Thèse Méthodes et Outils pour l'Analyse de la Consommation du Système Dns H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut Polytechnique de Paris Télécom SudParis École doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris Laboratoire de recherche : SAMOVAR - Services répartis, Architectures, Modélisation, Validation, Administration des Réseaux Direction de la thèse : Michel MAROT ORCID 0000000323551625 Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-07-06T23:59:59 Le DNS, infrastructure essentielle d'Internet, permet de traduire les noms de domaine en adresses IP. Bien qu'indispensable, son impact énergétique reste peu étudié, contrairement aux services web ou au cloud. Pourtant, avec la montée des enjeux écologiques, évaluer la consommation énergétique du numérique devient crucial. Le projet DECODES, labellisé par l'ANR, rassemble l'AFNIC, Télécom SudParis (TSP), l'ENPC et FranceIX pour analyser ce coût énergétique.La thèse de Fernand LEROY, encadrée par Michel MAROT et Daphné TUNCER, vise à :

1. Identifier les facteurs de consommation (résolveurs, serveurs faisant autorité, cache, chiffrement comme DNSSEC/DoT/DoH) et définir des indicateurs (énergie par requête, charge CPU, efficacité du cache).
2. Développer un modèle hiérarchique intégrant les perspectives des utilisateurs, opérateurs de résolveurs et serveurs faisant autorité, en utilisant des méthodes probabilistes et de profilage énergétique.
3. Valider le modèle via un banc d'essai contrôlé, avec des outils de mesure (wattmètres, télémétrie) et des expériences simulant divers scénarios (trafic normal, attaques DDoS).

Enjeux :

- Collaboration multi-acteurs : Le DNS implique des acteurs aux intérêts divergents (sécurité, souveraineté), rendant l'échange de données complexe.
- Standardisation : Manque de métriques universelles pour mesurer la consommation.
- Optimisation : Réduire l'empreinte carbone du DNS via des stratégies (cache, protocoles).

Contributions attendues :

- Un modèle réutilisable pour d'autres protocoles.
- Un banc d'essai open source pour la communauté.
- Des recommandations pour les opérateurs et régulateurs.

Compétences requises : Réseaux, programmation (Python, C), modélisation statistique, et administration système. La thèse se déroulera à TSP (Palaiseau). Le système DNS est une brique de base de l'Internet. Accessible partout et à toute heure, il permet de retrouver des informations nécessaires à la majorité des échanges Internet, parfois aussi à l'établissement de protocoles des autres couches réseaux. Depuis plusieurs années, Télécom SudParis comme l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées collaborent avec l'AFNIC, association qui gère les domaines DNS .fr et ultramarins.

De plus, si, au cours des dernières décennies, la priorité a été donnée à la conception de réseaux fiables et efficaces, avec différents niveaux de qualité de service, et aux ressources optimisées, l'heure est maintenant à l'évaluation de leur efficacité énergétique. TSP et l'ENPC sont impliqués dans le centre interdisciplinaire Energie For Climate (E4C) et mènent de nombreuses recherches sur les thématiques de la transition énergétique, dont l'évaluation du coût du numérique fait partie.

Alors que les études existantes sur l'efficacité énergétique se concentrent sur les services web [1], le cloud computing [2] [3] et l'efficacité énergétique générale du trafic réseau [4], le DNS reste négligé malgré son rôle essentiel dans le fonctionnement d'Internet. Cependant, certaines publications [5] [6] soulignent la nécessité de réaliser des mesures de consommation énergétique pour le DNS. Concernant spécifiquement le DNS, l'étude [7], menée au National Institute of Standards and Technology (NIST), propose un modèle analytique validé par simulation pour optimiser les pertes de revenus en termes de latence et de coût énergétique. Par ailleurs, [12] évalue les performances des logiciels DNS d'un point de vue efficacité énergétique. Le RIPE, organisation leader dans la définition de l'infrastructure et de la gouvernance d'Internet en Europe, a annoncé que la durabilité serait le thème central du hackathon DNS 2025 [8]. Cette initiative met en lumière l'engagement du RIPE à promouvoir des pratiques réseau économes en énergie et respectueuses de l'environnement au sein de l'écosystème DNS.
Dans ce contexte, l'AFNIC, l'ENPC, FranceIX et TSP ont démarré un projet labellisé par l'ANR sur l'évaluation du coût énergétique du DNS dans les datacenters, projet dans lequel s'inscrit cette thèse de doctorat.

En tant que contributeurs actifs à cette vision, deux partenaires du projet DECODES, TSP et Afnic, ont participé au hackathon Green Tech 2024 du RIPE [9], où ils ont travaillé sur EcoDNS [10], un projet dédié à la mesure et à l'évaluation des outils de consommation énergétique du DNS. Ils ont soumis ces travaux à la conférence TMA [11].
(Source: projet DECODES) Estimer et évaluer la consommation électrique du DNS La première partie de cette thèse consiste à identifier les principaux facteurs de consommation énergétique de l'infrastructure DNS (résolveurs, serveurs faisant autorité, mécanismes de mise en cache, protocoles de chiffrement), définir les indicateurs de mesure (par exemple, consommation d'énergie par requête, charge CPU, efficacité de la mise en cache, surcharge cryptographique) et développer une taxonomie des profiles de charge DNS (inactivité, trafic élevé, requêtes chiffrées, atténuation des attaques DDoS, etc.).

Il est ensuite nécessaire de développer un modèle de consommation énergétique du DNS. Celui-ci doit être hiérarchique, intégrant une modélisation multi-perspectives, prenant en compte les points de vue des utilisateurs finaux, des opérateurs de résolveurs et des opérateurs de serveurs faisant autorité et de mettre en oeuvre des techniques mathématiques et statistiques de profilage énergétique pour quantifier la consommation énergétique DNS. Au-delà du cas du DNS, ces travaux apporteront plus largement des contributions sur les données qui peuvent être échangées entre les acteurs. En effet, le DNS est un système de multiples acteurs qui ont plutôt intérêt à ne pas échanger de données, pour des raisons commerciales, de sécurité ou de souveraineté. L'échange est pourtant nécessaires à l'estimation du coût énergétique global. Un compromis et une forme sur l'échange des données est donc à trouver. Cette problématique dépasse d'ailleurs la simple estimation du coût énergétique du DNS.

Dans une troisième partie, il convient de mettre en place un environnement de test contrôlé pour valider la modélisation qui aura été proposée en première et deuxième partie. Ceci nécessite de concevoir et déployer un banc d'essai pour les mesures énergétiques DNS en conditions réelles; de mettre en oeuvre des outils de surveillance énergétique (wattmètres, systèmes de télémétrie, profilage logiciel); de développer des expériences contrôlées pour valider le modèle dans différentes conditions de trafic et stratégies d'optimisation et simuler le trafic DNS en conditions réelles et d'analyser les tendances de consommation énergétique.

Pour réaliser toutes ces tâches, le candidat doit avoir de solides connaissances en réseaux, en programmation, en modélisation probabiliste et statistiques. Des connaissances dans des domaines plus avancés comme l'apprentissage machine sont bienvenues. Il devra être de langue maternelle française ou niveau équivalent.