Le but de cette thèse est de concevoir et mettre en œuvre une stratégie de renseignement sur les menaces cyber afin de soutenir les décisions stratégiques. L'alerte précoce et la détection des violations sont décisives, ce qui signifie que l'accent de la cyber sécurité a évolué vers l'intelligence des menaces. Pour cette raison, nous avons créé, analysé, mis en œuvre et testé deux solutions. La première solution agit comme un mécanisme prédictif et proactif. C'est un nouveau cadre utilisé pour analyser et évaluer quantitativement les vulnérabilités associées à un réseau de villes intelligentes. Cette solution utilise le modèle de chaîne de Markov pour déterminer le niveau de gravité de vulnérabilité le plus élevé d'un chemin d'attaque potentiel du réseau. Le niveau de gravité élevé amènera l'administrateur système à appliquer des mesures de sécurité appropriées à priori aux attaques. La deuxième solution agit comme un mécanisme défensif ou auto-protecteur. Ce cadre atténue les attaques par disponibilité zero-day basées sur Identification, Heuristics et Load Balancer dans un délai raisonnable. Ce mécanisme défensif a été proposé principalement pour atténuer les attaques par déni de service distribué (DDoS) car elles sont considérées comme l'une des attaques de disponibilité les plus sévères qui pourraient paralyser le réseau de la ville intelligente et provoquer une panne complète. Cette solution repose sur deux équilibreurs de charge dans lesquels le premier utilise une approche heuristique et le second agit comme une sauvegarde pour produire une solution dans un délai raisonnable. / The purpose of this thesis is to design and implement a cyber-threat intelligence strategy to support strategic decisions. Early warning and detection of breaches are decisive to being in a state of readiness, meaning that the emphasis of cybersecurity has changed to threat intelligence. For that reason, we created, analyzed, implemented, and tested two solutions. The first solution acts as a predictive and proactive mechanism. It is a novel framework used to analyze and evaluate quantitatively the vulnerabilities associated with a smart city network. This solution uses the Markov Chain Model to determine the highest vulnerability severity level of a potential attack path in the attacks graph of the network. High severity level of a potential attack path will lead the system administrator to apply appropriate security measures a priori to attacks occurrence. The second solution acts as a defensive or self-protective mechanism. This framework mitigates the zero-day availability attacks based on Identification, Heuristics and Load Balancer in a reasonable time frame. This defensive mechanism has been proposed mainly to mitigate Distributed Denial of Service (DDoS) attacks since they are considered one of the most severe availability attacks that could paralyze the smart city’s network and cause complete black out. This solution relies on two load balancers in which the first one uses a heuristic approach, and the second acts as a backup to produce a solution in a reasonable time frame.

Les concepts de ville intelligente et des réseaux intelligents constituent une excellente occasion pour construire des villes inclusives axées sur la qualité de vie. Cependant, ces concepts sont complexes et récents. Leur implémentation nécessite de l'apprentissage à travers des grandes expérimentations. Ce travail concerne s’inscrit dans ce cadre. Il est réalisé dans le cadre du démonstrateur à grande échelle de la Smart City (SunRise) qui est réalisé sur le Campus Scientifique de l'Université de Lille. Il comprend trois parties :La première partie comporte une analyse bibliographique sur les recherches menées dans le domaine de la Smart City. Elle présente les défis de la ville, ensuite, elle traite la mutation numérique et son rôle dans la transformation de la ville en une ville intelligente et la transformation des réseaux urbains en réseaux intelligents. La deuxième partie décrit le système électrique du campus. Elle présente le projet SunRise, qui consiste à construire un démonstrateur des réseaux urbains intelligents sur Campus Scientifique, qui équivaut à une ville d'environ 25 000 habitants. Ensuite, elle présente le campus le système électrique et sa gestion. La dernière partie concerne l'analyse de la consommation électrique. Elle présente la méthodologie développée qui comporte (i) l'enregistrement des consommations et leur transmission au serveur de réseau électrique, (ii) la transmission de données au serveur SunRise, (iii) le nettoyage et le stockage des données, (iv) la construction des profils de consommation des bâtiments et l’analyse de ces profil. Cette méthodologie est appliquée pour l'analyse de la consommation des différents trois bâtiments du campus. / The Smart City and Smart Grids constitute a great opportunity to meet the environmental challenges and to build inclusive cities that focus on the quality of life of citizens. However, these concepts are complex and recent. Their implementation requires learning from large experimentations. This work concerns this issue. It is carried within the large-scale demonstrator of the Smart City (SunRise) which is conducted at the Scientific Campus of the University of Lille. It includes three parts:The first part focuses on literature review of researches and achievements in the field of the Smart City and Smart Grids. It presents the city challenges such as the population growth, energy consumption, greenhouse emission and climate change. Then it discusses the digital mutation and its potential role in transforming the City into a Smart City and the conventional Electrical Grid into a Smart Grid. The second part describes the Electrical Grid of the Scientific Campus. It presents the project SunRise, that consists in the construction of a demonstrator of smart urban networks at the Scientific Campus, which is equivalent of a town with around 25 000 inhabitants. Then, it presents the electrical system of the campus as well as its management.The last part concerns analysis of the electrical consumption of the campus. It presents the methodology developed for data analysis including (i) record of the electrical consumption and transmission to the server, (ii) Data transmission, (iii) Data cleaning, (iv) construction of buildings’ consumption profiles and consumption analysis. This methodology is applied for analysis of the global consumption of the campus and three buildings.

- / -

Η εργασία που ακολουθεί έχει ως σκοπό την μοντελοποίηση ενός ασύρματου καναλιού σε εσωτερικό χώρο. Πιο συγκεκριμένα θα προσπαθήσουμε να βρούμε την κατανομή της ισχύος εντός του χώρου θεωρώντας πως έχουμε εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από δίκτυο wifi που εκπέμπει στα 2.4 GHz. Προκειμένου να μοντελοποιήσουμε το ασύρματο κανάλι μας είμαστε υποχρεωμένοι να γνωρίζουμε τα σημαντικότερα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα κατά την ασύρματη διάδοση, αυτά παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 1. Επιπλέον μιας και αναφερόμαστε σε δίκτυα wifi θεωρείται αναγκαίο να καταγράψουμε τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά αυτής της τεχνολογίας κάτι που γίνεται στο κεφάλαιο 2 αυτής της διπλωματικής εργασίας. Στη συνέχεια στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται τα σημαντικότερα μοντέλα εσωτερικού χώρου για την εύρεση της μέσης ισχύς της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας συναρτήσει της απόστασης ,ενώ τέλος στο κεφάλαιο 4 γίνεται η προσπάθεια για την μοντελοποίηση του ασύρματου καναλιού χρησιμοποιώντας τη θεωρία των Rayleigh και Rician διαλείψεων. / The work that follows is intended to model a wireless channel to the inner space . In particular we will try to find the distribution of power within the area that we are considering emission of electromagnetic radiation from wifi network emitting at 2.4 GHz. In order to model the wireless channel we have to know the important events that occur during wireless propagation ,these are presented in Chapter 1. Moreover since referring to wifi networks is considered necessary to record the important features of this technology which is in Chapter 2 of this thesis . Then in Chapter 3 presents the major indoor models to find the average power of electromagnetic radiation as a function of distance, and finally in Chapter 4 is the attempt to model the wireless channel using the theory of Rayleigh and Rician misfire .

- / -

- / -

- / -

Στην διπλωματική εργασία γίνεται μια γενική μελέτη σχετικά με τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων τις εφαρμογές τους, της δομής των κόμβων, αναφορά στα δίκτυα, τις τοπολογίες και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στα συγκεκριμένα δίκτυα. Στην συνέχεια γίνεται μια αναφορά στο λειτουργικό σύστημα tinyOS και στη γλώσσα προγραμματισμού του nesC. Τέλος, στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας υλοποιήσαμε μια εφαρμογή που παρακολουθεί την υγρασία σε μια συγκεκριμένη περιοχή, χρησιμοποιώντας τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και παρουσιάζει στον χρήστη τα αποτελέσματα με ένα γραφικό τρόπο. / The present thesis studies wireless sensor networks (WSN), on their applications, their structure, and reports on networks, topologies and their protocols used in WSN. Additionally a study on the tinyOS operating system using the programming language nesC is reported. In order to demonstrate the efficiency of WSN an application that monitors the humidity in a given area using wireless sensor network technology and the results are presented to the user in a graphic way

Στη διπλωματική εργασία μελετάμε τη δυνατότητα συν-λειτουργίας των HAPs και των ad-hoc δικτύων. Μέσα από τη θεωρητική μελέτη και τις προσομοιώσεις προσπαθούμε να μελετήσουμε τις επιδόσεις ενός τέτοιου υβριδικού συστήματος, όσον αφορά τη δρομολόγηση και την αξιοπιστία στη μετάδοση της πληροφορίας. Αρχικά, προχωράμε σε μια θεωρητική μελέτη των στρατοσφαιρικών πλατφόρμων (HAPs) και των ad-hoc δικτύων. Αναφέρουμε δυνατότητες, τεχνολογίες και εφαρμογές των δύο αυτών τηλεπικοινωνιακών τύπων τεχνολογίας. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε το τηλεπικοινωνιακό σενάριο πάνω στο οποίο στηρίχθηκε η προσομοίωση και, τέλος, παρουσιάζουμε αναλυτικά τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία με μορφή πινάκων και διαγραμμάτων καθώς και τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγουμε βάσει των μετρήσεών μας. / --

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) ont attiré un grand intérêt dans la dernière décennie, et ont apporté des solutions dans un nombre croissant d’applications. Toutefois, certaines d’entre elles restent irréalisables en raison de forts points de blocage non résolus, comme un manque de synchronisation entre les prises de mesures, ainsi que des débits de données trop faibles. Ce travail apporte une solution à ces deux points majeurs via la conception d’un noeud communicant sans fil spécifique. Celle ci, basée sur la conception croisée, utilise les propriétés temporelles des modulations UltraLarge Bande (UWB) pour permettre une synchronisation très précise ainsi qu’un débit de données élevé. Notre démonstrateur ASIC basé sur ces travaux permet une précision de synchronisation de 2 ns pour une modulation IR-UWB sur une bande passante de 1,5 GHz. Cette thèse décrit le protocole de synchronisation WiDeCS et la conception de deux preuves de concept fonctionnelles sur FPGA et ASIC / Wireless Sensor Networks have attracted mutch interest in the last decade, opening a new range of applications such as large area monitoring. However, a range of possible applications is still not satisfied due to strong blocking points remaining unsolved such as the lack of synchronization between measurements and low attain- able data rates. This doctoral work aims at solving these two issues issue through the design of a Wireless Sensor node implementation. The proposed solution is based on cross-layer design and uses time-domain properties of UltraWide Band (UWB) to provide nanosecond-scale synchronization between nodes and high data- rate transmission. An ASIC implementation has been designed, and demonstrates a 2 ns synchronization error with IR-UWB modulation over a 1.5 GHz bandwidth. In this thesis, a cross-layer scheme named WiDeCS is proposed, and two proof of concept implementations are detailed.