnarios de test :
    • Routeurs uni-interfaces
    • Routeurs multi-interfaces

Scnario 2 :Envoi priodique en multicast des RA et des RS Table de routage (Host1/ Host2)

  • Configuration des adresses globales
  • Ajout de ladresse MAC du routeur aux caches des machines
  • Ajout des adresses MAC des machines la cache du routeur
  • Ajout des routes vers le routeur
  • Mise jour du MTU au niveau des interfaces

MAC0a :ff :00 :00 :00 :01 Prfixe 2001 :1 : :/64MAC 0a :ff :00 :00 :00 :02 MAC 0a :ff :00 :00 :00 :03 Destination NextHop Interface :: fe80 : :0aff :00ff :fe00 :0001 1 ::1 :: 0 fe80:: :: 1 2001:1:: :: 1 29.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Ralisation et Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008

  • Ralisation et Scnarios de test :
    • Routeurs uni-interfaces
    • Routeurs multi-interfaces

Scnario 3 :Envoi priodique en multicast des RA et des RS Table de routage (Host1)

  • Configuration des adresses globales
  • Ajout de ladresse MAC des routeurs aux caches des machines
  • Ajout des adresses MAC des machines aux caches des routeurs
  • Ajout des routes vers le routeur
  • Mise jour du MTU au niveau des interfaces

MAC0a :ff :00 :00 :00 :01 MAC0a :ff :00 :00 :00 :03 MAC0a :ff :00 :00 :00 :02 MAC0a :ff :00 :00 :00 :04 2001 :1 : :/642001 :2: :/642001 :3 : :/642001 :4 : :/64Destination NextHop Interface :: fe80 : :0aff :00ff :fe00 :0001 1 ::1 :: 0 fe80:: :: 1 2001:1:: :: 1 2001:3:: :: 1 30.

  • Introduction
  • Problmatique
  • Analyse des besoins
  • Conception
  • Scnarios de test
  • Publication
  • Conclusion et perspectives

Anne universitaire 2007/2008 Conclusion et perspectives :

  • Etudier le protocole IPv6
  • Etude de plate forme NS-3 (Code source pas facile comprendre)
  • Modlisation et Implmentation du protocole de dcouverte des voisins
    • Envoi et Traitement des messages de configuration
    • Paramtrage des interfaces en fonction des informations reues

Etendre le code du simulateur par lajout des algorithmes de routage au sein des backbones de routeurs pour taler lutilisation de NS-3 des rseaux grandes chelles

  • Soumission dun papier au confrence WNS2 prvu en Octobre 2008 Grce

31. Anne universitaire 2007/2008