L'informatique en nuage révolutionne complètement la façon de gérer les ressources. Grâce à l'élasticité, les ressources peuvent être provisionnées en quelques minutes pour satisfaire un niveau de qualité de service (QdS) formalisé par un accord de niveau de service (SLA) entre les différents acteurs du nuage. Le principal défi des fournisseurs de services est de maintenir la satisfaction de leurs consommateurs tout en minimisant le coût de ces services. Du point de vue SaaS, ce défi peut être résolu d'une manière ad-hoc par l'allocation/-libération des ressources selon un ensemble de règles prédéfinies avec Amazon Auto Scaling par exemple. Cependant, implémenter finement ces règles d'élasticité n'est pas une tâche triviale. D'une part, la difficulté de profiler la performance d'un service compromet la précision de la planification des ressources. D'autre part, plusieurs paramètres doivent être pris en compte, tels que la multiplication des types de ressources, le temps non-négligeable d'initialisation de ressource et le modèle de facturation IaaS. Cette thèse propose une solution complète pour la gestion des contrats de service du nuage. Nous introduisons CSLA (Cloud ServiceLevel Agreement), un langage dédié à la définition de contrat de service en nuage. Il adresse finement les violations SLA via la dégradation fonctionnelle/QdS et des modèles de pénalité avancés. Nous proposons, ensuite, HybridScale un framework de dimensionnement automatique dirigé par les SLA. Il implémente l'élasticité de façon hybride : gestion réactive-proactive, dimensionnement vertical horizontalet multi-couches (application-infrastructure). Notre solution est validée expérimentalement sur Amazon EC2.

Les services numériques sont utilisés pour concevoir des applications reparties en abstrayant des logiciels et ressources virtuelles. La relation entre les services est définie par des accords au niveau de service (SLA) qui décrivent la qualité de service (QoS). Dans ce contexte, le défi est de gérer l'exécution des services en respectant la QoS. En premier lieu, ces services s'exécutent sur des environnements dynamiques et distribués. Ensuite, des buts de haut-niveau tels que la QoS et le prix de service doivent être traduits afin de configurer le système. Cette thèse propose une solution autonome pour gérer l'exécution des services sur des infrastructures distribuées. Plus précisément, l'exécution des services vise à garantir la QoS ainsi que l'augmentation du gain du fournisseur. Cette thèse décrit la conception et la mise en oeuvre du canevas Qu4DS qui supporte le cycle de vie des SLA. De plus, Qu4DS offre un support de haut-niveau pour des développeurs de services. Les résultats expérimentaux sur la grille Grid'5000 valident la contribution de cette thèse.

Le Cloud Computing est en plein essor, grace a ses divers avantages, telsl'elasticite, le cout, ou encore son importante exibilite dans le developpementd'applications. Il demeure cependant des problemes en suspens, lies auxperformances, a la disponibilite, la fiabilite, ou encore la securite. De nombreusesetudes se focalisent sur la fiabilite et les performance dans les servicesdu Cloud, qui sont les points critiques pour le client. On retrouve parmicelles-ci plusieurs themes emergents, allant de l'ordonnancement de tachesau placement de donnees et leur replication, en passant par la tolerance auxfautes adaptative ou a la demande, et l'elaboration de nouveaux modeles defautes.Les outils actuels evaluant la fiabilite des services du Cloud se basent surdes parametres simplifies. Ils ne permettent pas d'analyser les performancesou de comparer l'efficacite des solutions proposees. Cette these aborde precisement ce probleme en proposant un modele d'environnement complet detest destine a evaluer la fiabilite et les performances des services de CloudComputing. La creation d'outils de tests destines a l'evaluation de la fiabiliteet des performances des services du Cloud pose de nombreux defis, en raisonde la grande quantite et de la complexite des donnees traitees par ce genrede services. Les trois principaux modeles de Cloud Computing sont respectivement:Infrastructure en tant que Service (IaaS), Plate-forme en tant queService (PaaS) et Logiciel en tant que Service (SaaS).Dans le cadre de cettethese, nous nous concentrons sur le modele PaaS. Il permet aux systemesd'exploitation ou aux intergiciels d'etre accessibles via une connexion internet.Nous introduisons une architecture de test generique, qui sera utiliseepar la suite lors de la creation d'outils de tests, destines a l'evaluation de lafiabilite et de la performance. / Cloud computing models are attractive because of various benefits such asscalability, cost and exibility to develop new software applications. However,availability, reliability, performance and security challenges are still not fullyaddressed. Dependability is an important issue for the customers of cloudcomputing who want to have guarantees in terms of reliability and availability.Many studies investigated the dependability and performance of cloud services,ranging from job scheduling to data placement and replication, adaptiveand on-demand fault-tolerance to new fault-tolerance models. However, thead-hoc and overly simplified settings used to evaluate most cloud service fault toleranceand performance improvement solutions pose significant challengesto the analysis and comparison of the effectiveness of these solutions.This thesis precisely addresses this problem and presents a benchmarkingapproach for evaluating the dependability and performance of cloud services.Designing of dependability and performance benchmarks for a cloud serviceis a particular challenge because of high complexity and the large amount ofdata processed by such service. Infrastructure as a Service (IaaS), Platform asa Service (PaaS) and Software as a Service (SaaS) are the three well definedmodels of cloud computing. In this thesis, we will focus on the PaaS modelof cloud computing. PaaS model enables operating systems and middlewareservices to be delivered from a managed source over a network. We introduce ageneric benchmarking architecture which is further used to build dependabilityand performance benchmarks for PaaS model of cloud services.

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.

L’Institut National des Produits Chimiques de l’Académie des Sciences du Vietnam (INPC) développe depuis plusieurs années une activité autour de la recherche de nouveaux médicaments issus de la biodiversité. Le développement d’un nouveau médicament prend de l’ordre d’une dizaine d’années et passe par plusieurs phases. Dans la phase de découverte, l’activité des composés chimiques sur une cible biologique est mesurée afin de mettre en évidence une action inhibitrice. Le développement d’approches in silico pour le criblage virtuel des composés chimiques est une alternative aux approches classiques in vitro beaucoup plus coûteuses à mettre en œuvre. L’utilisation de la grille a été identifiée comme une voie économiquement prometteuse pour accompagner la recherche de nouveaux médicaments au Vietnam. En effet, le développement de nouvelles stratégies basées sur l’utilisation de plates-formes de soumission de tâches (DIRAC, HTCaaS) a permis d’améliorer considérablement le taux de succès et le confort des utilisateurs, ouvrant la voie à une démocratisation de la grille.Dans ce contexte, l’objectif poursuivi dans le cadre de cette thèse est d’étudier dans quelle mesure des plates-formes multidisciplinaires pouvaient répondre aux besoins des chimistes de l’INPC. Le travail s’est concentré sur les modalités d’un partage équitable d’une plate-forme de soumission de tâches sur la grille par une ou plusieurs communautés d’utilisateurs. L’ordonnancement des tâches sur un serveur commun doit permettre que les différents groupes aient une expérience positive et comparable. Sur les infrastructures de grille EGEE et EGI en Europe , on peut distinguer deux grandes catégories d’utilisateurs : les utilisateurs « normaux » qui vont solliciter les ressources pour des tâches requérant typiquement de quelques dizaines à quelques centaines d’heures de calcul, et les « gros » utilisateurs qui vont lancer des grandes productions nécessitant le traitement de plusieurs milliers de tâches pendant des dizaines, voire des centaines de milliers d’heures de calcul. Les stratégies d’ordonnancement déployées aujourd’hui sur les plates-formes comme DIRAC ou HTCaaS ne permettent pas de servir de façon optimale et simultanée ces deux familles d’utilisateurs.Le manuscrit présente une évaluation par simulation des performances de plusieurs stratégies d’ordonnancement des tâches d’une plate-forme soumettant des jobs pilotes. L’outil SimGrid a permis de simuler l’infrastructure de grille régionale déployée en Auvergne à partir de traces archivées de son utilisation. Après évaluation des performances de plusieurs politiques d’ordonnancement tirées de la littérature, une nouvelle politique a été proposée dans laquelle les utilisateurs normaux et les très gros utilisateurs sont gérés de façon indépendante. Grâce à cette politique, le ralentissement expérimenté par les très gros utilisateurs est réduit significativement sans pénaliser excessivement les utilisateurs normaux. L’étude a été étendue à une fédération de clouds utilisant les mêmes ressources et arrive aux mêmes conclusions. Les performances des politiques d’ordonnancement ont ensuite été évaluées sur des environnements de production, à savoir l’infrastructure de grille européenne EGI et l’infrastructure nationale de supercalculateurs de la Corée du Sud. Un serveur DIRAC a été adossé aux ressources de l’organisation virtuelle biomédicale d’EGI pour étudier les ralentissements observés par les utilisateurs de ce serveur. Pareillement, les ralentissements expérimentés par les utilisateurs de la plate-forme HTCaaS au KISTI ont été observés en excellent accord avec les résultats de simulation avec SimGrid.Ces travaux confirment la faisabilité et l’intérêt d’une plate-forme unique au Vietnam au service des communautés scientifiques consommatrices des ressources académiques de grille et de cloud, notamment pour la recherche de nouveaux médicaments. / Virtual Screening (VS) is a computational technique used in the drug discovery process to select the most promising candidate drugs for in vitro testing from millions of chemical compounds. This method can offer an efficient alternative to reduce the cost of drug discovery and platform. The Natural Products Chemistry Institute of the Academy of Sciences of Vietnam (INPC) collects samples from local biodiversity and determines the 3D structure of single molecules. Their challenge is to set up a virtual screening platform on grid computing for their chemists to process their data. However, as the number of users who might have a wide range of virtual screening applications (in terms of the number of tasks and execution time) increases with limited available computing resources, it becomes crucial to devise an effective scheduling policy that can ensure a certain degree of fairness, user satisfaction and overall system throughput. In this context, the thesis focuses on an effective scheduling policy for the virtual screening workflow where multiple users with varying numbers of tasks are actively sharing a common system infrastructure. We have researched in theory and proposed some candidate policies. With the simulation results and the experimentation results in real system, we proposed the best policy for the fairness between users, which can be applied to INPC virtual screening platform.

Les infrastructures de cloud fournissent une grande variété de ressources de calcul à la demande avec différents compromis coût-performance. Cela donne aux utilisateurs des nombreuses opportunités pour exécuter leurs applications ayant des besoins complexes en ressources, à partir d’un grand nombre de serveurs avec des interconnexions à faible latence jusqu’à des dispositifs spécialisés comme des GPUs et des FPGAs. Les besoins des utilisateurs concernant l’exécution de leurs applications peuvent varier entre une exécution la plus rapide possible, la plus chère ou un compromis entre les deux. Cependant, le choix du nombre et du type des ressources à utiliser pour obtenir le compromis coût-performance que les utilisateurs exigent constitue un défi majeur. Cette thèse propose trois contributions avec l’objectif de fournir des bons compromis coût-performance pour l’exécution des applications sur des plates-formes hétérogènes. Elles suivent deux directions : un bon usage des ressources et un bon choix des ressources. Nous proposons comme première contribution une méthode de partage pour des accélérateurs de type FPGA dans l’objectif de maximiser leur utilisation. Dans une seconde contribution, nous proposons des méthodes de profilage pour la modélisation de la demande en ressources des applications. Enfin, nous démontrons comment ces technologies peuvent être intégrées dans une plate-forme de cloud hétérogène. / Cloud infrastructures provide on-demand access to a large variety of computing devices with different performance and cost. This creates many opportunities for cloud users to run applications having complex resource requirements, starting from large numbers of servers with low-latency interconnects, to specialized devices such as GPUs and FPGAs. User expectations regarding the execution of applications may vary between the fastest possible execution, the cheapest execution or any trade-off between the two extremes. However, enabling cloud users to easily make performance-cost trade-offs is not a trivial exercise and choosing the right amount and type of resources to run applications accordingto user expectations is very difficult. This thesis proposes three contributions to enable performance-cost trade-offs for application execution in heterogeneous clouds by following two directions: make good use of resources and make good choice of resources. We propose as a first contribution a method to share FPGA-based accelerators in cloud infrastructures having the objective to improve their utilization. As a second contribution we propose profiling methods to automate the selection of heterogeneous resources for executing applications under user objectives. Finally, we demonstrate how these technologies can be implemented and exploited in heterogeneous cloud platforms.

L’informatique en nuage, au travers de son modèle en couche et de l’accès à ses services à la demande, a bouleversé la façon de gérer les infrastructures (IaaS) et la manière de produire les logiciels (SaaS). Grâce à l’élasticité de l’infrastructure, la quantité de ressource peut être ajustée automatiquement en fonction de la demande afin de satisfaire un certain niveau de qualité de service (QoS) aux clients tout en minimisant les coûts d’exploitation sous-jacents. Le modèle d’élasticité actuel qui consiste à ajuster les ressources IaaS au travers de services de dimensionnement automatique basiques montre ses limites en termes de réactivité et de granularité d’adaptation. De plus, bien qu’étant une caractéristique cruciale de l’informatique en nuage, l’élasticité est à ce jour pauvrement outillée empêchant ainsi les différents acteurs du Cloud de jouir pleinement de ses bienfaits. Dans ce travail de thèse, nous proposons d’étendre leconcept d’élasticité aux couches hautes du nuage, et plus précisément au niveau du SaaS. Nous présentons ainsi le nouveau concept d’élasticité logicielle que nous définissons comme la capacité d’un logiciel à s’adapter, idéalement de manière autonome, pour répondre aux changements de la demande et/ou aux limitations de l’élasticité des ressources de l’infrastructure. Il s’agit alors d’envisager l’élasticité de manière transverse et multi-couche en considérant l’adaptation des ressources Cloud au sens large. Pour ce faire, nous présentons un modèle pour la gestion autonome de l’élasticité multi-couche et le Framework ElaStuff associé. Dans le but d’outiller et d’industrialiser le processus de gestion de l’élasticité, nous proposons l’outil de surveillance perCEPtion basé sur le traitement des événements complexes et permettant à l’administrateur de mettre en place une observation avancée du système Cloud. De plus, un langage dédié à l’élasticité multi-couche nommé ElaScript est proposé pour exprimer simplement et efficacement des plans de reconfiguration orchestrant les actions d’élasticité de différents niveaux. Enfin, notre proposition d’étendre l’élasticité aux couches hautes du Cloud, et plus particulièrement au niveau SaaS, est validée expérimentalement selon plusieurs points devue (QoS, énergie, réactivité et précision du passage à l’échelle,etc.). / Cloud computing, through its layered model and access to its on-demand services, has changed the way of managing the infrastructures (IaaS) and how to produce software (SaaS). With the advent of IaaS elasticity, the amount of resources can be automatically adjusted according to the demand to satisfy a certain level of quality of service (QoS) to customers while minimizing underlying operating costs. The current elasticity model is based on adjusting the IaaS resources through basic autoscaling services, which reaches to its limit in terms of responsiveness and adaptation granularity. Although it is an essential feature for Cloud computing, elasticity remains poorly equipped which prevents the various actors of the Cloud to really enjoy its benefits. In this thesis, we propose to extend the concept of elasticity to higher layers of the cloud, and more precisely to the SaaS level. Then, we present the new concept of software elasticity by defining the ability of the software to adapt, ideally in an autonomous way, to cope with workload changes and/or limitations of IaaS elasticity. This predicament brings the consideration of Cloud elasticity in a multi-layer way through the adaptation of all kind of Cloud resources. To this end, we present a model for the autonomic management of multi-layer elasticity and the associated framework ElaStuff. In order to equip and industrialize the elasticity management process, we propose the perCEPtion monitoring tool, based on complex event processing, which enables the administrators to set up an advanced observation of the Cloud system. In addition, we propose a domain specific language (DSL) for the multi-layer elasticity, called ElaScript, which allows to simply and effectively express reconfiguration plans orchestrating the different levels of elasticity actions. Finally, our proposal to extend the Cloud elasticity to higher layers, particularly to SaaS,is validated experimentally from several perspectives (QoS,energy, responsiveness and accuracy of the scaling, etc.).

L'informatique en nuage (cloud computing) est un paradigme émergent qui révolutionne l'utilisation et la commercialisation des services informatiques. De nos jours, l'impact socio-économique de l'informatique en nuage et plus particulièrement des services de PaaS (plate-forme en tant que service) devient essentiel, puisque le nombre d'utilisateurs et de fournisseurs des cloud PaaS est en pleine croissance. L'objectif principal des fournisseurs de cloud PaaS est de générer le maximum de profit des services qu'ils fournissent. Cela les oblige à faire face à un certain nombre de défis, tels que la gestion efficace des ressources sous-jacentes et la satisfaction des SLAs (contrat de service) des applications hébergées. Dans cette thèse, nous considérons un environnement PaaS hybride de cloud bursting, où le fournisseur PaaS possède un nombre limité de ressources privées et a la possibilité de louer des ressources publiques. Ce choix permet au fournisseur PaaS d'avoir un contrôle complet sur les services hébergés dans les ressources privées et de profiter de ressources publiques pour gérer les périodes de pointe. De plus, nous proposons une solution rentable pour gérer un tel système PaaS sous des contraintes de SLA. Nous définissons une politique d'optimisation de profit qui, à chaque requête d'un nouveau client, évalue le coût d'hébergement de son application en utilisant les ressources publiques et privées et choisit l'option qui génère le plus de profit. Pendant les périodes de pointe la politique considère deux autres options. La première option consiste à emprunter quelques ressources aux applications en cours d'exécution tout en considérant le paiement de pénalités si leur qualité de service est affectée. La seconde option consiste à attendre que des ressources privées soient libérés tout en considérant le paiement de pénalités si la qualité de service de la nouvelle application est affectée. En outre, nous avons conçu et mis en œuvre une architecture de cloud PaaS, appelée Meryn, qui intègre la politique d'optimisation proposée, supporte le cloud bursting et héberge des applications du type batch et MapReduce. Les résultats de notre évaluation montrent l'efficacité de notre approche dans l'optimisation du profit du fournisseur. En effet, comparée à une approche de base, notre approche fournit jusqu'à 11.59 % et 9.02 % plus de profits pour le fournisseur dans respectivement les simulations et les expériences. / Cloud computing is an emerging paradigm revolutionizing the use and marketing of information technology. As the number of cloud users and providers grows, the socio-economical impact of cloud solutions and particularly PaaS (platform as a service) solutions is becoming increasingly critical. The main objective of PaaS providers is to generate the maximum profit from the services they provide. This requires them to face a number of challenges such as efficiently managing the underlying resources and satisfying the SLAs of the hosted applications. This thesis considers a cloud-bursting PaaS environment where the PaaS provider owns a limited number of private resources and is able to rent public cloud resources, when needed. This environment enables the PaaS provider to have full control over services hosted on the private cloud and to take advantage of public clouds for managing peak periods. In this context, we propose a profit-efficient solution for managing the cloud-bursting PaaS system under SLA constraints. We define a profit optimization policy that, after each client request, evaluates the cost of hosting the application using public and private resources and chooses the option that generates the highest profit. During peak periods the optimization policy considers two more options. The first option is to take some resources from running applications, taking into account the payment of penalties if their promised quality of service is affected. The second option is to wait until private resources become available, taking into account the payment of penalties if the promised quality of service of the new application is affected. Furthermore we designed and implemented an open cloud-bursting PaaS system, called Meryn, which integrates the proposed optimization policy and provides support for batch and MapReduce applications. The results of our evaluation show the effectiveness of our approach in optimizing the provider profit. Indeed, compared to a basic approach, our approach provides up to 11.59% and 9.02% more provider profit in, respectively, simulations and experiments.

Malgré les avantages économiques de l’informatique en nuage (ou cloud computing) pour les entreprises et ses multiples applications envisagées, il subsiste encore des obstacles pour son adoption à grande échelle. La sécurité des données sauvegardées et traitées dans le nuage arrive en tête des préoccupations des décideurs des directions des systèmes d'information. De ce fait, l'objectif principal de nos travaux de recherche lors de cette thèse de doctorat est de poser des bases solides pour une utilisation sûre et sécurisée du nuage. Dans un premier lieu, l’externalisation des processus métiers vers le nuage permet aux entreprises de réduire les couts d’investissement et de maitriser les couts d’exploitation de leurs systèmes d’information ; Elle permet aussi de promouvoir la réutilisation des parties (ou fragments) de ses processus métiers en tant que service cloud, éventuellement par des concurrents directs, afin de faciliter le développement de nouvelles applications orientés services ‘SOA’, ainsi la collaboration à l’échelle du nuage. Néanmoins, le fait de révéler la provenance d’un fragment réutilisé est considérée comme une brèche dans la vie privée et risque d’être dommageable pour l’entreprise propriétaire de ce fragment. Les techniques d’anonymisation des données ont fait leurs preuves dans le domaine des bases de données. Notre principale contribution dans cette partie est la proposition d’un protocole basée sur l’anonymisation des fragments de processus métiers afin de garantir à la fois, la vie privée de leurs propriétaires et la disponibilité de ces fragments pouvant être réutilisés dans le nuage. Les systèmes d’authentification biométriques permettent une authentification des individus avec une garantit suffisante. Néanmoins, le besoin en ressources informatiques ‘calcul et stockage’ de ces systèmes et le manque de compétences au sein des organismes freinent considérablement leurs utilisations à grande échelle. Le nuage offre la possibilité d’externaliser à la fois le calcul et le stockage des données biométriques à moindre cout et de proposer une authentification biométrique en tant que service. Aussi, l’élasticité du nuage permet de répondre aux pics des demandes d’authentifications aux heures de pointes. Cependant, des problèmes de sécurité et de confidentialité des données biométriques sensibles se posent, et par conséquent doivent être traité afin de convaincre les institutions et organismes à utiliser des fragments externes d'authentification biométriques dans leurs processus métiers. Notre principale contribution dans cette partie est un protocole léger ‘coté client’ pour une externalisation (sur un server distant) de la comparaison des données biométriques sans révéler des informations qui faciliteraient une usurpation d’identité par des adversaires. Le protocole utilise une cryptographie légère basée sur des algorithmes de hachage et la méthode de 'groupe de tests combinatoires', permettant une comparaison approximative entre deux données biométriques. Dans la dernière partie, nous avons proposé un protocole sécurisé permettant la mutualisation d’un Hyperviseur (Outil permettant la corrélation et la gestion des événements issus du SI) hébergé dans le nuage entre plusieurs utilisateurs. La solution proposée utilise à la fois, le chiffrement homomorphique et la réécriture de règles de corrélation afin de garantir la confidentialité les évènements provenant des SI des différents utilisateurs. Cette thèse a été réalisée à l'Université Paris Descartes (groupe de recherche diNo du LIPADE) avec le soutien de la société SOMONE et l'ANRT dans le cadre d'une convention CIFRE. / Cloud computing has become one of the fastest growing segments of the IT industry. In such open distributed computing environments, security is of paramount concern. This thesis aims at developing protocols and techniques for private and reliable outsourcing of design and compute-intensive tasks on cloud computing infrastructures. The thesis enables clients with limited processing capabilities to use the dynamic, cost-effective and powerful cloud computing resources, while having guarantees that their confidential data and services, and the results of their computations, will not be compromised by untrusted cloud service providers. The thesis contributes to the general area of cloud computing security by working in three directions. First, the design by selection is a new capability that permits the design of business processes by reusing some fragments in the cloud. For this purpose, we propose an anonymization-based protocol to secure the design of business processes by hiding the provenance of reused fragments. Second, we study two di_erent cases of fragments' sharing : biometric authentication and complex event processing. For this purpose, we propose techniques where the client would only do work which is linear in the size of its inputs, and the cloud bears all of the super-linear computational burden. Moreover, the cloud computational burden would have the same time complexity as the best known solution to the problem being outsourced. This prevents achieving secure outsourcing by placing a huge additional overhead on the cloud servers. This thesis has been carried out in Université Paris Descartes (LIPADE - diNo research group) and in collaboration with SOMONE under a Cifre contract. The convergence of the research fields of those teams led to the development of this manuscrit.

L'informatique multi-nuages s'est imposée comme un paradigme de choix pour créer des applications distribuées à large échelle s'exécutant à des emplacements géographiques ré- partis. L'informatique multi-nuages consiste en l'utilisation de multiples environnements de nuages indépendants qui ne nécessitent pas d'accord a priori entre les fournisseurs de nuage ou un tiers. Toutefois, ces applications conçues pour un environnement multi-nuages doivent faire face à de véritables défis en terme d'architecture, de modèle et de technologies. L'utilisation de l'informatique multi-nuages se heurte à l'hétérogénéité et à la complexité des offres de nuage. Ainsi, l'informatique multi-nuages doit faire face aux défis de la portabilité, de l'approvisionnement, de l'élasticité et de la haute disponibilité que nous identifions dans cette thèse. Dans ce travail de thèse, nous proposons un modèle d'applications nommé soCloud qui adresse ces quatre défis. C'est un modèle basé sur le standard SCA du consortium OASIS pour concevoir de manière simple et cohérente des applications distribuées à large échelle pour un environnement multi-nuages. Un nouveau langage dédié d'élasticité a été proposé pour exprimer efficacement l'élasticité d'applications multi-nuages par l'abstraction. Nous proposons aussi une plateforme multi-nuages soCloud conçue pour déployer, exécuter et gérer des applications réparties à travers plusieurs nuages. Le modèle d'applications soCloud a été utilisé pour la mise en œuvre de trois applications distribuées déployées dans un environnement multi-nuages. Quant à la plateforme soCloud, elle a été implantée, déployée et expérimentée sur dix nuages : Windows Azure, DELL KACE, Amazon EC2, CloudBees, OpenShift, dotCloud, Jelastic, Heroku, Appfog et Eucalyptus. Ces expériences sont utilisées pour valider la nouveauté des solutions approtées. Grâce à notre contribution, nous visons à offrir un moyen simple et efficace pour concevoir, déployer, exécuter et gérer des applications distribuées pour des environnements multi- nuages en proposant un modèle et une plateforme.