Afin de profiter des progrès des technologies de l'information et de la communication, les infrastructures critiques se reposent de plus en plus sur des systèmes d'information complexes et se sont largement connectées à des réseaux publics, dont l'Internet. Ces interconnexions rendent les infrastructures interdépendantes et les exposent à l'ensemble des vulnérabilités des systèmes informatiques. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons un ensemble d'outils de génération de topologies, de simulation des propagations des défaillances et de détection des pannes pour améliorer la compréhension de ces interdépendances et lutter contre les phénomènes de propagation des défaillances résultants. Le générateur de topologies proposé définit un algorithme de génération de graphes topologiques réalistes et adaptées aux études des interdépendances en générant plusieurs modèles d'infrastructure à partir d'une base commune, facilitant ainsi l'interconnexion des différents réseaux. Le simulateur des propagations des défaillances utilise les modèles épidémiologiques. Ces modèles ont été adaptés afin de prendre en compte les principaux facteurs qui influent les propagations des défaillances dans les réseaux de télécommunications comme les différents temporisateurs des protocoles de routage et la taille des tables de routage. Enfin, notre dernière contribution est la mise en œuvre d'un logiciel permettant de détecter des pannes dans un environnement hétérogène et distribué en réutilisant les outils de supervision existants. Cet outil offre des moyens pour assurer le contrôle d'accès aux informations lorsque l'environnement est constitué de plusieurs réseaux

De trop nombreux évènements survenus la décennie passée illustrent la gravité et l’étendue des impacts auxquels les territoires peuvent être confrontés. L'atteinte aux infrastructures critiques peut induire de très nombreux dysfonctionnements en cascade pouvant plonger ce territoire et sa société dans une crise de grande ampleur. Les interdépendances entre ces activités essentielles et celles avec la population accentuent leur fragilité. Afin d'évaluer les impacts directs et indirects d'une perturbation majeure, la méthodologie développée étudie la problématique sous un angle multisectoriel répondant ainsi à une prise en compte de la complexité des territoires. Dans un premier temps, le territoire via ses activités essentielles et sa population est modélisé en s'appuyant sur les liens d'interdépendance existants. Sur la base d'un évènement initial donné, la méthode identifie les scénarios de propagation possibles et leurs conséquences sur les "usagers" concernés par la délivrance des services touchés. Cette simulation permet ainsi d'apprécier la résilience systémique des enjeux du territoire. Basé sur une approche systémique et spatiale, ce travail a pour objectif de fournir une aide à la décision à la planification des mesures de continuité et de rétablissement d'activité ou à la mise en place de mesures de traitement des risques. / Too many dramatic events occurred over the last ten years have demonstrated the severity and extent of impacts that territories may be confronted with. Damages to critical infrastructures may have a variety of downfall disturbing effects, which can lead territories and society into a huge crisis. Interdependency between these essential activities on the one hand, and between these activities and the population on the other hand, increases their vulnerability. This thesis presents a methodology to better assess direct and indirect impacts of a major disturbance. The issue is addressed from a multi-activity perspective, to take into account territories complexity.In the first stage, a territory is modeled using existing interdependency links between essential activities and the population. The methodology then identifies, based on a defined initial event, possible propagation scenarios and their consequences on services “users”. Finally, this simulation gives an assessment of the territory stakes resilience. This works provides a decision-making tool for the development of activity continuity plans, or risk assessment and mitigation policies.

Les travaux de cette thèse portent sur la sécurisation des infrastructures critiques. Celles-ci sont constituées de l'ensemble des grands réseaux indispensables au bon fonctionnement d'une société. Ce travail s'attache particulièrement aux réseaux électriques et de télécommunications associés. Les interdépendances entre ces derniers amènent à l'apparition de nouvelles vulnérabilités. Pour progresser dans la compréhension de ces vulnérabilités afin de les réduire, deux approches complémentaires ont été explorées. La première est la création d'un outil de simulation comportementale pour systèmes multiinfrastructures. La seconde est la proposition d'une modélisation multi-infrastructures inspirée par la théorie des réseaux complexes. Grâce à cette modélisation, diverses études, en particulier sur l'évaluation de l'influence du réseau de communication sur l'impact des pannes généralisées dans les réseaux électriques ont été réalisées.

Au vu de l'utilisation croissante des technologies de l'information et de la communication dans les réseaux électriques, il est indispensable d'étudier l'étroite liaison entre ces infrastructures et d'avoir une vision intégrée du système couplé. Cette thèse porte ainsi sur la modélisation des systèmes multi-infrastructures. Cela inclut les interdépendances et les trajectoires de défaillances de type modes communs, aggravations et cascades. Il est en effet nécessaire d'identifier les points de faiblesse qui peuvent déclencher une ou de multiples défaillance(s), se succéder en cascade au travers de ces infrastructures liées et ainsi entrainer des défaillances inattendues et de plus en plus graves dans des autres infrastructures. Dans cette optique, différents modèles basés sur la théorie des Réseaux Complexes sont développés afin d'identifier les composants les plus importantes, et pourtant critiques, dans le système interconnecté. Un des principaux verrous scientifiques levé dans cette thèse est relatif au dé-veloppement d'un modèle mathématique " unifié " afin de représenter les comportements des multiples infrastructures non-homogènes qui ont des interdépendances asymétriques.

Au vu de l’utilisation croissante des technologies de l’information et de la communication dans les réseaux électriques, il est indispensable d’étudier l’étroite liaison entre ces infrastructures et d’avoir une vision intégrée du système couplé. Cette thèse porte ainsi sur la modélisation des systèmes multi-infrastructures. Cela inclut les interdépendances et les trajectoires de défaillances de type modes communs, aggravations et cascades. Il est en effet nécessaire d’identifier les points de faiblesse qui peuvent déclencher une ou de multiples défaillance(s), se succéder en cascade au travers de ces infrastructures liées et ainsi entrainer des défaillances inattendues et de plus en plus graves dans des autres infrastructures. Dans cette optique, différents modèles basés sur la théorie des Réseaux Complexes sont développés afin d’identifier les composants les plus importantes, et pourtant critiques, dans le système interconnecté. Un des principaux verrous scientifiques levé dans cette thèse est relatif au développement d'un modèle mathématique « unifié » afin de représenter les comportements des multiples infrastructures non-homogènes qui ont des interdépendances asymétriques. / In view of the increasing use of Information and Communication Technol-ogies in power systems, it is essential to study the interdependencies between these coupled heterogeneous systems. This thesis focuses on the modeling of multi- infrastructure systems. This includes interdependencies and the three major failures families: common mode, escalat-ing and cascading. It is indeed necessary to identify the weaknesses that can trigger one or multiple failure(s) and cascade through these interdependent infrastructures, causing unex-pected and increasingly more serious failures to other infrastructures. In this context, different approaches, based on the theory of Complex Networks, are developed to identify the most critical components in the coupled heterogeneous system. One of the major scientific barriers addressed in this thesis is the development of a unified mathematical model to represent the behavior.