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Université Mohammed V – Souissi N° Ordre : Ecole Supérieure d’Informatique et d

Université Mohammed V – Souissi N° Ordre : Ecole Supérieure d’Informatique et d’Analyse des Systèmes (ENSIAS) Rabat THESE Pour l’obtention du Doctorat National Présentée par Mohammed OUZZIF FORMALISATION ET IMPLEMENTATION DE PROTOCOLES DE GESTION ET DE CONTROLE DANS UN SYSTEME DE VIDEOCONFERENCE SUR INTERNET Soutenue le 11 Mars 2005 devant le jury : Président B. Regragui Directeur de Thèse M. Erradi J-P. Courtiat Rapporteurs D. Chiadmi N. Naja R. Mrabet 2 3 4 5 Table de matières RESUME & ABSTRACT INTRODUCTION GENERALE 12 PREMIERE PARTIE : ETAT DE L’ART 15 CHAPITRE1 : SYSTEMES COOPERATIFS 16 1.1 Introduction 16 1.2 Travail coopératif 17 1.2.1 Définitions 17 1.2.2 Caractérisation du travail coopératif 19 1.3 Classification des systèmes TCAO 24 1.3.1 Classification espace-temps 24 1.3.2 Classification par travail coopératif 25 1.3.3 Classification par domaines d’applications 27 1.4 Conclusion CHAPITRE 2 : NORMES ET PROTOCOLES STANDARDS 30 2.1 Introduction 30 2.2 Recommandation H.323 31 2.2.1 Architecture H.323 31 2.2.2 Protocoles d’un système H.323 35 2.2.3 Recommandation T.120 36 2.3 Architecture IETF 40 2.3.1 Multicast Internet 41 2.3.2 Agents médias 42 2.3.3 Gestion de conférence 44 2.4 Conclusion 53 CHAPITRE 3 : SYSTEMES DE TELECONFERENCE ET GESTION DE "FLOOR" 54 3.1 Introduction 54 3.2 Produits de téléconférence 55 3.2.1 Produits ITU 55 6 3.2.2 Produits Internet 56 3.3 Concepts de gestion et de contrôle de conférence 59 3.3.1 Gestion de conférence 60 3.3.2 Contrôle de "floor" 61 3.4 Recommandation SCCP 65 3.4.1 Initiation de la conférence 66 3.4.2 Terminologie de SCCP 66 3.4.3 Services de SCCP 67 3.4 Conclusion 68 DEUXIEME PARTIE : ARCHITECTURE, SPECIFICATION ET IMPLEMENTATION 69 CHAPITRE 1 : FORMALISATION DE LA GESTION ET DU CONTROLE AU SEIN D'UNE CONFERENCE MULTIMEDIA 70 1.1 Introduction 70 1.2 Architecture et pile protocolaire 71 1.2.1 Architecture 71 1.2.2 Pile de protocoles 73 1.3 Description formelle du comportement d’un MMTS 76 1.3.1 Techniques et langages de description formelle 76 1.3.2 Spécification formelle de MMTS à politique présidée 78 1.3.3 Spécification formelle de MMTS à politique explicite 89 1.4 Conclusion 94 CHAPITRE 2 : VERIFICATION DE PROPRIETES DE LA GESTION ET DU CONTROLE AU SEIN D’UNE CONFERENCE MULTIMEDIA 95 2.1 Introduction 95 2.2 Description des propriétés 96 2.2.1 Description informelle 96 2.2.2 Description formelle en LTL 96 2.3 Vérification des propriétés 101 2.3.1 Description Promela 101 2.3.2 Vérification à l’aide de SPIN 107 2.4 Conclusion 109 CHAPITRE 3 : MECANISMES DE REALISATION 110 3.1 Introduction 110 3.2 Algorithmes d’exclusion mutuelle 111 3.3 Insertion dynamique de sites dans des algorithmes à jeton 112 3.3.1 Adaptation de l’algorithme Le Lann pour l’insertion dynamique 112 7 3.3.2 Adaptation de l’algorithme Naimi-Tréhel pour l’insertion dynamique 115 3.4 Suppression dynamique de sites dans des algorithmes à jeton 125 3.4.1 Suppression dans l’algorithme Le Lann 125 3.4.2 Suppression dans l’algorithme Naimi-Tréhel 127 3.5 Conclusion 134 CHAPITRE 4 : IMPLEMENTATION 135 4.1 Introduction 135 4.2 Conception et réalisation d’un système à politique présidée 136 4.2.1 Conception UML 136 4.2.2 Réalisation 143 4.3 Réalisation d’un système à politique explicite 149 4.3.1 Environnement Platine 149 4.3.2 Architecture du système 150 4.3.3 Implémentation 152 4.4 Application au télé-enseignement 153 4.4.1 Caractéristiques d’une application de préparation coopérative 153 4.4.2 Réalisation d’une application de préparation coopérative 154 4.5 Conclusion 157 CONCLUSION GENERALE 159 BIBLIOGRAPHIE 162 8 Liste des figures Figure I.1.1. Modèle du trèfle 23 Figure I.1.2. Classification espace-temps du travail coopératif 25 Figure I.1.3. Taxonomie du travail coopératif. 26 Figure I.2.1. Environnement H.323 32 Figure I.2.2 . Terminal H.323 33 Figure I.2.3. Pile de protocoles pour une conférence H.323 35 Figure I.2.4. Séquence de messages d’initialisation d’une conférence H.323 36 Figure I.2.5. Architecture multipoint T.120 37 Figure I.2.6. Modèle du système T.120 38 Figure I.2.7. Architecture IETF pour la téléconférence sur Internet 40 Figure I.2.8. Description SDP d’une session 47 Figure I.2.9. Format du paquet SAP 47 Figure I.2.10. Invitation SIP via un "proxy server" 50 Figure I.2.11. Invitation SIP via un "redirect server" 50 Figure II.1.1. Architecture d’une téléconférence sur Internet 72 Figure II.1.2. Architecture de gestion et de contrôle de conférence 74 Figure II.1.3. Interaction de l’entité GCCF 76 Figure II.1.4. Paquet GCCF 79 Figure II.1.5. Comportement du processus "Coordination_GCCF" présidé 84 Figure II.1.6. Comportement du processus "Gestion conférence" présidé 85 Figure II.1.7. Comportement du processus "Contrôle Floor" présidé 86 Figure II.1.8. Comportement du processus "Gestion Media" 87 Figure II.1.9. Scénario d'une conférence présidée. 88 Figure II.1.10. Comportement du processus "Coordination_GCCF" explicite 90 Figure II.1.11. Comportement du processus "Gestion Conférence" explicite 91 Figure II.1.12. Comportement du processus "Contrôle Floor" explicite 92 Figure II.1.13. Scénario d'une conférence explicite 93 Figure II.2.1. Comportement du processus "Contrôle Floor" relatif au simple participant 103 Figure II.2.2. Comportement du processus "Contrôle Conférence" relatif au modérateur 105 Figure II.2.3. Comportement du processus "Contrôle Floor" dans une politique explicite 106 Figure II.2.4. Vérification de la propriété d’exclusion mutuelle du floor dans un MMTS présidé 108 Figure II.2.5. Vérification de la propriété d’exclusion mutuelle du floor dans un MMTS explicite 109 9 Figure II.3.1. Algorithme Le Lann 113 Figure II.3.2. Insertion de nouveaux participants dans l’anneau Le Lann 114 Figure II.3.3. Insertion de nouveaux participants dans l’algorithme Le Lann 114 Figure II.3.4. Traitement des messages relatifs à l’insertion dans l’algorithme Le Lann 115 Figure II.3.5. Situation initiale 117 Figure II.3.6. Demande de la section critique par le site 2 117 Figure II.3.7. Demande de la section critique par le site 3 118 Figure II.3.8. Demande de la section critique par le site 4 118 Figure II.3.9. Libération de la section critique par le site 2 119 Figure II.3.10. Algorithme Naimi-Tréhel 119 Figure II.3.11. Insertion de nouveaux sites dans l’arborescence Naimi-Tréhel 120 Figure II.3.12. Insertion de nouveaux sites dans l’algorithme Naimi-Tréhel 122 Figure II.3.13. Traitement des messages relatifs à l’insertion dans l’algorithme Naimi-Tréhel 123 Figure II.3.14. Suppression de sites de l’anneau Le Lann 125 Figure II.3.15. Suppression de sites de l’algorithme Le Lann 126 Figure II.3.16. Traitement des messages relatifs à la suppression dans l’algorithme Le Lann 126 Figure II.3.17. Isolement d’un sous-groupe 127 Figure II.3.18. Blocage de l’ensemble des sites 128 Figure II.3.19. Situation normale de départ de deux sites 129 Figure II.3.20. Isolement d’un sous-groupe suite à deux départs simultanés 129 Figure II.3.21. Départ de la racine 130 Figure II.3.22. Suppression de sites dans l’algorithme Naimi-Tréhel 132 Figure II.3.23. Traitement des messages relatifs à la suppression dans l’algorithme Naimi-Tréhel 133 Figure II.4.1. Cas d’utilisation relatifs au modérateur 137 Figure II.4.2. Cas d’utilisation relatifs à un simple participant 138 Figure II.4.3. Diagramme de classes 139 Figure II.4.4. Diagramme de séquence d’attribution du floor 140 Figure II.4.5. Diagramme de séquence de retrait de floor 141 Figure II.4.6. Diagramme de séquence de demande de floor 142 Figure II.4.7. Diagramme de séquence de libération de floor 143 Figure II.4.8. Interface de saisie des informations d’un utilisateur 144 Figure II.4.9. Interface "Conference Directory" 145 Figure II.4.10. Interface "Création d’une conférence" 146 Figure II.4.11. Interface "Joindre une conférence" 146 Figure II.4.12. Interface "Chairman" 147 Figure II.4.13. Interface "Simple Participant" 148 Figure II.4.14. Architecture de l’environnement Platine 150 10 Figure II.4.15 Architecture du MMTS réalisé 151 Figure II.4.16. Interface du système à politique explicite 153 Figure II.4.17. Editeur de l’exercice 155 Figure II.4.18. Tableau blanc 156 Figure II.4.19. Architecture de l’application de préparation coopérative des exercices 157 11 Liste des tableaux Tableau I.2.1. Description des informations d’une session 45 Tableau I.2.2. Description de l’aspect temps d’une session 46 Tableau I.2.3. Description des médias 46 Tableau I.3.1. Comparaison entre les produits de téléconférence 59 Tableau I.3.2. Correspondance politique/mécanisme 65 Tableau II.1.1. Primitives et champs 82 12 Introduction générale Durant cette dernière décennie, nous avons assisté à une révolution extraordinaire dans les domaines des télécommunications et de l’informatique. L’évolution conjointe de ces deux technologies a permis l’émergence et le développement des réseaux informatiques. Grâce à ces réseaux, il est actuellement possible d’acquérir et d’échanger aisément des informations de différents types (texte, audio, vidéo) entre des sites distants. L’interconnexion des réseaux hétérogènes de différentes catégories (locaux, métropolitains et étendues) a permis l’extension rapide du "réseau des réseaux" communément appelé Internet. Ce réseau supporte actuellement des applications de travail coopératif telles que les applications de télétravail, télémédecine, téléenseignement, etc. Les réseaux informatiques ont fait des progrès énormes aussi bien en terme de bande passante qu’en fiabilité, qualité de service, gestion et sécurité. Ils constituent un support de communication efficace pour les systèmes informatiques répartis qui sont en pleine expansion. Une catégorie de ces systèmes regroupe les systèmes multimédias distribués, et plus particulièrement les systèmes de téléconférence. En effet, de tels systèmes nécessitent l’échange de différents types de données et requièrent des contraintes temporelles pour leur transmission. Ils sont devenus réalisables, dans un premier temps, grâce à l’émergence des réseaux à haut débit. Actuellement, ils sont aussi supportés par le réseau Internet grâce aux efforts de l’IETF (Internet Engenering Task Force) en terme de protocoles de transport de données multimédias et de réservation de ressources. Les systèmes de téléconférence multimédia (ou MMTS pour Multimedia Teleconferencing System) sont des systèmes qui permettent à un groupe de personnes, physiquement distantes, de mener des réunions de travail ou des uploads/Management/ formalisation-et-implementation-de-protocoles-de-gestion-et-de-controle-dans-un-systeme-de-videoconference-sur-internet.pdf