Ce mémoire décrit et évalue un système de module qui améliore la migration de code dans le langage de programmation distribuée Termite Scheme. Ce système de module a la possibilité d’être utilisé dans les applications qu’elles soient distribuées ou pas. Il a pour but de faciliter la conception des programmes dans une structure modulaire et faciliter la migration de code entre les nœuds d’un système distribué. Le système de module est conçu pour le système Gambit Scheme, un compilateur et interprète du langage Scheme utilisé pour implanter Termite. Le système Termite Scheme est utilisé pour implémenter les systèmes distribués. Le problème qui est résolu est la diffusion de code compilé entre les nœuds d’un système distribué quand le nœud destination n’a aucune connaissance préalable du code qu’il reçoit. Ce problème est difficile car les nœuds sont hétérogènes, ils ont différentes architectures (x86, ARM). Notre approche permet d’identifier les modules de façon unique dans un contexte dis- tribué. La facilité d’utilisation et la portabilité ont été des facteurs importants dans la conception du système de module. Le mémoire décrit la structure des modules, leur implémentation dans Gambit et leur application. Les qualités du système de module sont démontrées par des exemples et la performance est évaluée expérimentallement. / This thesis presents a module system for Termite Scheme that supports distributed computing. This module system facilitates application modularity and eases code migration between the nodes of a distributed system. This module system also works for developing non-distributed applications. The Gambit Scheme system is used to implement the distributed Termite and the Module system. The problem that is solved is the migration of compiled code between nodes of a distributed system when the receiving node has no prior knowledge of the code. This is a challenging problem because the nodes are not homogenous, they have different architectures (ARM, x86). Our approach uses a naming model for the modules that uniquely identifies them in a distributed context. Both ease of use and portability were important factors in the design of the module system. The thesis describes a module system and how it was integrated into Gambit. The system allows developing distributed modular systems. The features of this system are shown through application examples and the performance is evaluated experimentally.

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Práce se zabývá podrobnou analýzou požadavků na moderní aplikační rámec pro prostředí cloud. Za pomoci standardních návrhových vzorů a technik připravuje teoretický základ a pravidla, která musí uvnitř rámce platit. V práci je realizována referenční implementace a připravena demonstrační aplikace středního rozsahu, aby představila výhody plynoucí z užití frameworku.

Un système distribué est un système composé d'éléments de calcul autonomes dotés de capacité de communication. Il s'agit d'un modèle commun pour l'étude des réseaux. L'évolution rapide des réseaux sans fils et/ou mobiles aussi bien dans la vie quotidienne que dans la recherche amène progressivement à intégrer la dynamique (i.e. l'évolution dans le temps de la connectivité) dans les systèmes distribués. Concrètement, cela revient à ajouter l'hypothèse que les capacités de communication des éléments du système peuvent varier dans le temps. De nombreux modèles considèrent ainsi la dynamique comme composante à part entière du système (et non pas comme une faute). De manière récente, une nouvelle approche, appelée graphe variant dans le temps, tente d'unifier tous ces modèles dans un formalisme commun qui permet de classifier les systèmes en fonction de leurs propriétés de connexité temporelle. Dans cette thèse, nous nous intéressons à des systèmes distribués hautement dynamiques dans lesquels les hypothèses de connexité sont minimalistes. Plus précisément, nous concentrons nos efforts sur les systèmes connexes à travers le temps dans lesquels la seule garantie est que tout élément du système peut infiniment souvent envoyer un message à tout autre (sans garantie sur la pérennité de la route utilisée ni sur le délai de communication). Nous nous intéressons plus particulièrement aux problèmes de couverture (par exemple, ensemble dominant minimal, couplage maximal, ensemble indépendant maximal, ...) dans ces systèmes distribués hautement dynamiques. Les contributions de cette thèse dans ce contexte sont les suivantes. Nous proposons tout d'abord une nouvelle définition pour les problèmes de couverture qui est plus adaptée aux systèmes distribués hautement dynamiques que les définitions existantes. Dans un deuxième temps, nous fournissons un outil générique qui permet de faciliter les preuves de résultats d'impossibilité dans les systèmes distribués dynamiques. Nous appliquons cet outil pour prouver plusieurs résultats d'impossibilité à propos de problèmes de couverture. Ensuite, nous proposons une nouvelle mesure de complexité en temps qui permet de comparer équitablement les performances de protocoles dans les systèmes distribués dynamiques. Enfin, nous donnons un algorithme de construction d'un ensemble dominant minimal dans les systèmes distribués hautement dynamiques. / A distributed system is a system of autonomous computing components endowed with communication abilities. This is a common model for the study of networks. The quick evolution of wireless and mobile network both in everyday life and in research gradually leads to take in account the dynamics (i.e. the evolution over time) in distributed systems. Concretely, this means to add the assumption that the communication abilities of the components of the system may vary over time. Many models consider the dynamics as an integral component of the system (and not as a fault). Recently, a new approach, called time-varying graph, attempts to unify all these models in a common formalism which allows the classification systems based on their temporal connectivity properties. In this thesis, we are interested in highly dynamic distributed systems with minimal connectivity assumptions. Specifically, we focus on connected over time systems where the only guarantee is that any element of the system can infinitely often send a message to any other (no guarantee are provided on the sustainability of the used path nor on the time communication). We are particularly interested in covering problems (e.g., minimal dominanting set, maximal matching, maximal independent set, ...) in these highly dynamic distributed systems. The contributions of this thesis in this context are as follows. We first propose a new definition for the covering problems which is more suited to highly dynamic distributed systems that the existing definitions. Secondly, we provide a generic tool to simplify proof of impossibility results in dynamic distributed systems. We use this tool to prove some impossibility results of covering problems. Then, we propose a new time complexity measure to fairly compare the algorithms performance in dynamic distributed systems. Finally, we give an algorithm that compute a minimal dominating set in highly dynamic distributed systems.

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Christiane is a 7 meter sailing vessel and a 1:30 scale model of Oceanbird, a wind powered car carrier planned to be launched by the year 2024. The model is used for design validation and to research control algorithms. However, the development of new algorithms is limited to the microcontrollers used, which are not able to run resource intense applications. Furthermore, there is no easy way for new computational nodes to interact with the vessels system. In this thesis, a high-level, easy to use, interface was proposed, designed and implemented. This was done by identifying the the requirements and limitations of the project and examining the system to find a suitable solution. The two biggest limitations found were that the solution had to include a single-board computer and that the implementation could not drastically alter the system architecture of the model. The implementation included a single-board computer being added on top of the models architecture which publishes all gathered sensor data and actuator commands on a robotics operating system interface. The interface was an immediate improvement to the usability of the vessel since it allows for graphical presentation of gathered data in real time. / Christiane är en 7 meter lång segellfarkost och en modell i skala 1:30 av Oceanbird, ett vinddrivet lastfartyg för fordon som är planerad att sjösättas år 2024. Modellen används för att validera designen samt för forskning kring kontrollalgoritmer. Utvecklingen av nya algoritmer är dessvärre begränsad till systemets mikrokroller, vilka inte klarar av att köra resursintensiva applikationer. Det finns inte heller något enkelt sätt för nya beräkningsnoder att interagera med båtens system. Denna rapport föreslår ett högnivå-gränssnitt till modellen som är enkelt att använda och presenterar en implementation av det som underlättar framtida forskning. Detta gjordes genom att först identifiera projektets krav och begränsningar samt genom att undersöka modellens system för att hitta en lämplig lösning. De två största funna begränsningarna var att lösningen var tvungen att inkludera en enkortsdator och att implementationen inte fick innebära några större förändringar av modellens system-arkitektur. Implementationen bestod av att en enkortsdator lades till ovanpå modellens arkitektur som publicerar all samlad sensordata och alla kommandon för ställdon på ett robotics operating system gränssnitt. Gränssnittet gav en direkt förbättring av fartygets användarvänlighet då det möjliggjorde grafisk presentation av den samlade datan i realtid.

Цель работы – разработка распределённой системы управления коммуникациями с клиентами под нужды компании АО «Эр-Телеком Холдинг». Объект исследования – класс информационных систем для уведомления пользователей. Методы исследования: анализ, систематизация и обобщения данных о предыдущей версии системы нотификации клиентов, сравнение и анализ инструментов, технологий и принципов построения информационных систем. Результаты работы: разработана система массовой нотификации клиентов.Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word и представлена в твёрдой копии. / The goal of the work is to develop a distributed system for managing communications with clients for the needs of ER-Telecom Holding JSC. The object of study is a class of information systems for notifying users. Research methods: analysis, systematization and generalization of data on the previous version of the customer notification system, comparison and analysis of tools, technologies and principles for constructing information systems. Results of work: a system for mass notification of clients has been developed. The final qualifying work was completed in the text editor Microsoft Word and presented in a hard copy.

Telemedicine is the combination of information technology (IT) and health care and is an area that has seen increase during the last few decades due to breakthroughs in IT. Today there are still parts of the health care system that can be counterproductive with regards to the time and commitment necessary. One such part is medical consultations for private individuals where many of the simpler ones are still carried out in-person. Presented in this thesis is the implementation of a prototype telemedicine system that could be used as a substitute for in-person doctor-patient consultation. Necessary 3rd party components and their implementations into one system are described on a general use level. The result is a web application that supports login and payment via trusted sources, booking of meetings and carrying them out with video and audio. The prototype is a continuation of a telemedicine web application idea that was put on ice by a company that already provides solutions for health controls and blood analysis. / Telemedicin är kombinationen av informationsteknik (IT) och hälsovård och är ett område som har sett en ökning de senaste årtiondena på grund av genombrott inom IT. Idag finns det fortfarande delar av hälsovården som kan vara kontraproduktiva med avseende på den tid och det åtagandet som krävs. En sådan del är medicinska konsultationer för privatpersoner där många av de simplare mötena fortfarande sker i person. Presenterat i denna avhandling är implementationen av ett distribuerat telemedicinsystem som kan användas som ett substitut för de konsultationer mellan doktor och patient som sker i person. Nödvändiga tredjeparts komponenter och deras implementationer in ett system är beskrivna på en allmän användningsnivå. Resultatet är en webbapplikation som stödjer login och betalning via en pålitligt källa, bokning av möten och utförandet av dem med bild och ljud. Den presenterade prototypen är en fortsättning på en telemedicinsk webbapplikationsidé som lagts på is av ett företag som redan erbjuder lösningar för hälsokontroll och blodanalys.

Edsger W. Dijkstra prägte im Jahr 1974 den Begriff Selbststabilisierung (self-stabilization) in der Informatik. Ein System ist selbststabilisierend, wenn es von jedem denkbaren Zustand aus nach einer endlichen Anzahl von Aktionen ein stabiles Verhalten erreicht. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht der Entwurf selbststabilisierender Algorithmen. Wir stellen eine Petrinetz-basierte Methode zum Entwurf selbststabilisierender Algorithmen vor. Wir validieren unsere Methode an mehreren Fallstudien: Ausgehend von algorithmischen Ideen existierender Algorithmen beschreiben wir jeweils die die schrittweise Entwicklung eines neuen Algorithmus. Dazu gehört ein neuer randomisierter selbststabilisierender Algorithmus zur Leader Election in einem Ring von Prozessoren. Dieser Algorithmus ist abgeleitet aus einem publizierten Algorithmus, von dem wir hier erstmals zeigen, daß er fehlerhaft arbeitet. Wir weisen die Speicherminimalität unseres Algorithmus nach. Ein weiteres Ergebnis ist der erste Algorithmus, der ohne Time-Out-Aktionen selbststabilisierenden Tokenaustausch in asynchronen Systemen realisiert. Petrinetze bilden einen einheitlichen formalen Rahmen für die Modellierung und Verifikation dieser Algorithmen. / In 1974, Edsger W. Dijkstra suggested the notion of self-stabilization. A system is self-stabilizing if regardless of the initial state it eventually reaches a stable behaviour. This thesis focuses on the design of self-stabilizing algorithms. We introduce a new Petri net based method for the design of self-stabilizing algorithms. We validate our method on several case studies. In each of the case studies, our stepwise design starts from an algorithmic idea and leads to a new self-stabilizing algorithm. One of these algorithms is a new randomized self-stabilizing algorithm for leader election in a ring of processors. This algorithm is derived from a published algorithm which we show to be incorrect. We prove that our algorithm is space-minimal. A further result is the first algorithm for token-passing in a asynchronous environment which works without time-out actions. Petri nets form a unique framework for modelling and verification of these algorithms.

Le concept d'auto-stabilisation a été introduit par Dijkstra en 1973. Un système distribué est auto-stabilisant s'il peut démarrer de n'importe quelle configuration initiale et retrouver une configuration légitime en un temps fini par lui-même et sans aucune intervention extérieure. La convergence est également garantie lorsque le système est affecté par des fautes transitoires, ce qui en fait une approche élégante, non masquante, pour la tolérance aux pannes. L'auto-stabilisation a été étudiée dans divers domaines des systèmes distribués tels que les problèmes de synchronisation de l'horloge, de la communication et les protocoles de routage. Vu l'importance des paramètres de graphes notamment pour l'organisation et l'optimisation des communications dans les réseaux et les systèmes distribués, plusieurs algorithmes auto-stabilisants pour des paramètres de graphe ont été proposés dans la littérature, tels que les algorithmes autostabilisants permettant de trouver les ensembles dominants minimaux, coloration des graphes, couplage maximal et arbres de recouvrement. Dans cette perspective, nous proposons, dans cette thèse, des algorithmes distribués et autostabilisants pour certains problèmes de graphes bien connus, en particulier pour les décompositions de graphes et les ensembles dominants qui n'ont pas encore été abordés avec le concept de l'autostabilisation. Les quatre problèmes majeurs considérés dans cette thèse sont: partitionnement en triangles, décomposition en p-étoiles, Monitoring des arêtes, fort ensemble dominant et indépendant. Ainsi, le point commun entre ces problèmes, est qu'ils sont tous considérés comme des variantes des problèmes de domination et de couplage dans les graphes et leur traitement se fait d'une manière auto-stabilisante / The concept of self-stabilization was first introduced by Dijkstra in 1973. A distributed system is self-stabilizing if it can start from any possible configuration and converges to a desired configuration in finite time by itself without using any external intervention. Convergence is also guaranteed when the system is affected by transient faults. This makes self-stabilization an effective approach for non-masking fault-tolerance. The self-stabilization was studied in various fields in distributed systems such as the problems of clock synchronization, communication and routing protocols. Given the importance of graph parameters, especially for organization and communication of networks and distributed systems, several self-stabilizing algorithms for classic graph parameters have been developed in this direction, such as self-stabilizing algorithms for finding minimal dominating sets, coloring, maximal matching, spanning tree and so on. Thence, we propose in this thesis, distributed and self-stabilizing algorithms to some wellknown graphs problems, particularly for graph decompositions and dominating sets problems that have not yet been addressed in a view of self-stabilization. The four major problems considered in this thesis are: the partitioning into triangles, p-star decomposition, edge monitoring set and independent strong dominating set problems. The common point between these four problems is that they are considered as variants of dominating set and matching problems and all propositions deal with the self-stabilization paradigm