On appelle résilient un système capable de conserver ses propriétés de sûreté de fonctionnement en dépit des changements (nouvelles menaces, mise-à-jour,…). Les évolutions rapides des systèmes, y compris des systèmes embarqués, implique des modifications des applications et des configurations des systèmes, en particulier au niveau logiciel. De tels changements peuvent avoir un impact sur la sûreté de fonctionnement et plus précisément sur les hypothèses des mécanismes de tolérance aux fautes. Un système est donc résilient si de pareils changements n’invalident pas les mécanismes de sûreté de fonctionnement, c’est-à-dire, si les mécanismes déjà en place restent cohérents malgré les changements ou dont les incohérences peuvent être rapidement résolues. Nous proposons tout d’abord dans cette thèse un modèle pour les systèmes résilients. Grâce à ce modèle nous pourrons évaluer les capacités d’un ensemble de mécanismes de tolérance aux fautes à assurer les propriétés de sûreté issues des spécifications non fonctionnelles. Cette modélisation nous permettra également de définir un ensemble de mesures afin de quantifier la résilience d’un système. Enfin nous discuterons dans le dernier chapitre de la possibilité d’inclure la résilience comme un des objectifs du processus de développement

On appelle résilient un système capable de conserver ses propriétés de sûreté de fonctionnement en dépit des changements (nouvelles menaces, mise-à-jour,…). Les évolutions rapides des systèmes, y compris des systèmes embarqués, implique des modifications des applications et des configurations des systèmes, en particulier au niveau logiciel. De tels changements peuvent avoir un impact sur la sûreté de fonctionnement et plus précisément sur les hypothèses des mécanismes de tolérance aux fautes. Un système est donc résilient si de pareils changements n’invalident pas les mécanismes de sûreté de fonctionnement, c’est-à-dire, si les mécanismes déjà en place restent cohérents malgré les changements ou dont les incohérences peuvent être rapidement résolues. Nous proposons tout d’abord dans cette thèse un modèle pour les systèmes résilients. Grâce à ce modèle nous pourrons évaluer les capacités d’un ensemble de mécanismes de tolérance aux fautes à assurer les propriétés de sûreté issues des spécifications non fonctionnelles. Cette modélisation nous permettra également de définir un ensemble de mesures afin de quantifier la résilience d’un système. Enfin nous discuterons dans le dernier chapitre de la possibilité d’inclure la résilience comme un des objectifs du processus de développement / A system that remains dependable when facing changes (new threats, updates) is called resilient. The fast evolution of systems, including embedded systems, implies modifications of applications and system configuration, in particular at software level. Such changes may have an impact on the dependability of the system, in particular on the assumptions of the fault tolerance mechanisms. A system is resilient when such changes do not invalidate its dependability mechanisms, said in a different way, current dependability mechanisms remain appropriate despite changes or whose inconsistencies can be rapidly solved. We propose in this thesis a model for resilient computing systems. Using this model we propose a way to evaluate if a set of fault tolerance mechanisms is able to ensure dependability properties from non-functional specifications. The proposed model is the used to quantify the resilience of a system using a set of specific measures. In the last chapter we discuss the possibility of including resilience as a goal in development process

La sécurité des réseaux sans fil fait l’objet d’une attention considérable ces dernières années. Toutefois, les communications sans fil sont confrontées à plusieurs types de menaces et d’attaques. Par conséquent, d’importants efforts, visant à sécuriser davantage les réseaux sans fil, ont dû être fournis pour en vue de lutter contre les attaques sans fil. Seulement, croire qu’une prévention intégrale des attaques peut s’effectuer au niveau de la première ligne de défense d’un système (pare-feux, chiffrement, …) n’est malheureusement qu’illusion. Ainsi, l’accent est de plus en plus porté sur la détection des attaques sans fil au travers d’une seconde ligne de défense, matérialisée par les systèmes de détection d’intrusions sans fil (WIDS). Les WIDS inspectent le trafic sans fil, respectant la norme 802.11, ainsi que les activités du système dans le but de détecter des activités malicieuses. Une alerte est ensuite envoyée aux briques chargées de la prévention pour contrer l’attaque. Sélectionner un WIDS fiable dépend principalement de l’évaluation méticuleuse de ses performances. L’efficacité du WIDS est considérée comme le facteur fondamental lors de l’évaluation de ses performances, nous lui accordons donc un grand intérêt dans ces travaux de thèse. La majeure partie des études expérimentales visant l’évaluation des systèmes de détection d’intrusions (IDS) s’intéressait aux IDS filaires, reflétant ainsi une carence claire en matière d’évaluation des IDS sans fil (WIDS). Au cours de cette thèse, nous avons mis l’accent sur trois principales critiques visant la plupart des précédentes évaluations : le manque de méthodologie d’évaluation globale, de classification d’attaque et de métriques d’évaluation fiables. Au cours de cette thèse, nous sommes parvenus à développer une méthodologie complète d’évaluation couvrant toutes les dimensions nécessaires pour une évaluation crédible des performances des WIDSs. Les axes principaux de notre méthodologie sont la caractérisation et la génération des données d’évaluation, la définition de métriques d’évaluation fiables tout en évitant les limitations de l’évaluation. Fondamentalement, les données d’évaluation sont constituées de deux principales composantes à savoir: un trafic normal et un trafic malveillant. Le trafic normal que nous avons généré au cours de nos tests d’évaluation était un trafic réel que nous contrôlions. La deuxième composante des données, qui se trouve être la plus importante, est le trafic malveillant consistant en des activités intrusives. Une évaluation complète et crédible des WIDSs impose la prise en compte de tous les scénarios et types d’attaques éventuels. Cela étant impossible à réaliser, il est nécessaire de sélectionner certains cas d’attaque représentatifs, principalement extraits d’une classification complète des attaques sans fil. Pour relever ce défi, nous avons développé une taxinomie globale des attaques visant la sécurité des réseaux sans fil, d’un point de vue de l’évaluateur des WIDS. Le deuxième axe de notre méthodologie est la définition de métriques fiables d’évaluation. Nous avons introduit une nouvelle métrique d’évaluation, EID (Efficacité de la détection d’intrusion), visant à pallier les limitations des précédentes métriques proposées. Nous avons démontré l’utilité de la métrique EID par rapport aux autres métriques proposées précédemment et comment elle parvenait à mesurer l’efficacité réelle tandis que les précédentes métriques ne mesuraient qu’une efficacité relative. L’EID peut tout aussi bien être utilisé pour l’évaluation de l’efficacité des IDS filaires et sans fil. Nous avons aussi introduit une autre métrique notée RR (Taux de Reconnaissance), pour mesurer l’attribut de reconnaissance d’attaque. Un important problème se pose lorsque des tests d’évaluation des WIDS sont menés, il s’agit des données de trafics incontrôlés sur le support ouvert de transmission. Ce trafic incontrôlé affecte sérieusement la pertinence des mesures… / Wireless intrusion detection system (WIDS) has become a matter of increasing concern in recent years as a crucial element in wireless network security. WIDS monitors 802.11 traffic to identify the intrusive activities, and then alerts the complementary prevention part to combat the attacks. Selecting a reliable WIDS system necessitates inevitably taking into account a credible evaluation of WIDSs performance. WIDS effectiveness is considered the basic factor in evaluating the WIDS performance, thus it receives great attention in this thesis. Most previous experimental evaluations of intrusion detection systems (IDSs) were concerned with the wired IDSs, with an apparent lack of evaluating the wireless IDSs (WIDSs). In this thesis, we try to manipulate three main critiques of most pervious evaluations; lack of comprehensive evaluation methodology, holistic attack classification, and expressive evaluation metrics. In this thesis, we introduce a comprehensive evaluation methodology that covers all the essential dimensions for a credible evaluation of WIDSs performance. The main pivotal dimensions in our methodology are characterizing and generating the evaluation dataset, defining reliable and expressive evaluation metrics, and overcoming the evaluation limitations. Basically, evaluation dataset consists of two main parts; normal traffic (as a background) and malicious traffic. The background traffic, which comprises normal and benign activities in the absence of attacks, was generated in our experimental evaluation tests as real controlled traffic. The second and important part of the dataset is the malicious traffic which is composed of intrusive activities. Comprehensive and credible evaluation of WIDSs necessitates taking into account all possible attacks. While this is operationally impossible, it is necessary to select representative attack test cases that are extracted mainly from a comprehensive classification of wireless attacks. Dealing with this challenge, we have developed a holistic taxonomy of wireless security attacks from the perspective of the WIDS evaluator. The second pivotal dimension in our methodology is defining reliable evaluation metrics. We introduce a new evaluation metric EID (intrusion detection effectiveness) that manipulates the drawbacks of the previously proposed metrics, especially the common drawback of their main notion that leads to measuring a relative effectiveness. The notion of our developed metric EID helps in measuring the actual effectiveness. We also introduce another metric RR (attack recognition rate) to evaluate the ability of WIDS to recognize the attack type. The third important dimension in our methodology is overcoming the evaluation limitations. The great challenge that we have faced in the experimental evaluation of WIDSs is the uncontrolled traffic over the open wireless medium. This uncontrolled traffic affects the accuracy of the measurements. We overcame this problem by constructing an RF shielded testbed to take all the measurements under our control without any interfering from any adjacent stations. Finally, we followed our methodology and conducted experimental evaluation tests of two popular WIDSs (Kismet and AirSnare), and demonstrated the utility of our proposed solutions.

Cette thèse s’intéresse à diverses composantes du traitement et de l’analyse d’images par méthodes non locales. Ces méthodes sont basées sur la redondance d’information présente dans d’autres images, et utilisent des algorithmes de recherche de correspondance, généralement basés sur l’utilisation patchs, pour extraire et transférer de l’information depuis ces images d’exemples. Ces approches, largement utilisées par la communauté de vision par ordinateur, sont souvent limitées par le temps de calcul de l’algorithme de recherche, appliqué à chaque pixel, et par la nécessité d’effectuer un prétraitement ou un apprentissage pour utiliser de grandes bases de données.Pour pallier ces limites, nous proposons plusieurs méthodes générales, sans apprentissage,rapides, et qui peuvent être facilement adaptées à diverses applications de traitement et d’analyse d’images naturelles ou médicales. Nous introduisons un algorithme de recherche de correspondances permettant d’extraire rapidement des patchs d’une grande bibliothèque d’images 3D, que nous appliquons à la segmentation d’images médicales. Pour utiliser de façon similaire aux patchs,des présegmentations en superpixels réduisant le nombre d’éléments de l’image,nous présentons une nouvelle structure de voisinage de superpixels. Ce nouveau descripteur permet d’utiliser efficacement les superpixels dans des approches non locales. Nous proposons également une méthode de décomposition régulière et précise en superpixels. Nous montrons comment évaluer cette régularité de façon robuste, et que celle-ci est nécessaire pour obtenir de bonnes performances de recherche de correspondances basées sur les superpixels. / This thesis focuses on several aspects of image analysis and processing with non local methods. These methods are based on the redundancy of information that occurs in other images, and use matching algorithms, that are usually patch-based, to extract and transfer information from the example data. These approaches are widely used by the computer vision community, and are generally limited by the computational time of the matching algorithm, applied at the pixel scale, and by the necessity to perform preprocessing or learning steps to use large databases. To address these issues, we propose several general methods, without learning, fast, and that can be easily applied to different image analysis and processing applications on natural and medical images. We introduce a matching algorithm that enables to quickly extract patches from a large library of 3D images, that we apply to medical image segmentation. To use a presegmentation into superpixels that reduces the number of image elements, in a way that is similar to patches, we present a new superpixel neighborhood structure. This novel descriptor enables to efficiently use superpixels in non local approaches. We also introduce an accurate and regular superpixel decomposition method. We show how to evaluate this regularity in a robust manner, and that this property is necessary to obtain good superpixel-based matching performances.