L’Internet des objets amène des contraintes uniques et une immense variété d’applications. Ceci oblige à être capable d’établir des communications efficaces en énergie (et néanmoins à faible délai) au sein de réseaux fortement dynamiques. Nous nous sommes concentrés sur l'amélioration du contrôle d'accès au medium (MAC), afin d’optimiser la gestion des communications sans fils,principale source de consommation d'énergie dans ces réseaux. Cette thèse discute de l’auto adaptation de solutions MAC asynchrones et montre qu’une coopération localisée entre objets communicants permet de maintenir un partage efficace de la ressource de communication face à une forte dynamique (trafic, mobilité, pannes). Outre une réflexion menée sur les outils de simulation et d'expérimentation, nous avons conduit des campagnes d'évaluations complètes de nos contributions qui traitent tant des changements de trafic que de la mobilité dans les réseaux très denses. / The Internet of Things brings unique constraints and a huge variety of applications. This forces to be able to establish energy efficient communications (and never the less low-delay) within highly dynamic networks. We focused on improving the medium access control (MAC) to optimize the management of wireless communications, the main source of energy consumption in these networks. This thesis discusses the self-adaptation of asynchronous MAC solutions and shows that a localized cooperation between communicating objects can maintain an efficient sharing of the communication resource in highly dynamic networks (traffic, mobility, failures). In addition to a reasoning on the tools of simulation and experimentation, we conducted comprehensive evaluation campaigns of our contributions that address traffic changes and mobility in dense networks.

Suite au développement des technologies de l'information, et en particulier au déploiement d'infrastructures telles que le Cloud Computing, de plus en plus d'applications et plateformes coopèrent en échangeant des données et des services. Cette tendance renforce l'importance de la gestion de la sécurité. Afin d'assurer la sécurité des données et de l'interaction de service une politique de sécurité doit être appliquée. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux politiques de contrôle d'accès. Ce type de politique spécifie les privilèges de l'utilisation des ressources et est implémentée par différents modèles selon différents scénarios. Notre objectif ici est d'aider le client du service à bien exprimer ses exigences de sécurité et à choisir les fournisseurs de services qui peuvent la déployer. La première partie de cette thèse est dédiée à la sélection des fournisseurs de service. Dans le cas où les politiques de sécurité du fournisseur sont accessibles au client, nous proposons une méthode pour mesurer la similarité entre les politiques de sécurité. Dans le cas où les politiques de sécurité ne sont pas accessibles au client ou ne sont pas explicitement spécifiées, nous proposons un cadre à base de règles permettant la dérivation à partir des exigences de sécurité aux politiques de sécurité concrètes. La seconde partie de la thèse porte sur la négociation de politiques de sécurité. Nous étudions le processus permettant aux parties en négociation de parvenir à un accord par une série d'échanges d'offres et de contre-offres. Lorsque le résultat de la négociation est positif, un contrat incluant la politique de sécurité acceptée par les parties est généré. / Security policy provides a way to define the constraints on behavior of the members belonging to a system, organization or other entities. With the development of IT technology such as Grid Computing and Cloud Computing, more and more applications and platforms exchange their data and services for cooperating. Toward this trend, security becomes an important issue and security policy has to be applied in order to ensure the safety of data and service interaction. In this thesis, we deal with one type of security policy: access control policy. Access control policy protects the privileges of resource's utilization and there exist different policy models for various scenarios. Our goal is to ensure that the service customer well expresses her security requirements and chooses the service providers that fit these requirements.The first part of this dissertation is dedicated to service provider selection. In case that the security policies of the service provider are accessible to the service customer, we provide a method for measuring the similarity between security policies. Another case is that security policies are not accessible to the service customer or not specified explicitly. Our solution is proposing a policy-based framework which enables the derivation from attribute-based security requirements to concrete security policies. The second part of the dissertation focuses on the security policy negotiation. We investigate the process of reaching agreement through bargaining process in which negotiators exchange their offers and counter offers step by step. The positive result of the negotiation generates a policy contract.

Assurer l'appropriation des données personnelles et l'interopérabilité des applications Web sociaux décentralisées est actuellement un sujet controversé, surtout en prenant compte des aspects de la vie privée et du contrôle d'accès. Il est important d'améliorer le Web social de telle manière à permettre des modèles d'affaires viables tout en étant capable de fournir une plus grande appropriation des données et l'interopérabilité des données par rappport à la situation actuelle. A cet égard, nous avons concentré notre recherche sur trois thèmes différents: le contrôle d'identité, l'authentifiaction et le contrôle d'accès. Tout d'abord, nous abordons le sujet de l'identité décentralisée en proposant un nouveau standard Web appelé "Web Identity and Discovery" (WebID), qui offre un mécanisme d'identification simple et universel qui est distribué et ouvertement extensible. Ensuite, nous passons à la question de l'authentification où nous proposons WebID-TLS, un protocole d'authentification décentralisé qui permet l'authentification sécurisée, simple et efficace sur le Web en permettant aux personnes de se connecter à l'aide de certificats clients. Nous étendons également WebID-TLS, en offrant des moyens d'effectuer de l'authentification déléguée et de la délégation d'accès. Enfin, nous présentons notre dernière contribution, un service de contrôle d'accès social, qui sert à protéger l'accès aux ressources Linked Data générés par les utilisateurs (par exemple, les données de profil, messages du mur, conversations, etc) par l'application de deux mesures: la "distance de proximité sociale" et "contexte social" / Ensuring personal data ownership and interoperability for decentralized social Web applications is currently a debated topic, especially when taking into consideration the aspects of privacy and access control. Since the user's data are such an important asset of the current business models for most social Websites, companies have no incentive to share data among each other or to offer users real ownership of their own data in terms of control and transparency of data usage. We have concluded therefore that it is important to improve the social Web in such a way that it allows for viable business models while still being able to provide increased data ownership and data interoperability compared to the current situation. To this regard, we have focused our research on three different topics: identity, authentication and access control. First, we tackle the subject of decentralized identity by proposing a new Web standard called "Web Identity and Discovery" (WebID), which offers a simple and universal identification mechanism that is distributed and openly extensible. Next, we move to the topic of authentication where we propose WebID-TLS, a decentralized authentication protocol that enables secure, efficient and user friendly authentication on the Web by allowing people to login using client certificates and without relying on Certification Authorities. We also extend the WebID-TLS protocol, offering delegated authentication and access delegation. Finally we present our last contribution, the Social Access Control Service, which serves to protect the privacy of Linked Data resources generated by users (e.g. pro le data, wall posts, conversations, etc.) by applying two social metrics: the "social proximity distance" and "social contexts"

La sécurité des systèmes informatiques répartis est un problème de plus en plus important, en particulier avec l'utilisation massive du réseau Internet. Il est donc essentiel de pouvoir imaginer des techniques de protection efficaces de nos systèmes et de nos réseaux. Ces travaux proposent une contribution à la protection des systèmes informatiques vis-a-vis des malveillances, en abordant le problème sous deux angles : un angle architectural et un angle expérimental. L'angle architectural concerne la conception d'architectures de sécurité permettant de faire face aux menaces actuelles, en proposant plusieurs approches suivies dans la cadre de différentes thèses. L'angle expérimental se focalise sur des techniques permettant d'améliorer notre connaissance des attaquants et des processus d'attaques, en particulier, les processus qui utilisent le réseau Internet comme support.

La thèse concerne le rôle joué par le contexte dans l'accès au Web de données depuis les dispositifs mobiles. Le travail analyse ce problème de deux points de vue distincts: adapter au contexte la présentation de triplets, et protéger l'accès aux bases des données RDF depuis les dispositifs mobiles. La première contribution est PRISSMA, un moteur de rendu RDF qui étend Fresnel avec la sélection de la meilleure représentation pour le contexte physique où on se trouve. Cette opération est effectuée par un algorithme de recherche de sous-graphes tolérant aux erreurs basé sur la notion de distance d'édition sur les graphes. L'algorithme considère les différences entre les descriptions de contexte et le contexte détecté par les capteurs, supporte des dimensions de contexte hétérogènes et est exécuté sur le client pour ne pas révéler des informations privées. La deuxième contribution concerne le système de contrôle d'accès Shi3ld. Shi3ld supporte tous les triple stores et il ne nécessite pas de les modifier. Il utilise exclusivement les langages du Web sémantique, et il n'ajoute pas des nouveaux langages de définition de règles d'accès, y compris des analyseurs syntaxiques et des procédures de validation. Shi3ld offre une protection jusqu'au niveau des triplets. La thèse décrit les modèles, algorithmes et prototypes de PRISSMA et de Shi3ld. Des expériences montrent la validité des résultats de PRISSMA ainsi que les performances au niveau de mémoire et de temps de réponse. Le module de contrôle d'accès Shi3ld a été testé avec différents triple stores, avec et sans moteur SPARQL. Les résultats montrent l'impact sur le temps de réponse et démontrent la faisabilité de l'approche. / This thesis discusses the influence of mobile context awareness in accessing the Web of Data from handheld devices. The work dissects this issue into two research questions: how to enable context-aware adaptation for Linked Data consumption, and how to protect access to RDF stores from context-aware devices. The thesis contribution to this first research question is PRISSMA, an RDF rendering engine that extends Fresnel with a context-aware selecting of the best presentation according to mobile context. This operation is performed by an error-tolerant subgraph matching algorithm based on the notion of graph edit distance. The algorithm takes into account the discrepancies between context descriptions and the sensed context, supports heterogeneous context dimensions, and runs on the client-side - to avoid disclosing sensitive context information. The second research activity presented in the thesis is the Shi3ld access control framework for Linked Data servers. Shi3ld has the advantage of being a pluggable filter for generic triple stores, with no need to modify the endpoint itself. It adopts exclusively Semantic Web languages and it does not add new policy definition languages, parsers nor validation procedures. Shi3ld provides protection up to triple level. The thesis describes both PRISSMA and Shi3ld prototypes. Test campaigns show the validity of PRISSMA results, along with memory and response time performance. The Shi3ld access control module has been tested on different triple stores, with and without SPARQL engines. Results show the impact on response time, and demonstrate the feasibility of the approach.

Le langage XML est devenu un standard de représentation et d'échange de données à travers le web. Le but de la réplication de données au sein de différents sites est de minimiser le temps d'accès à ces données partagées. Cependant, différents problèmes sont liés à la sécurisation de ces données. Le but de cette thèse est de proposer des modèles de contrôles d'accès XML qui prennent en compte les droits de lecture et de mise-à-jour et qui permettent de surmonter les limites des modèles qui existent. Nous considérons les langages XPath et XQuery Update Facility pour la formalisation des requêtes d'accès et des requêtes de mise-à-jour respectivement. Nous donnons des descriptions formelles de nos modèles de contrôles d'accès et nous présentons des algorithmes efficaces pour le renforcement des politiques de sécurité spécifiées à la base de ces modèles. L'autre partie de cette thèse est consacrée à l'étude pratique de nos propositions. Nous présentons notre système appelé SVMAX qui met en oeuvre nos solutions, et nous conduisons une étude expérimentale basée sur une DTD réelle pour montrer son efficacité. Plusieurs systèmes de bases de données natives (systèmes de BDNs) ont été proposés récemment qui permettent une manipulation efficace des données XML en utilisant la plupart des standards du W3C. Nous montrons que notre système SVMAX peut être intégré facilement et efficacement au sein d'un large ensemble de systèmes de BDNs. A nos connaissances, SVMAX est le premier système qui permet la sécurisation des données XML conformes à des DTDs arbitraires (récursives ou non) et ceci en moyennant un fragment significatif de XPath et une classe riche d'opérations de mise-à-jour XML / XML has become a standard for representation and exchange of data across the web. Replication of data within different sites is used to increase the availability of data by minimizing the access's time to the shared data. However, the safety of the shared data remains an important issue. The aim of the thesis is to propose some models of XML access control that take into account both read and update rights and that overcome limitations of existing models. We consider the XPath language and the XQuery Update Facility to formalize respectively user access queries and user update operations. We give formal descriptions of our read and update access control models and we present efficient algorithms to enforce policies that can be specified using these models. Detailed proofs are given that show the correctness of our proposals. The last part of this thesis studies the practicality of our proposals. Firstly, we present our system, called SVMAX, that implements our solutions and we conduct an extensive experimental study, based on real-life DTD, to show that it scales well. Many native XML databases systems (NXD systems) have been proposed recently that are aware of the XML data structure and provide efficient manipulation of XML data by the use of most of W3C standards. Finally, we show that our system can be integrated easily and efficiently within a large set of NXD systems, namely BaseX, Sedna and eXist-db. To the best of our knowledge, SVMAX is the first system for securing XML data in the presence of arbitrary DTDs (recursive or not), a significant fragment of XPath and a rich class of XML update operations

L'ingénierie des systèmes ou Génie Logiciel est une approche interdisciplinaire, dont le but est de formaliser la conception et le développement des systèmes. Cette approche commence par la définition des besoins, puis se poursuit avec la conception, l'implémentation et la validation du système. Historiquement, les systèmes ont été isolés et souvent basés sur des technologies propriétaires. De nos jours les systèmes informatiques s'interconnectent, s'ouvrent vers Internet, et s'appuient de plus en plus sur des technologies standards en favorisant l'inter-opérabilité. A côté d'apports indéniables, ces changements génèrent cependant de nouveaux risques de malveillance informatique. Pour y faire face, la sécurité informatique s'est fortement développée en permettant de mettre en place des contre-mesures plus ou moins fiables. Cette thèse se situe à la croisée de l'ingénierie des systèmes et de la sécurité. Elle vise à proposer une approche qui intègre ces deux domaines de manière collaborative et complémentaire. Même si ces deux domaines sont très liés l'un à l'autre, il existe relativement peu d'approches qui intègrent les aspects sécurité au processus d'ingénierie logicielle, et encore moins celles qui la considèrent dès la phase d'ingénierie des besoins, et/ou permettent l'évaluation de la politique de sécurité à un haut niveau d'abstraction. Cette thèse apporte une contribution dans ce domaine. Par conséquent, dans cette thèse nous proposons une approche basée sur l'IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et MDA (Model-Driven Architecture) qui intègre l’ingénierie des systèmes et la sécurité en utilisant les modèles. Cette approche permet d’identifier, de concevoir et d’évaluer des aspects de sécurité dans les différentes étapes de l'ingénierie des systèmes afin d'obtenir des systèmes sécurisés. / Software engineering is an interdisciplinary approach aiming to formalize the development of systems. This approach begins with defining system requirements and then continues with defining the design, implementation and validation of systems. Historically, systems were isolated and often based on proprietary technologies. Todays, computer systems are interconnected using Internet and standard technologies by promoting interoperability. In spite of undeniable contributions, these changes engender new risks of computer vulnerabilities/attacks. To cope with these risks, information security has improved to implement more or less reliable counter-measures. This thesis is situated at the intersection/crossroads of the software engineering and the information security. It aims to propose an approach that integrates these two fields in a collaborative and complementary manner. Although both fields are closely related, there are few approaches that integrate security aspects into software engineering process, much less from engineering requirements, which allow the assessment of security policies from a high level of abstraction. Hence, this thesis makes a contribution in this area. Therefore, in this thesis, we propose an approach based on MDE (Model-Driven Engineering) and MDA (Model Driven Architecture) which integrates software engineering and information security using models. This approach allows to identify, to design and to assess security aspects in the stages of the system development in order to obtain secure systems.

La maîtrise de la QoS dans 802.11e EDCA (Enhanced Distributed Coordination Function) ne peut être assurée que par un mécanisme de contrôle d'admission qui empêche le réseau d'atteindre un état de saturation critique et par la même garantit les besoins de QoS des applications voix/vidéo.<br />Ce mécanisme de contrôle d'admission a besoin pour sa prise de décision de prédire les métriques de performances si un nouveau flux est admis. Dans le but de rendre les décisions efficaces, nous choisissons d'utiliser une méthode de prédiction basée sur un modèle analytique. Ce dernier doit remplir deux conditions : 1) fournir une bonne précision de prédiction et 2) avoir une complexité numérique faible et un temps de réponse limité. Vu que la majorité des modèles analytiques de la littérature ne satisfont pas à ces deux conditions, nous développons un nouveau modèle analytique pour EDCA qui est capable de prédire le débit et le délai d'accès des différentes Access Category (AC) d'EDCA.<br />Ainsi, après la modélisation analytique du temps de transmission des ACs en prenant en compte le paramètre de différentiation TXOPLimit, nous développons un modèle analytique pour EDCA sous la forme d'une chaîne de Markov à quatre dimensions. Celui-ci est développé d'abord dans les conditions de saturation puis étendu aux conditions générales de trafic.<br />Pour finir, nous proposons un algorithme de contrôle d'admission à implémenter au sein du point d'accès et qui utilise le modèle analytique proposé. Nous proposons un abaque de solution d'optimisation des paramètres d'accès d'EDCA. Le but étant d'améliorer les performances du mécanisme de contrôle d'admission par l'utilisation optimale des ressources du réseau.

La sécurité des services informatiques d'aujourd'hui dépend significativement de la bonne configuration des systèmes qui sont de plus en plus distribués. Au même temps, la gestion des configurations de sécurité est encore fortement basée sur des activités humaines, qui sont coûteuses et sujettes à erreurs. Au cours de la dernière décennie, il a été reporté à plusieurs reprises qu'une partie significative des incidents de sécurité et des pertes de données a été causée par des configurations incorrectes des systèmes. Pour résoudre ce problème, plusieurs techniques ont été proposées pour automatiser les tâches de gestion des configurations. Beaucoup d'entre elles mettent l'accent sur les phases de planification et de mise en œuvre, où les exigences et les politiques de sécurité abstraites sont conçues, harmonisées et transformées dans des configurations concrètes. Ces techniques nécessitent souvent d'opérer sur des politiques formelles ou très structurées qui se prêtent à un raisonnement automatisé, mais qui sont rarement disponibles dans la pratique. Cependant, moins d'attention a été consacrée aux phases de gestion de suivi et de changement des configurations, qui complètent les étapes précédentes en détectant et en corrigeant les erreurs afin d'assurer que les changements de configuration n'exposent pas le système à des menaces de sécurité. Les objectifs et les contributions de cette thèse se concentrent sur ce deuxième point de vue, de façon pragmatique sur la base des configurations de sécurité concrètes. En particulier, nous proposons trois contributions visant à analyser et à vérifier des configurations de sécurité / The security of nowadays IT services significantly depends on the correct configuration of increasingly distributed information systems. At the same time, the management of security configurations is still heavily centered on human activities, which are costly and prone to error. Over the last decade it has been repeatedly reported that a significant share of security incidents and data breaches are caused by inaccurate systems configuration. To tackle this problem, several techniques have been proposed to increase the automation in configuration management tasks. Many of them focus on planning and implementation, i.e., the phases where abstract security requirements and policies are elicited, harmonized, de-conflicted and transformed into concrete configurations. As such, these techniques often require formal or highly structured input policies amenable to automated reasoning, which are rarely available in practice. In contrast, less attention has been dedicated to the monitoring and change management phases, which complement the above steps by detecting and remediating configuration errors and by ensuring that configuration changes do not expose the system to security threats. The objectives and contributions of this thesis take the latter perspective and, as such, they pragmatically work on the basis of concrete security configurations. In particular, we propose three contributions that move from more concrete syntax-based configuration analysis towards increasingly abstract semantic reasoning

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s’inscrivent dans le cadre des Systèmes de TransportIntelligents (STI). Bien que les premières études sur ces systèmes ont commencé dans les années 60, leurdéveloppement reposant sur les techniques de l’information et de la communication, a atteint sa maturitédans le début des années 80. Les STI, sont composés de différents systèmes et intègrent différents concepts(systèmes embarqués, capteurs intelligents, autoroutes intelligentes, . . .) afin d’optimiser le rendementdes infrastructures routières et répondre aux problèmes quotidiens des congestions. Ce mémoire présentequatre contributions dans le cadre du trafic routier et aborde les problèmes de l’estimation et de lacommande afin d’éliminer les problèmes de congestions « récurrentes ». Le premier point traite unproblème crucial dans le domaine des STI qui est celui de l’estimation. En effet, la mise en oeuvre delois de commande pour réguler le trafic impose de disposer de l’ensemble des informations concernantl’évolution de l’état du trafic. Dans ce contexte, deux algorithmes d’estimation sont proposés. Le premierrepose sur l’emploi du modèle METANET et les techniques de modes de glissement d’ordre supérieur. Lesecond est basé sur les CTM (Cell Transmission Models). Plusieurs études comparatives avec les filtresde Kalman sont proposées. La seconde contribution concerne la régulation du trafic. L’accent est mis surle contrôle d’accès isolé en utilisant les algorithmes issus du mode de glissement d’ordre supérieur. Cettecommande est enrichie en introduisant une commande intégrée combinant le contrôle d’accès et le routagedynamique. L’ensemble des résultats, validé par simulation, est ensuite comparé aux stratégies classiquesnotamment le contrôle d’accès avec l’algorithme ALINEA. La troisième contribution traite des problèmesde coordination. En effet, l’objectif est d’appliquer le principe de la commande prédictive pour contrôlerplusieurs rampes d’accès simultanément. L’ensemble des contributions ont été validées en utilisant desdonnées réelles issues en grande partie de mesures effectuées sur des autoroutes françaises. Les résultatsobtenus ont montré un gain substantiel en termes de performances tels que la diminution du trajet, dutemps d’attente, de la consommation énergétique, ainsi que l’augmentation de la vitesse moyenne. Cesrésultats permettent d’envisager plusieurs perspectives nouvelles de développement des recherches dansce domaine susceptibles d’apporter des solutions intéressantes. / The works presented in this PhD dissertation fit into the framework of Intelligent TransportationSystems. Although the beginnings of these systems have started since the 60s, their development, basedon information and communication technologies, has reached maturity during the early 80s. The ITS usesthe intelligence of different systems (embedded systems, intelligents sensors, intelligents highways, etc.)in order to optimize road infrastructures performances and respond to the daily problems of congestions.The dissertation presents four contributions into the framework of road traffic flow and tackles theestimation and control problems in order to eliminate or at least reduce the “recurrent" congestionsphenomena. The first point treats the problem of traffic state estimation which is of most importance inthe field of ITS. Indeed, the implementation and performance of any control strategy is closely relatedto the ability to have all needed information about the traffic state describing the dynamic behavior ofthe studied system. Two estimation algorithms are then proposed. The first one uses the “metanet"model and high order sliding mode techniques. The second is based on the so-called Cell TransmissionModels. Several comparative studies with the Kalman filters, which are the most used in road traffic flowengineering, are established in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approaches. Thethree other contributions concern the problem of traffic flow control. At first, the focus is on the isolatedramp metering using an algorithm based on the high order sliding mode control. The second contributiondeals with the dynamic traffic routing problem based on the high order sliding mode control. Such controlstrategy is enriched by introducing the concept of integration, in the third contribution. Indeed, integratedcontrol consists of a combination of several traffic control algorithms. In this thesis the proposed approachcombines an algorithm of on-ramp control with a dynamic traffic routing control. The obtained results arevalidated via numerical simulations. The validated results of the proposed isolated ramp metering controlare compared with the most used ramp metering strategy : ALINEA. Finally, the last contributiontreats the coordination problems. The objective is to coordinate several ramps which cooperate andchange information in order to optimize the highway traffic flow and reduce the total travel time in theapplied area. All these contributions were validated using real data mostly from French freeways. Theobtained results show substantial gains in term of performances such as travel time, energetic consumptiondecreasing, as well as the increasing in the mean speed. These results allow to consider several furtherworks in order to provide more interesting and efficient solutions in the ITS field.