Nous introduisons des codes de Gray et des algorithmes efficaces de génération exhaustivepour trois classes de mots: (1) suites à croissance restreinte, (2) mots évitant un facteurspécifié, (3) permutations à motif exclus. Pour les deux premières classes, nos codes de Gray (et les algorithmes de génération qui en découlent) sont basés sur des relations d'ordre obtenues par la spécialisation de l'ordre du code de Gray réfléchi. Pour la troisième classe, les codes de Gray et les algorithmes de génération correspondants sont basés sur l'ordre induit par l'algorithme de Steinhaus-Johnson-Trotter pour la génération des permutations.Concernant les suites à croissance restreinte, nous définissons un code de Gray et donnonsun algorithme de génération exhaustive pour ce code. En particulier, nous considéronsles suites sous-excédantes et ascendantes, les fonctions à croissance restreinte et les mots `escalier'.Les relations d'ordre considérées sont RGC et Co-RGC, qui sont des relations partitionnantles listes selon, respectivement, le préfixe et le suffixe. De plus, nous explorons la possibilité pour l'obtention des codes de Gray pour les suites ascendantes restreintes.Pour les mots de q-aires à facteur interdit nous donnons deux codes de Gray et les algorithmes degénération correspondants. Les relations d'ordre considérées sont RGC, pour q pair, et Dual RGC pour q impair. Parmi les notions utilisées, citons la périodicité zéro et un algorithme classique derecherche de motif du à Knuth, Morris et Pratt. Comme application, nous considéronsles ensembles `cross-bifix-free'.Finalement, des résultats similaires sont obtenus pour certaines classes de permutations à motifinterdit. Plus précisément, nous montrons que la restriction ducode de Gray de Steinhaus-Johnson-Trotter aux ensembles de permutations évitant certains motifsreste un code de Gray (moins restrictif). Parmi les techniques utilisées, nous mentionnonsla fonction de succession et une bijection classique entre permutations et tableaux d'inversions,et donnons quelques conséquences en théorie des graphes. / We consider Gray codes and efficient exhaustive generating algorithms for the sets belonging to three major classes of restricted words, that are: (1) restricted growth sequences, (2) factor avoiding q-ary words, and (3) pattern avoiding permutations. For the first two classes, our Gray codes (and thus, our generating algorithms) are based on order relations obtained by specializing known order relations; namely Reflected Gray Code (RGC) order and its variations, and we call them Reflected Gray Code based orders. The Gray code and the generating algorithm for the third class are based on Steinhaus-Johnson-Trotter order, that is, order relation induced by Steinhaus-Johnson-Trotter Gray code for permutations. In the first results, we define Gray codes and give efficient generating algorithms for the class of restricted growth sequences that satisfy our prescribed properties. In particular, we focus on four mainstream subclasses: subexcedant and ascent sequences, restricted growth functions and staircase words. The results are given in two parts: by using original RGC order and Co-RGC order, which generates prefix (and suffix, respectively) partitioned Gray codes; and we give comparison between the two results. In addition, we investigate the Graycodeness of the restricted ascent sequences.In the second results, we define Gray codes and give an efficient generating algorithm for the class of factor avoiding q-ary words. Among the involved tools, we make use of original RGC order for even q and Dual RGC order for odd q, the zero periodicity property, and word matching techniques adapted from that of Knuth-Morris-Pratt. We give the implementation of these results to define Gray code and generating algorithm for cross-bifix-free sets.In the third results, we define Gray codes and give efficient generating algorithms for the class of pattern avoiding permutations. In particular, we show that the Steinhaus-Johnson-Trotter Gray code for permutations, when restricted by avoiding some set of patterns, still remains a (possibly less restricted) Gray code. The main ingredients we are using in the investigation of the Graycodeness are: succession functions, the classical bijection from inversion tables to permutations, and the list of inversion tables with respect to RGC order. We give additional results on graph theoretic consequences.

Dans cette thèse, on s'intéresse à deux problèmes de conception de réseaux, utilisant la technologie OFDM multi-bandes. Le premier problème concerne la conception d'un réseau mono-couche avec contraintes spécifiques. Nous donnons une formulation en PLNE pour ce problème et étudions le polyèdre associé à sa restriction sur un arc. Nous introduisons deux familles d'inégalités valides définissant des facettes et développons un algorithme de coupes et branchements pour le problème. Nous étudions la variante multicouche du problème précédent et proposons plusieurs PLNE pour le modéliser. Nous identifions plusieurs familles de facettes et discutons des problèmes de séparation associés. Nous développons un algorithme de coupes et branchements utilisant l'ensemble des contraintes identifiées. Enfin, une formulation compacte et deux formulations basées sur des chemins sont proposées pour le problème. Nous présentons deux algorithmes de génération de colonnes et branchements pour le problème. / In this thesis we consider two capacitated network design (CND) problems, using OFDM multi-band technology. The first problem is related to single-layer network design with specific requirements. We give an ILP formulation for this problem and study the polyhedra associated with its arc-set restriction. We describe two families of facet defining inequalities. We devise a Branch-and-Cut algorithm for the problem. Next, we investigate the multilayer version of CND using OFDM technology. We propose several ILP formulations and study the polyhedron associated with the first (cut) formulation. We identify several classes of facets and discuss the related separation problem. We devise a Branch-and-Cut algorithm embedding valid inequalities of both single-layer and multilayer problems. The second formulation is compact, and holds a polynomial number of constraints and variables. Two further path formulations are given which yield two efficient Branch-and-Price algorithms for the problem.

Dans un graphe non orienté, le Problème de Coloration de Graphe (PCG) consiste à assigner à chaque sommet du graphe une couleur de telle sorte qu'aucune paire de sommets adjacents n'aient la même couleur et le nombre total de couleurs est minimisé. DSATUR est un algorithme exact efficace pour résoudre le PCG. Un de ses défauts est qu'une borne inférieure est calculée une seule fois au noeud racine de l'algorithme de branchement, et n'est jamais mise à jour. Notre nouvelle version de DSATUR surpasse l'état de l'art pour un ensemble d'instances aléatoires à haute densité, augmentant significativement la taille des instances résolues. Nous étudions trois formulations PLNE pour le Problème de la Somme Chromatique Minimale (PSCM). Chaque couleur est représentée par un entier naturel. Le PSCM cherche à minimiser la somme des cardinalités des sous-ensembles des sommets recevant la même couleur, pondérés par l'entier correspondant à la couleur, de telle sorte que toute paire de sommets adjacents reçoive des couleurs différentes. Nous nous concentrons sur l'étude d'une formulation étendue et proposons un algorithme de Branch-and-Price. / Given an undirected graph, the Vertex Coloring Problem (VCP) consists of assigning a color to each vertex of the graph such that two adjacent vertices do not share the same color and the total number of colors is minimized. DSATUR is an effective exact algorithm for the VCP. We introduce new lower bounding techniques enabling the computing of a lower bound at each node of the branching scheme. Our new DSATUR outperforms the state of the art for random VCP instances with high density, significantly increasing the size of solvable instances. Similar results can be achieved for a subset of high density DIMACS instances. We study three ILP formulations for the Minimum Sum Coloring Problem (MSCP). The problem is an extension of the classical Vertex Coloring Problem in which each color is represented by a positive natural number. The MSCP asks to minimize the sum of the cardinality of subsets of vertices receiving the same color, weighted by the index of the color, while ensuring that vertices linked by an edge receive different colors. We focus on studying an extended formulation and devise a complete Branch-and-Price algorithm.

La problématique des botnets, réseaux de machines infectées par des logiciels malveillants permettant de les contrôler à distance, constitue une préoccupation majeure du fait du nombre de machines infectées et des menaces associées: attaque par déni de service distribué (DDoS), spam, vol de données bancaires. Les solutions de lutte contre les botnets proposées présentent des limitations majeures dans le contexte d'un opérateur réseau (contraintes de volumétrie et de passage à l'échelle, respect de la confidentialité et de la vie privée des utilisateurs). Cette thèse propose quatre contributions orientées réseau de lutte contre les botnets. Chaque contribution traite d'une étape complémentaire dans la problématique des botnets: la première contribution permet de remonter à la source d'attaques par déni de service, et ainsi d'identifier un groupe de machines infectées à l'origine de ces attaques. La deuxième contribution concerne la détection des communications entre les machines infectées et leurs serveurs de contrôle et commande dans un réseau à large échelle, et offre ainsi l'opportunité de bloquer ces serveurs pour limiter le risque de nouvelles attaques. La troisième contribution permet une détection collaborative de botnets dans un contexte inter-domaine et inter-opérateur, permettant ainsi de lutter contre l'aspect hautement distribué de ces botnets. Enfin, la dernière contribution proposée permet de remédier aux botnets en ralentissant les communications entre les machines infectées et leur serveur de contrôle, offrant par ce biais une contre-mesure aux stratégies d'évasions développées par les cybercriminels afin de rendre leurs botnets plus résilients. / The problem of botnets, networks of infected hosts controlled remotely by attackers, is a major concern because of the number of infected hosts and associated threats, like distributed denial of service (DDoS), spams, and data theft. State of the art solutions to fight against botnets have major limitations in a context of a network operator (scalability of the solution, confidentiality and privacy of users). In this thesis, we propose four network-based contributions to fight against botnets. Each solution address a different and complementary issue in this area: the first contribution tracebacks the source of denial of service attacks which threaten the network availability, allowing by that way to identify infected devices used to perpetrate these attacks. The second contribution detects the communications between infected computers and their command and control server (C&C) in a large scale network and offers the opportunity to block these servers to minimize the risk of future attacks. The third contribution enables collaborative detection of botnets in an inter-domain and inter-operator context in order to fight against the highly distributed aspect of these botnets. Finally, the last contribution mitigates botnets by slowing down the communication between infected hosts and their C&C server, providing a countermeasure against evasion techniques developed by cybercriminals to make their botnets more resilient

Dans un graphe non orienté, le problème du sous-graphe k-sommet connexe consiste à déterminer un sous-graphe de poids minimum tel que entre chaque paires de sommets, il existe k chemins sommet-disjoints. Ce modèle a été étudié dans la littérature en termes d'arête connexité. Cependant, le cas de la sommet connexité n'a pas été traité jusqu'à présent. Nous décrivons de nouvelles inégalités valides et nous présentons un algorithme de Coupes et Branchements ainsi qu'une large étude expérimentale qui montrent l'efficacité des contraintes utilisées. Nous proposons ensuite une formulation étendue pour le même problème pour une connexité k=2, suivi d'un algorithme de Génération de Colonnes et Branchements pour résoudre cette formulation.Nous étudions ensuite la version avec chemins bornés du problème. Le problème consiste à trouver un sous-graphe de poids minimum, tel que entre chaque paire d'origine-destination, il existe k chemins sommet-disjoints de longueur au plus L. Nous proposons une formulation linéaire en nombres entiers pour L=2,3. Nous présentons de nouvelles inégalités valides et nous proposons des algorithmes de séparation pour ces contraintes. Nous présentons ensuite un algorithme de Coupes et Branchements qu'on a testé sur des instances de la TSPLIB. / Given a weighted undirected graph and an integer k, the k-node-connected subgraph problem is to find a minimum weight subgraph which contains k-node-disjoint paths between every pair of nodes. We introduce new classes of valid inequalities and discuss their facial aspect. We also devise separation routines, investigate the structural properties of the linear relaxation and discuss some reduction operations that can be used in a preprocessing phase for the separation. Using these results, we devise a Branch-and-Cut algorithm and present some computational results. Then we present a new extended formulation for the the k-node-connected subgraph problem, along with a Branch-and-Cut-and-Price algorithm for solving the problem.Next, we investigate the hop-constrained version of the problem. The k node-disjoint hop-constrained network design problem is to find a minimum weight subgraph such that between every origin and destination there exist at least k node-disjoint paths of length at most L. We propose an integer linear programming formulation for L=2,3 and investigate the associated polytope. We introduce valid inequalities and devise separation algorithms. Then, we propose a B\&C algorithm for solving the problem along with some computational results.