Smart and secure network softwarization

Softwarisation intelligente et sécurisée des réseaux La tendance récente vers la “Softwarization” des réseaux entraîne un changement techno-économique sans précédent dans les secteurs des TIC (technologies de l'information et de la communication). En séparant le matériel sur lequel fonctionnent les fonctions/services réseau et le logiciel qui réalise et contrôle de ces fonctions/services, les réseaux logiciels (ou SDN, Software-Defined Networking) et la virtualisation des fonctions réseau (NFV, Network Function Virtualization) créent un écosystème ouvert qui réduit considérablement le coût de provisionnement des réseaux et change la façon dont les opérateurs gèrent et exploitent leurs réseaux. Les paradigmes SDN et NFV introduisent plus de flexibilité et permettent un meilleur contrôle, ainsi les technologies associées devraient dominer une grande partie du marché du réseautage dans les prochaines années (estimé à 3,68 milliards USD en 2017 et prévu par certains pour atteindre 54 milliards USD d'ici 2022 à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 71,4%). Cependant, l'un des soucis majeurs des opérateurs à propos de Network Softwarization est la sécurité. Dans cette thèse, nous avons d'abord conçu et implémenté un framework de test de pénétration (pentesting) pour les contrôleurs SDN. Nous avons proposé un ensemble d'algorithmes pour l'empreinte digitale d'un contrôleur SDN distant, i.e. sans avoir besoin d’une connexion directe au contrôleur. En utilisant notre framework, les opérateurs réseau peuvent évaluer la sécurité de leurs déploiements SDN (y compris Opendaylight, Floodlight et Cisco Open SDN Controller) avant de les mettre en production. Deuxièmement, nous avons étudié le problème de découverte de topologie dans les réseaux SDN. Nous avons constaté des problèmes de sécurité, ainsi que de performance, majeurs autour du protocole OFDP (OpenFlow Topology Discovery Protocol). Afin de résoudre ces problèmes majeurs, nous avons conçu et implémenté un nouveau protocole, sécurisé et efficace, pour la découverte de topologie dans les réseaux OpenFlow. Notre protocole est appelé sOFTDP; secure and efficient OpenFlow Topology Discovery Protocol. sOFTDP nécessite des modifications minimales à la conception de base du commutateur OpenFlow et s'avère plus sûr que le OFDP traditionnel et les améliorations plus récente sur OFDP. En outre, sOFTDP surpasse OFDP de plusieurs ordres de grandeur en terme de performance, ce que nous avons confirmé par des tests approfondis. Le deuxième axe de notre recherche dans cette thèse est la gestion intelligente et automatique des réseaux logiciels. Inspirés par les avancées récentes dans les techniques d'apprentissage automatique, notamment les réseaux de neurones profonds (DNN, Deep Neural Networks), nous avons créé un moteur d'ingénierie de trafic pour le SDN appelé NeuRoute, entièrement basé sur les DNN. Les contrôleurs SDN/OpenFlow actuels utilisent par défaut un routage basé sur l'algorithme de Dijkstra pour les chemins les plus courts mais fournissent des API pour développer des applications de routage personnalisées. NeuRoute est un framework de routage dynamique indépendant du contrôleur qui (i) prédit la matrice de trafic en temps réel, (ii) utilise un réseau neuronal pour apprendre les caractéristiques du trafic et (iii) génère automatiquement des règles de routage pour optimiser le débit du trafic. [...]