Le développement croissant des réseaux et en particulier l'Internet a considérablement développé l'écart entre les systèmes d'information hétérogènes. En faisant une analyse sur les études de l'interopérabilité des systèmes d'information hétérogènes, nous découvrons que tous les travaux dans ce domaine tendent à la résolution des problèmes de l'hétérogénéité sémantique. Le W3C (World Wide Web Consortium) propose des normes pour représenter la sémantique par l'ontologie. L'ontologie est en train de devenir un support incontournable pour l'interopérabilité des systèmes d'information et en particulier dans la sémantique. La structure de l'ontologie est une combinaison de concepts, propriétés et relations. Cette combinaison est aussi appelée un graphe sémantique. Plusieurs langages ont été développés dans le cadre du Web sémantique et la plupart de ces langages utilisent la syntaxe XML (eXtensible Meta Language). Les langages OWL (Ontology Web Language) et RDF (Resource Description Framework) sont les langages les plus importants du web sémantique, ils sont basés sur XML.Le RDF est la première norme du W3C pour l'enrichissement des ressources sur le Web avec des descriptions détaillées et il augmente la facilité de traitement automatique des ressources Web. Les descriptions peuvent être des caractéristiques des ressources, telles que l'auteur ou le contenu d'un site web. Ces descriptions sont des métadonnées. Enrichir le Web avec des métadonnées permet le développement de ce qu'on appelle le Web Sémantique. Le RDF est aussi utilisé pour représenter les graphes sémantiques correspondant à une modélisation des connaissances spécifiques. Les fichiers RDF sont généralement stockés dans une base de données relationnelle et manipulés en utilisant le langage SQL ou les langages dérivés comme SPARQL. Malheureusement, cette solution, bien adaptée pour les petits graphes RDF n'est pas bien adaptée pour les grands graphes RDF. Ces graphes évoluent rapidement et leur adaptation au changement peut faire apparaître des incohérences. Conduire l'application des changements tout en maintenant la cohérence des graphes sémantiques est une tâche cruciale et coûteuse en termes de temps et de complexité. Un processus automatisé est donc essentiel. Pour ces graphes RDF de grande taille, nous suggérons une nouvelle façon en utilisant la vérification formelle " Le Model checking ".Le Model checking est une technique de vérification qui explore tous les états possibles du système. De cette manière, on peut montrer qu'un modèle d'un système donné satisfait une propriété donnée. Cette thèse apporte une nouvelle méthode de vérification et d'interrogation de graphes sémantiques. Nous proposons une approche nommé ScaleSem qui consiste à transformer les graphes sémantiques en graphes compréhensibles par le model checker (l'outil de vérification de la méthode Model checking). Il est nécessaire d'avoir des outils logiciels permettant de réaliser la traduction d'un graphe décrit dans un formalisme vers le même graphe (ou une adaptation) décrit dans un autre formalisme

Nous assistons à la démocratisation des services ducloud et de plus en plus d’utilisateurs (individuels ouentreprises) utilisent ces services dans la vie de tous lesjours. Dans ces scénarios, les données personnellestransitent généralement entre plusieurs entités.L’utilisateur final se doit d’être informé de la collecte, dutraitement et de la rétention de ses donnéespersonnelles, mais il doit aussi pouvoir tenir pourresponsable le fournisseur de service en cas d’atteinte àsa vie privée. La responsabilisation (ou accountability)désigne le fait qu’un système ou une personne estresponsable de ses actes et de leurs conséquences.Dans cette thèse nous présentons un framework deresponsabilisation AccLab qui permet de prendre enconsidération la responsabilisation dès la phase deconception d’un système jusqu’à son implémentation.Afin de réconcilier le monde juridique et le mondeinformatique, nous avons développé un langage dédiénommé AAL permettant d’écrire des obligations et despolitiques de responsabilisation. Ce langage est basé surune logique formelle FOTL ce qui permet de vérifier lacohérence des politiques de responsabilisation ainsi quela compatibilité entre deux politiques. Les politiques sontensuite traduites en une logique temporelle distribuéeque nous avons nommée FO-DTL 3, cette dernière estassociée à une technique de monitorage basée sur laréécriture de formules. Enfin nous avons développé unoutil monitorage appelé AccMon qui fournit des moyensde surveiller les politiques de responsabilisation dans lecontexte d’un système réel. Les politiques sont fondéessur la logique FO-DTL 3 et le framework peut agir enmode centralisée ou distribuée et fonctionne à la fois enligne et hors ligne. / Nowadays we are witnessing the democratization ofcloud services. As a result, more and more end-users(individuals and businesses) are using these services intheir daily life. In such scenarios, personal data isgenerally flowed between several entities. End-usersneed to be aware of the management, processing,storage and retention of personal data, and to havenecessary means to hold service providers accountablefor the use of their data. In this thesis we present anaccountability framework called AccountabilityLaboratory (AccLab) that allows to consideraccountability from design time to implementation time ofa system. In order to reconcile the legal world and thecomputer science world, we developed a language calledAbstract Accountability Language (AAL) that allows towrite obligations and accountability policies. Thislanguage is based on a formal logic called First OrderLinear Temporal Logic (FOTL) which allows to check thecoherence of the accountability policies and thecompliance between two policies. These policies aretranslated into a temporal logic called FO-DTL 3, which isassociated with a monitoring technique based on formularewriting. Finally, we developed a monitoring tool calledAccountability Monitoring (AccMon) which providesmeans to monitor accountability policies in the context ofa real system. These policies are based on FO-DTL 3logic and the framework can act in both centralized anddistributed modes and can run into on-line and off-linemodes.

Le développement croissant des réseaux et en particulier l'Internet a considérablement développé l'écart entre les systèmes d'information hétérogènes. En faisant une analyse sur les études de l'interopérabilité des systèmes d'information hétérogènes, nous découvrons que tous les travaux dans ce domaine tendent à la résolution des problèmes de l'hétérogénéité sémantique. Le W3C (World Wide Web Consortium) propose des normes pour représenter la sémantique par l'ontologie. L'ontologie est en train de devenir un support incontournable pour l'interopérabilité des systèmes d'information et en particulier dans la sémantique. La structure de l'ontologie est une combinaison de concepts, propriétés et relations. Cette combinaison est aussi appelée un graphe sémantique. Plusieurs langages ont été développés dans le cadre du Web sémantique et la plupart de ces langages utilisent la syntaxe XML (eXtensible Meta Language). Les langages OWL (Ontology Web Language) et RDF (Resource Description Framework) sont les langages les plus importants du web sémantique, ils sont basés sur XML.Le RDF est la première norme du W3C pour l'enrichissement des ressources sur le Web avec des descriptions détaillées et il augmente la facilité de traitement automatique des ressources Web. Les descriptions peuvent être des caractéristiques des ressources, telles que l'auteur ou le contenu d'un site web. Ces descriptions sont des métadonnées. Enrichir le Web avec des métadonnées permet le développement de ce qu'on appelle le Web Sémantique. Le RDF est aussi utilisé pour représenter les graphes sémantiques correspondant à une modélisation des connaissances spécifiques. Les fichiers RDF sont généralement stockés dans une base de données relationnelle et manipulés en utilisant le langage SQL ou les langages dérivés comme SPARQL. Malheureusement, cette solution, bien adaptée pour les petits graphes RDF n'est pas bien adaptée pour les grands graphes RDF. Ces graphes évoluent rapidement et leur adaptation au changement peut faire apparaître des incohérences. Conduire l’application des changements tout en maintenant la cohérence des graphes sémantiques est une tâche cruciale et coûteuse en termes de temps et de complexité. Un processus automatisé est donc essentiel. Pour ces graphes RDF de grande taille, nous suggérons une nouvelle façon en utilisant la vérification formelle « Le Model checking ».Le Model checking est une technique de vérification qui explore tous les états possibles du système. De cette manière, on peut montrer qu’un modèle d’un système donné satisfait une propriété donnée. Cette thèse apporte une nouvelle méthode de vérification et d’interrogation de graphes sémantiques. Nous proposons une approche nommé ScaleSem qui consiste à transformer les graphes sémantiques en graphes compréhensibles par le model checker (l’outil de vérification de la méthode Model checking). Il est nécessaire d’avoir des outils logiciels permettant de réaliser la traduction d’un graphe décrit dans un formalisme vers le même graphe (ou une adaptation) décrit dans un autre formalisme / The increasing development of networks and especially the Internet has greatly expanded the gap between heterogeneous information systems. In a review of studies of interoperability of heterogeneous information systems, we find that all the work in this area tends to be in solving the problems of semantic heterogeneity. The W3C (World Wide Web Consortium) standards proposed to represent the semantic ontology. Ontology is becoming an indispensable support for interoperability of information systems, and in particular the semantics. The structure of the ontology is a combination of concepts, properties and relations. This combination is also called a semantic graph. Several languages have been developed in the context of the Semantic Web. Most of these languages use syntax XML (eXtensible Meta Language). The OWL (Ontology Web Language) and RDF (Resource Description Framework) are the most important languages of the Semantic Web, and are based on XML.RDF is the first W3C standard for enriching resources on the Web with detailed descriptions, and increases the facility of automatic processing of Web resources. Descriptions may be characteristics of resources, such as the author or the content of a website. These descriptions are metadata. Enriching the Web with metadata allows the development of the so-called Semantic Web. RDF is used to represent semantic graphs corresponding to a specific knowledge modeling. RDF files are typically stored in a relational database and manipulated using SQL, or derived languages such as SPARQL. This solution is well suited for small RDF graphs, but is unfortunately not well suited for large RDF graphs. These graphs are rapidly evolving, and adapting them to change may reveal inconsistencies. Driving the implementation of changes while maintaining the consistency of a semantic graph is a crucial task, and costly in terms of time and complexity. An automated process is essential. For these large RDF graphs, we propose a new way using formal verification entitled "Model Checking".Model Checking is a verification technique that explores all possible states of the system. In this way, we can show that a model of a given system satisfies a given property. This thesis provides a new method for checking and querying semantic graphs. We propose an approach called ScaleSem which transforms semantic graphs into graphs understood by the Model Checker (The verification Tool of the Model Checking method). It is necessary to have software tools to perform the translation of a graph described in a certain formalism into the same graph (or adaptation) described in another formalism

Ce travail porte sur la programmation et la verification des systemes reactifs. Il consiste dans une premiere partie en la definition d'un langage mixte imperatif/declaratif, nomme ArgoLus, fonde sur les langages synchrones Argos et Lustre. Argos est un langage imperatif a base d'automates paralleles et hierarchises. Lustre est un langage declaratif fonde sur le modele flots de donnees. Le langage ArgoLus permet de melanger au niveau source ces deux langages. La definition des traductions structurelles d'ArgoLus en Argos ou en Lustre offre deux solutions interessantes pour mettre en oeuvre ce langage, tout en profitant des environnements deja existants. Dans un deuxieme temps la semantique d'Argos en termes de graphes temporises a ete definie. Initialement, celle-ci est definie en termes de systemes de transitions etiquetees. L'inconvenient de ce modele est lie au phenomene d'explosion du nombre d'etats qui limite les possibilites de verification formelle. Une des causes de cette explosion est la presence dans les programmes de compteurs d'occurrences d'evenement. Les graphes temporises sont des automates etendus avec des compteurs de temps, dont la taille est independante des valeurs limites des compteurs du programme. Par consequent, ils sont moins sensibles au phenomene d'explosion du nombre d'etats, d'ou une amelioration des possibilites de verification formelle. De plus, il est possible grace a ce modele d'exprimer des proprietes quantitatives faisant reference au temps. Enfin, un troisieme aspect de ce travail porte sur l'utilisation pour les systemes reactifs d'outils de verification formelle, non concus exactement pour ce type de systemes.

Ce travail a pour objet l'étude de méthodes de diagnostic d'erreurs de systèmes parallèles communicants, pour des spécifications exprimées dans une logique temporelle arborescente. Sa motivation est l'élaboration de diagnostics d'erreurs détectées par Xesar, outil de vérification de protocoles décrits dans une variante du langage Estelle. Xesar génère a partir du programme décrivant un protocole, un graphe fini dont les séquences représentent les exécutions. Vérifier consiste a comparer ce graphe aux spécifications. En cas de non satisfaction des spécifications, un diagnostic doit etre fourni, permettant de cerner la cause de l'erreur. On s'intéresse aux erreurs dont les diagnostics sont des séquences d'exécution du graphe représentant le comportement du programme. Un prototype d'un système de diagnostics d'erreurs, Cleo, a été réalisé et intégré a Xesar. Générer un diagnostic consiste a calculer un ensemble de séquences d'exécution dont l'existence est la cause de l'erreur. L'utilisation de Cleo nous a conduit a étudier les points suivants: définition d'un critère de minimalité d'un ensemble de diagnostics. Une relation d'ordre dans l'ensemble (éventuellement infini) des diagnostics est définie. Dans le cas des systèmes finis, il existe un sous-ensemble fini de diagnostics minimaux tel que chaque diagnostic a un minorant minimal. Simplification des diagnostics. Les diagnostics sont fournis sous une forme simplifiée, modulo une classe d'actions observables. Nous définissons une relation d'équivalence entre modèles appelée équivalence explicationnelle, qui préserve les diagnostics simplifies, et dont l'originalité est de dépendre de la formule exprimant les spécifications. Les diagnostics simplifies sont calcules dans un modèle réduit équivalent

Cette thèse propose une nouvelle technique de vérification par model-checking de propriétés dynamiques PLTL, exprimées au cours d'un processus de spécification de systèmes réactifs par raffinement. La vérification par model-checking a l'avantage d'être entièrement automatisable, mais elle se heurte au problème de l'explosion combinatoire de l'espace d'états à vérifier. Afin de faire face à ce problème, nous proposons de découper par partition l'espace d'états en un ensemble de modules, et de mener la vérification successivement sur chacun des modules, afin de pouvoir conclure sur le modèle dans son ensemble. Nous prouvons que cette méthode de vérification (appelée vérification modulaire) est valide pour tout une classe de propriétés PLTL, que nous caractérisons par des automates de Büchi. Nous présentons les systèmes d'événements B comme cadre d'application de cette technique. Nous proposons une méthode de découpage en modules guidée par le processus de raffinement B.

La vérification formelle est indispensable pour assurer la fiabilité des applications critiques comme les protocoles de communication et les systèmes répartis. La technique de vérification basée sur les modèles (model-checking) consiste à traduire l'application vers un système de transitions étiquetées (STE), sur lequel les propriétés attendues, exprimées en logique temporelle, sont vérifiées à l'aide d'outils appelés évaluateurs (model-checkers). Cependant, les logiques temporelles "classiques", définies sur un vocabulaire d'actions atomiques, ne sont pas adaptées aux langages de description comme LOTOS, dont les actions contiennent des valeurs typées. Cette thèse définit un formalisme appelé XTL (eXecutable Temporal Language) qui permet d'exprimer des propriétés temporelles portant sur les données du programme à vérifier. XTL est basé sur une extension du mu-calcul modal avec des variables typées. Les valeurs contenues dans le STE, extraites à l'aide d'opérateurs modaux étendus, peuvent être passées en paramètre aux opérateurs de point fixe ou manipulées à l'aide de constructions d'inspiration fonctionnelle comme "let", "if-then-else", "case", etc. Les propriétés portant sur des séquences d'actions du programme sont décrites succinctement au moyen d'expressions régulières. Des méta-opérateurs spéciaux permettent l'évaluation des formules sur un STE et l'expression de propriétés temporelles non-standard par exploration de la relation de transition. La sémantique de XTL est formellement définie et des algorithmes efficaces sont proposés pour évaluer des formules temporelles XTL sur des modèles STEs. Un évaluateur XTL est développé et utilisé avec succès pour la validation d'applications industrielles comme le protocole BRP développé par Philips et la couche liaison du bus série IEEE-1394 ("FireWire").

L'étude des grands modèles de réseaux biologiques par l'utilisation d'outils d'analyse et de simulation conduit à un grand nombre de prédictions. Cela soulève la question de savoir comment identifier les prédictions intéressantes de nouveaux phénomènes, qui peuvent être confrontés à des données expérimentales. Les techniques de vérification formelle basées sur le model checking constituent une technologie puissante pour faire face à cette augmentation d'échelle et de complexité pour l'analyse de ces réseaux. L'application de ces techniques est par contre difficile, pour plusieurs raisons. Premièrement, le domaine de la biologie des systèmes a mis en évidence quelques propriétés dynamiques du réseau, comme la multi-stabilité et les oscillations, qui ne sont pas facilement exprimables avec les logiques temporelles classiques. Deuxièmement, la difficulté de poser des questions pertinentes et intéressantes en logique temporelle est difficile pour les utilisateurs non-experts. Enfin, la plupart des modèles existants et des outils de simulation ne sont pas capables d'appliquer des techniques de model checking d'une manière transparente. La mise en œuvre des approches développées dans ce travail contribue à enlever des obstacles pour l'utilisation de la technologie de vérification formelle en biologie. Leur application a été validée sur l'analyse et la simulation de deux modèles biologiques complexes.

De nos jours, les processus métiers permettent une automatisation croissante des tâches et des interconnexions complexes au sein du même système et entre différents systèmes, ce qui est particulièrement facilité par l'émergence des services Web. Dans ce contexte, les tâches de spécification et de vérification de la conformité pendant l'exécution deviennent particulièrement intéressantes. Dans cette thèse, on s'intéresse à deux aspects, le monitoring et la sécurité dans le contexte de l'Architecture Orienté Service (SOA). Ainsi, nous proposons une approche fondée sur le concept de vue et une plateforme qui vise le monitoring de la conformité des processus métiers pendant leur exécution. Ainsi, nous avons développé un langage de monitoring appelé BPath, qui est un langage basé sur XPath, qui offre entre autres, la possibilité de spécifier et de vérifier des propriétés de la logique temporelle linéaire et hybride, des requêtes visant à évaluer des indicateurs quantitatifs sur l'exécution d'un processus métier, ceci dans le but de détecter toute violation des règles de conformité pendant l'exécution.Une des préoccupations spécifiques du monitoring de la conformité pour les environnements basés sur SOA est la sécurité. Ainsi, nous proposons une architecture de sécurité fondée sur des langages dédiés (DSL) pour SOA. Nous avons particulièrement développé une DSL graphique pour faciliter la spécification et la génération des contrôles d'accès. Nos approches sont mises en œuvre et intégrés dans une plateforme développée dans le cadre du projet Européen COMPAS qui vise à assurer la conformité de bout en bout dans les environnements basés sur SOA.

Cette thèse propose un nouveau type de systèmes de ré-écriture, appelé les systèmes de réécriture fonctionnels. Nous montrons que notre modèle a la puissance d'expression des systèmes de ré-écriture et qu'il est bien adapté à l'étude de propriétés de sûreté et de propriétés de logique temporelle de modèles.Nous avons mis en évidence une sous classe de systèmes fonctionnels, les élémentaires et les élémentaires à droite, préservant la puissance d'expression des systèmes fonctionnels et des techniques d'accélération des calculs aboutissant à un outil de vérification symbolique efficace.Dans la partie expérimentale, nous avons comparé notre outil, d'une part avec des outils de ré-écriture tels que Timbuk, Maude et TOM, d'autre part avec des outils de vérification tels que SPIN, NuSMV, SMART, HSDD. Nos benchmarks démontrent l'efficacité des systèmes fonctionnels élémentaires pour la vérification de modèles. / This PhD thesis proposes the theoretical foundations of a new formal tool for symbolic verification of finite models. Some approaches reduce the problem of system verification to the reachability problem in term rewriting systems (TRSs).In our approach, states are encoded by terms in a BDD-like manner and the transition relation is represented by a new rewriting relation so called Functional Term Rewriting Systems (FTRSs).First, we show that FTRSs are as expressive as TRSs. Then, we focus on a subclass of FTRSs, so called Elementary Functional Term Rewriting Systems (EFTRSs), and we show that EFTRSs preserve the FTRSs expressiveness. The main advantage of EFTRSs is that they are well adapted for acceleration techniques usually used in saturation algorithms on BDD-like data structures.Our experiments show that for well-known protocols (e.g. Tree Arbiter, Percolate, Round RobinMutex protocols,... ) our tool is not only better than other rewriting tools such as Timbuk, Maude or TOM, but also competitive with other model-checkers such as SPIN, NuSMV or SMART. Moreover, it can also be applied to model-checking invariant properties which are a particular subclass of linear temporal logic formula (LTL).