Tout comme l'indique Whorf, nous analysons le monde à l'intérieur du cadre sémantique de notre langue maternelle. Il en va de même pour la résolution de problèmes à l'aide de langages de programmation. Les possibilités offertes par un langage et sa syntaxe façonnent notre conception du domaine du problème. Ainsi, si la langue forme notre pensée, les mots qui la composent ne sont parfois pas suffisants pour exprimer toute la richesse de nos idées. Par exemple, les spécialistes de domaines particuliers utilisent souvent un jargon. Pour s'en convaincre, il suffit d'écouter la conversation de deux professionnels d'un domaine qui nous est inconnu. Nous constatons qu'ils ne parlent pas tout à fait la même langue que nous. Ils s'échangent des idées et discutent de concepts en utilisant des mots et des expressions qui semblent étranges. Ainsi, les experts d'un même domaine développent leur propre jargon i.e. un langage spécifique à leur domaine d'affaire. Cette nouvelle langue leur permet de communiquer leur pensée de façon rapide et précise sans s'encombrer des détails et des lacunes de la langue « hôte ». Dans le présent travail, nous posons un regard sur les constructions linguistiques permettant la remise en valeur de la construction de langages spécifiques à un domaine d'affaire (DSL) : système de types dynamiques, métaprogrammation et éléments syntaxiques divers. Nous réalisons un survol des DSLs. Que sont-ils? Quand, comment et pourquoi les construisons-nous? Nous voyons aussi quelques patrons de conception de DSLs. Finalement, nous appliquons la théorie exposée à un problème réel. Nous montrons les avantages apportés par l'élaboration et l'utilisation de DSLs dans le cadre du développement de logiciels. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Langages dynamiques, DSL, Métaprogrammation, Groovy.

L'utilisation d'un outil d'aide à la correction peut contribuer à faciliter et à accélérer la correction de travaux pratiques de programmation. Au fil des ans, plusieurs logiciels ont été développés à cette fin, mais souffraient souvent d'un manque de flexibilité et étaient limités à un seul langage cible. Face à cette situation, l'outil Oto, développé à l'UQAM en langage Ruby, se voulait générique et extensible, pouvant théoriquement appliquer n'importe quel test à n'importe quel travail pratique. Toutefois, l'utilisation d'Oto en situation réelle a permis de constater que l'outil souffrait de certains défauts susceptibles de nuire à son utilisation à grande échelle, notamment en raison du manque de flexibilité de ses scripts de correction et de ses performances relativement faibles. Dans ce mémoire, nous présentons les modifications que nous avons apportées à Oto pour en améliorer la flexibilité et les performances. D'abord, nous avons analysé l'outil pour en comprendre le fonctionnement et en localiser les faiblesses, qui provenaient principalement de choix architecturaux de coordination des tâches de correction. Nous nous sommes ensuite attardés sur les caractéristiques et les capacités qui devraient être offertes par Oto. Notre solution est passée par le remplacement du mécanisme de scripts Oto par un langage spécifique au domaine de type interne (internal DSL) basé sur Ruby. Au meilleur de nos connaissances, nous sommes les premiers à avoir eu recours à une telle approche dans le cadre d'un outil d'aide à la correction. Les résultats que nous avons obtenus avec le DSL Oto sont venus confirmer une hausse considérable de la flexibilité et une amélioration des performances de l'outil, particulièrement pour les scripts de correction ayant recours à un nombre élevé de courts tests et aux corrections intra-groupes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Programmation, Correction automatisée, Outils d'aide à la correction, Oto, Ruby, Langages spécifiques au domaine, DSL.

Développer des applications réseaux pour des routeurs programmables basés sur les Network Processors (NPs) implique l'utilisation de langages de bas-niveau et d'outils propriétaires fortement dépendants des architectures matérielles sous-jacentes. Le code source, généralement écrit en langage assembleur, n'est pas facile à écrire et cause des problèmes de maintenance. Les applications résultantes sont également difficiles à déboguer. Dans ce mémoire nous proposons NETLANG, un nouveau langage de programmation de haut-niveau dédié aux NPs. De plus d'être un langage simple et élégant, de réduire les coûts de développement et de la maintenance, et d'améliorer la réutilisation du code, NETLANG a pour objectif essentiel de décrire le comportement des paquets dans un NP. NETLANG est un langage qui permet de développer des applications de traitement de paquets. Il établit deux niveaux. Le premier niveau du langage offre une abstraction et une description du routeur à travers un pipeline de tables OpenFlow et des règles de forwarding ayant l'aptitude d'être modifiées dynamiquement et donc de permettre de changer le comportement du routeur à la volée. La sémantique du langage est inspirée du protocole OpenFlow qui a permis d'exprimer les principales tâches de traitement de paquets telles que le parsing, le lookup et la modification. Le langage est bâti en respectant le modèle des Software Defined Networks (SDNs) qui définit un nouveau plan de séparation entre le control plane et le data plane. Le deuxième niveau de NETLANG est traduit en matériel et permet l'adaptabilité du langage à plusieurs plateformes. Des adaptateurs spécifiques à des plateformes différentes sont intégrés au compilateur de NETLANG et permettent de rendre le langage portable. En effet, nous avons utilisé deux environnements pour l'implémentation de NETLANG ; le NP4 d'EZchip caractérisé par sa structure de TOPs (Task Optimized Processors) en pipeline et le NFP-3240 de Netronome connu pour son parallélisme et l'exploitation du multithreading. La validation de NETLANG s'est basée sur un ensemble d'applications réseau ayant des complexités et des domaines différents. A travers ce mémoire nous avons démontré qu'on est capable d'avoir aujourd'hui un langage pour les routeurs programmables. La sémantique d'OpenFlow, sur laquelle nous avons basé notre langage NETLANG, est suffisante et même pertinente en termes de description de comportement des paquets dans un NP. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : langages à domaine spécifique, réseaux programmables, processeurs de réseau.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le contexte général des réseaux logiciels, dits "Software-Defined Networking" (SDN). Ce paradigme récent est l'une des initiatives les plus notables pour rendre les réseaux actuels programmables ou, en d'autres termes, plus simple à configurer, à tester, à corriger et à faire évoluer. Dans un écosystème SDN, l'interface nord (Northbound API) est utilisée par l'administrateur réseaux pour définir ses politiques et programmer le plan de contrôle, elle représente donc un enjeu majeur. Idéalement, cette interface nord devrait permettre aux administrateurs de décrire, le plus simplement possible, des services réseaux et leurs interactions, plutôt que de spécifier comment et sur quels équipements physiques ils doivent être déployés. Des travaux existants montrent que cela peut être notamment réalisé grâce à des solutions de virtualisation de réseaux et des langages de programmation dédiés de haut niveau. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle interface nord qui, d'une part, exploiterait la virtualisation de réseau et, d'autre part, exposerait ses services sous la forme d'un langage de programmation dédié. Actuellement, plusieurs langages intégrant des solutions de virtualisation de réseau existent. Néanmoins, nous pensons que les modèles d'abstraction qu'ils utilisent pour construire des réseaux virtuels restent inappropriés pour assurer des critères de simplicité, modularité et flexibilité des topologies virtuelles et des programmes de contrôle. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau langage de contrôle de réseaux nommé AirNet. Ce dernier intègre un modèle d'abstraction dont la principale caractéristique est d'offrir une séparation nette entre les équipements de bordure (Edge) et de cœur de réseau (Fabric). Cette idée est bien connue et acceptée dans le domaine des architectures réseaux. L'originalité de notre contribution étant de faire remonter ce concept au niveau du plan de contrôle virtuel et non de le restreindre au seul plan physique. Ainsi, des frontières logiques entre les différents types de politiques existeront (fonctions de contrôle et de données vs. fonctions de transport), garantissant ainsi la modularité et la réutilisabilité de tout ou partie du programme de contrôle. De plus, dans l'approche proposée, la définition du réseau virtuel et des politiques peut être totalement dissociée de l'infrastructure physique cible, favorisant ainsi la portabilité des applications de contrôle. Une implémentation du langage AirNet a également été réalisée. Ce prototype inclut en particulier une bibliothèque des primitives et opérateurs du langage, ainsi qu'un hyperviseur qui assure la composition des politiques de contrôle sur un réseau virtuel, et leur transposition (mapping) sur l'infrastructure physique. Afin de s'appuyer sur des contrôleurs SDN existants, l'hyperviseur inclut des modules d'intégration des contrôleurs POX et RYU. Une validation expérimentale a été menée sur différents cas d'étude (filtrage, répartition de charge, authentification dynamique, limitation de bande passante, etc.) dont les résultats attestent de la faisabilité de la solution. Enfin, des mesures de performances ont montré que le surcoût apporté par cette nouvelle couche d'abstraction est parfaitement acceptable. / The work of this thesis falls within the general context of software-defined networking (SDN). This new paradigm is one of the most significant initiatives to enable networks programmability or, in other words, to make current networks easier to configure, test, debug and evolve. Within an SDN ecosystem, the Northbound interface is used by network administrators to define policies and to program the control plane, it thus represents a major challenge. Ideally, this northbound interface should allow administrators to describe, as simply as possible, network services and their interactions, rather than specifying how and on what physical device they need to be deployed. Current related works show that this can be partly achieved through virtualization solutions and high-level domain specific languages (DSL). The objective of this thesis is to propose a new Northbound interface which will, on the one hand, rely on network virtualization and, on the other hand, expose its services as a domain specific programming language. Currently, several languages that include network virtualization solutions exist. Nevertheless, we believe that the abstract models they are using to build virtual networks remain inadequate to ensure simplicity, modularity and flexibility of virtual topologies and control programs. In this context, we propose a new network control language named AirNet. Our language is built on top of an abstraction model whose main feature is to provide a clear separation between edge and core network devices. This concept is a well-known and accepted idea within the network designer community. The originality of our contribution is to lift up this concept at the virtual control plane, not limiting it solely at the physical plane. Thus, logical boundaries between different types of policies will exist (control and data functions vs. transport functions), ensuring modularity and reusability of the control program. Moreover, in the proposed approach, the definition of the virtual network and policies is totally dissociated from the target physical infrastructure, promoting the portability of control applications. An implementation of the AirNet language has also been done. This prototype includes in particular a library that implements the primitives and operators of the language, and a hypervisor that achieves the composition of the control policies on the virtual network, and their mapping on the physical infrastructure. In order to rely on existing SDN controllers, the hypervisor includes integration modules for the POX and RYU controllers. An experimental validation has been also conducted on different use cases (filtering, load balancing, dynamic authentication, bandwidth throttling, etc.), whose results demonstrate the feasibility of our solution. Finally, performance measurements have shown that the additional cost brought by this new abstraction layer is perfectly acceptable.