Cette thèse traite de la dissémination de messages dans les réseaux tolérants aux délais (DTNs). Ce type d'environnements très contraints ouvre de nombreux défis parmi lesquels le routage qui exploite au mieux les critères de mobilité des noeuds, le routage utilisant un nombre réduit de copies du message à disséminer, le routage de messages respectant la vie privée des noeuds, le routage en présence de nœuds égoïstes. Ce sont ces défis que nous adressons dans le cadre de cette thèse. La première contribution de cette thèse consiste en un protocole de routage adaptatif pour les DTNs exploitant au mieux les critères de mobilité des nœuds. En particulier, ce protocole permet de déterminer à chaque fois qu'une décision de routage doit être prise, quel critère de mobilité augmente la probabilité que le message soit délivré à sa destination. Cette décision est prise grâce à une fonction d'utilité calculée par les nœuds après normalisation des valeurs décrivant les différents critères de mobilité. Le protocole est validé par des simulations faites en utilisant des traces de mobilité réelles et en comparaison avec des protocoles de l'état de l'art. Les résultats montrent de meilleures performances en terme de taux de délivrance de messages mais à coût plus élevé. La seconde contribution de cette thèse consiste en un protocole dont le but est d'adapter dynamiquement le nombre de copies de messages disséminés dans le réseau. Le protocole proposé dans cette thèse résout ce problème en pré-calculant un nombre de copies nécessaire pour atteindre une certaine probabilité de délivrance, puis en augmentant dynamiquement ce nombre au fur et à mesure que le délai d'expiration du message approche. Les résultats montrent que le protocole proposé offre un taux de délivrance équivalent aux protocoles les plus performants à un cout bien inférieur. La troisième contribution de cette thèse consiste en un protocole de routage dans les DTNs qui protège la vie privée des nœuds. En particulier, ce protocole protège les informations relatives à la mobilité des nœuds. Ceci est fait en se basant sur l'organisation des nœuds en communautés. En particulier, au lieu de comparer leur propres probabilités de rencontrer la destination d'un message donné, dans le protocole proposé, les nœuds comparent la probabilité qu'un nœud de leur communauté rencontre la destination. Afin de calculer cette probabilité au sein de la communauté de manière à préserver les valeurs individuelle, le protocole se base sur des algorithmes de cryptographie afin de calculer des produits de probabilité de manière à protéger les valeurs individuelles. Les résultats montrent que le protocole exhibe des performances équivalentes aux protocoles existants tout en étant le seul à respecter les informations confidentielles des usagers. / Mobile Delay Tolerant Networks (MDTNs) are wireless mobile networks in which a complete routing path between two nodes that wish to communicate cannot be guaranteed. A number of networking scenarios have been categorized as MDTNs, such as vehicular ad hoc networks, pocket switched networks, etc. The network asynchrony, coupled with the limited resources of mobile devices make message dissemination (also called routing) one of the fundamental challenges in MDTNs. In the literature, a large body of work has been done to deal with routing in MDTNs. However, most of the existing routing protocols are based on at least one of the following three assumptions: (1) all messages can be routed by relying on a single mobility property; (2) all messages can be routed using a single message allocation strategy; (3) users are willing to disclose their mobility information and relationships to others in order to improve the quality of the routing. We argue that the above three assumptions are not realistic because: (1) users can exhibit various social behaviors and consequently various mobility properties (e.g., they can have regular movements during week-days and exhibit non-predictable movements during week-ends); (2) some messages might need more or less copies to be delivered according to the localization of the source and the destination and to the urgency of the message; and (3) users mobility data can disclose sensitive information about the users. In this thesis, we relieve MDTN routing from the above three restrictive assumptions. Firstly, we propose an adaptive routing protocol for mobile delay tolerant networks. The proposed protocol can dynamically learn the social properties of nodes based on their mobility patterns, and exploit the most appropriate routing strategy each time an intermediate node is encountered. Simulations performed on real mobility traces show that our protocol achieves a better delivery ratio than existing state-of-the-art routing protocols that rely on a single mobility property. Secondly, we present a delay and cost balancing protocol for efficient routing in mobile delay tolerant networks. The presented protocol reasons on the remaining time-to-live of a message to dynamically allocate the minimum number of copies that are necessary to achieve a given delivery probability. Evaluation results show that the protocol can achieve a good balance between message delivery delay and delivery cost, compared with most of the existing routing protocols in the literature. Lastly, we propose an efficient privacy preserving prediction-based routing protocol for mobile delay tolerant networks. This protocol preserves the mobility patterns of a node from being disclosed by exploiting the mobility pattern of communities that node belongs to. Evaluation results demonstrate that this protocol can obtain comparable routing performance to prediction-based protocols while preserving the mobility pattern of nodes.

Les événements distribués, se déroulant sur plusieurs jours et/ou sur plusieurs lieux, tels que les conventions, festivals ou croisières, sont de plus en plus populaires ces dernières années et attirant des milliers de participants. Les programmes de ces événements sont généralement très denses, avec un grand nombre d'activités se déroulant en parallèle. Ainsi, choisir les activités à entreprendre est devenu un véritable défi pour les participants. Les systèmes de recommandation peuvent constituer une solution privilégiée dans ce genre d'environnement. De nombreux travaux en recommandation se sont concentrés sur la recommandation personnalisée d'objets spatiaux (points d'intérêts immuables dans le temps ou événements éphémères) indépendants les uns des autres. Récemment, la communauté scientifique s'est intéressée à la recommandation de séquences de points d'intérêts, exploitant des motifs comportementaux des utilisateurs et incorporant des contraintes spatio-temporelles pour recommander un itinéraire de points d'intérêts. Néanmoins, très peu de travaux se sont intéressés à la problématique de la recommandation de séquence d'activités, problème plus difficile du fait du caractère éphémère des objets à recommander. Dans cette thèse, nous proposons tout d'abord une formalisation du problème de la recommandation de séquences d'activités. Dans ce cadre, nous proposons et discutons une classification des types d'influences pouvant avoir un impact sur l'estimation de l'intérêt des utilisateurs dans les activités. Ensuite, nous proposons ANASTASIA, une approche de recommandation personnalisée de séquences d'activités lors des événements distribués. Notre approche est basée sur trois composants clés : (1) l'estimation de l'intérêt d'un utilisateur pour une activité, prenant en compte différentes influences, (2) l'intégration de motifs comportementaux d'utilisateurs basés sur leurs historiques d'activités et (3) la construction d'un planning ou séquence d'activités prenant en compte les contraintes spatio-temporelles de l'utilisateur et des activités. Nous explorons ainsi des méthodes issus de l'apprentissage de séquences et de l'optimisation discrète pour résoudre le problème. Enfin, nous démontrons le manque de jeu de données librement accessibles pour l'évaluation des algorithmes de recommandation d'événements et de séquences d'événements. Nous pallions à ce problème en proposant deux jeux de données, librement accessibles, que nous avons construits au cours de la thèse: Fantasy_db et DEvIR. Fantasy_db comporte des données de participation à des événements lors d'une croisière, recueillies lors d'une étude utilisateur, tandis que DEvIR réunit des données de participation au Comic Con de San Diego, convention majeure dans le domaine. / Multi-day events such as conventions, festivals, cruise trips, to which we refer to as distributed events, have become very popular in recent years, attracting hundreds or thousands of participants. Their programs are usually very dense, making it challenging for the attendees to make a decision which events to join. Recommender systems appear as a common solution in such an environment. While many existing solutions deal with personalised recommendation of single items, recent research focuses on the recommendation of consecutive items that exploits user's behavioural patterns and relations between entities, and handles geographical and temporal constraints. In this thesis, we first formulate the problem of recommendation of activity sequences, classify and discuss the types of influence that have an impact on the estimation of the user's interest in items. Second, we propose an approach (ANASTASIA) to solve this problem, which aims at providing an integrated support for users to create a personalised itinerary of activities. ANASTASIA brings together three components, namely: (1) estimation of the user’s interest in single items, (2) use of sequential influence on activity performance, and (3) building of an itinerary that takes into account spatio-temporal constraints. Thus, the proposed solution makes use of the methods based on sequence learning and discrete optimisation. Moreover, stating the lack of publicly available datasets that could be used for the evaluation of event and itinerary recommendation algorithms, we have created two datasets, namely: (1) event attendance on board of a cruise (Fantasy_db) based on a conducted user study, and (2) event attendance at a major comic book convention (DEvIR). This allows to perform evaluation of recommendation methods, and contributes to the reproducibility of results.

Le transport est devenu fondamental dans les villes pour le bon fonctionnement de l'économie et le bien-être de la population urbaine. Depuis plusieurs années, le transport est confronté à de nombreux problèmes tels que l'embouteillage, le taux élevé d'accidents, la vie malsaine due à la fumée et à la poussière, la pollution atmosphérique due aux émissions de carbone, etc. Pour faire face à ces problèmes, les recherches intègrent les technologies numériques au transport terrestre, connu sous le nom de système de transport intelligent (ITS). Les ITS peuvent détecter, analyser, collecter, contrôler et communiquer différentes données. Cette thèse étudie et propose un nouveau protocole pour les applications de collecte de données dans un environnement urbain. Nous faisons trois contributions principales. Tout d'abord, nous proposons un nouveau protocole dénommé le protocole "Internet of Bikes" IoB-DTN qui applique le paradigme DTN (Réseau tolérant aux délais) aux applications de l'Internet des objets (IoT) exécutant une application de collecte de données sur un système de partage de vélo urbain basé sur un réseau de capteurs. Le protocole est évalué sur un scénario réaliste en évaluant les politiques de gestion des buffers, le nombre de copies pulvérisé dans le réseau ainsi que le nombre des vélos utilisés. Deuxiément, une évaluation comparative des performances du protocole IoB-DTN multi-sauts avec une technologie de réseau étendu à basse consommation (LPWAN), de type LoRa/LoRaWAN est étudiée. LPWAN a été conçu pour fournir une connectivité à grande distance et rentable pour les applications IoT à faible débit: durée de vie de plusieurs années et une portée de multikilomètres pour les appareils mobiles alimentés par des batteries. Cette partie de notre travail vise à fournir aux concepteurs et aux managers de réseaux des idées sur la technologie la plus pertinente pour leurs applications urbaines pouvant fonctionner sur des systèmes de partage de vélos. Enfin, nous proposons un protocole efficace, IoB-DTN basé sur un mécanisme d’agrégation de données. Nous proposons trois variantes de IoB-DTN: IoB basé sur l'agrégation spatiale (IoB-SA), IoB basé sur l'agrégation temporelle (IoB-TA) et IoB basé sur l'agrégation spatio-temporelle (IoB-STA). Nous comparons les trois variantes avec le protocole multi-saut IoB-DTN sans agrégation et la technologie à faible puissance et longue portée, de type LoRa. Les résultats de la comparaison permettent de vérifier que les trois variantes de l’IoB-DTN basées sur l’agrégation de données améliorent plusieurs paramètres tels que le taux de livraison, la consommation d’énergie et le débit. / Transport has become fundamental in the cities to the well functioning of the economy and the welfare of the city population. For several years, transportation faces many issues such as traffic jamming, high accidents rate, unhealthy life due to smoke and dust, air pollution as a result of carbon emission, etc. To deal with these matters, researches integrate digital technologies to ground transportation which is known as Intelligent Transport System (ITS). ITS can sense, analyze, collect, control and communicate different data. This thesis investigates and proposes a new protocol for data collection applications in an urban environment. We make three main contributions: firstly, we propose a new protocol denoted the "Internet of Bikes" IoB-DTN protocol which applies Delay/Disruption Tolerant Network (DTN) paradigm to the Internet of Things (IoT) applications running a data collection application on urban bike sharing system based sensor network. The protocol is evaluated on a realistic scenario by assessing the buffer management policies, the number of copies sprayed in the network as well as the number of bicycles used. Secondly, a comparative evaluation of the performance of the multi-hop IoB-DTN protocol with a low-power wide-area network (LPWAN) technology, LoRa/LoRaWAN type is investigated. LPWAN have been designed to provide cost-effective wide area connectivity for small throughput IoT applications: multiyear lifetime and multikilometer range for battery-operated mobile devices. This part of our work aims at providing network designers and managers insights on the most relevant technology for their urban applications that could run on bike sharing systems. Finally, we propose an efficient IoB-DTN protocol based on data aggregation mechanism. We propose three variants of IoB-DTN: IoB based on spatial aggregation (IoB-SA), IoB based on temporal aggregation (IoB-TA) and IoB based on spatio-temporal aggregation (IoB-STA). We compare the three variants with the multi-hop IoB-DTN protocol without aggregation and the low-power long-range technology, LoRa type. Comparison results verify that the three variants of IoB-DTN based on data aggregation improve several metrics such as the delivery rate, energy consumption and throughput.

Les travaux réalisés dans cette thèse se situent dans le domaine des réseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks), déployés en environnement urbain et se focalisent sur la sécurité des protocoles de routage multi-sauts. Les capteurs sont souvent déployés dans des environnements ouverts et accessibles permettant aux éventuels attaquants de les détruire ou de les capturer afin d'en extraire les données sensibles (clés de chiffrement, identité, adresse, etc.). Les méthodes traditionnelles, basées sur la cryptographie, permettent d'obtenir une sécurité de base (authentification, confidentialité, intégrité, non répudiation etc.), mais ne permettent pas toujours de se prémunir contre les attaques dues à la compromission des nœuds (réplication des nœuds, Sybil, Selective forwarding, Blackhole, Sinkhole, Wormhole etc.). Dans le but d'apporter des solutions algorithmiques complémentaires aux solutions cryptographiques, nous étudions la résilience des protocoles de communication en présence d'adversaires internes visant à perturber l'acheminement de l'information à travers le réseau. Dans un premier temps, nous introduisons la notion de résilience et une métrique quantitative doublée d'une représentation qualitative pour mieux l'appréhender. Nous étudions les principaux protocoles de routage de la littérature selon notre métrique pour montrer leur capacité d'être résilients. Cette étude nous permet de proposer trois mécanismes visant à développer la résilience: (i) l'introduction de comportements aléatoires, (ii) la limitation de la longueur des routes et (iii) la réplication de paquets. Nous appliquons ces mécanismes aux protocoles classiques et nous les étudions selon notre métrique. Pour confirmer les résultats de simulations, nous proposons enfin un travail théorique pour mesurer analytiquement la résilience en nous basant sur le modèle des marches aléatoires biaisées. / This thesis focuses on the security issues of multi-hop routing protocols for Wireless Sensor Networks (WSNs). The rapid deployment capabilities, due to the lack of infrastructure, as well as the self organized and potentially fault-tolerant nature of WSNs make them attractive for multiple applications spanning from environmental monitoring (temperature, pollution, etc.) to building industrial automation (electricity/gas/water metering, event detection, home automation etc). Security is particularly challenging in WSNs. Because of their open and unattended deployment, in possibly hostile environments, powerful adversaries can easily launch Denial-of-Service (Dos) attacks, cause physical damage to sensors, or even capture them to extract sensitive information (encryption keys, identities, addresses etc.). After node compromise, an adversary can seek to disrupt the functionality of network layer by launching attacks such as node replication, Sybil, Selective forwarding, Sinkhole, Wormhole etc. To cope with these "insider" attacks, stemming from node compromise, "beyond cryptography" algorithmic solutions must be envisaged to complement the traditional cryptographic solutions. Firstly, we propose the resiliency concept including our definition and a new metric to compare routing protocols. This method allows to aggregate meaningfully several parameters (quantitative information) and makes it easier to visually discern various tradeoffs (qualitative information), thus greatly simplifying the process of protocol comparison. Secondly, we propose the protocol behaviors enhancing resiliency. Our proposition consists in three strategies: (i) introduce random behaviors (ii) limit route length (iii) introduce data replication. These mechanisms are applied to several well known routing protocols to study their resiliency. Finally, a theoretical study of resiliency is introduced. We present an analytical study of biased random walks under attacks to confirm the results obtained through simulations.