L'évolution rapide du web a changé la façon dont l'information est créée, distribuée, évaluée et consommée. L'utilisateur est dorénavant mis au centre du web en devenant le générateur de contenu le plus prolifique. Pour évoluer dans le flot d'informations, les utilisateurs ont besoin de filtrer le contenu en fonction de leurs centres d'intérêts. Pour bénéficier de contenus personnalisés, les utilisateurs font appel aux réseaux sociaux ou aux systèmes de recommandations exploitant leurs informations privées. Cependant, ces systèmes posent des problèmes de passage à l'échelle, ne prennent pas en compte la nature dynamique de l'information et soulèvent de multiples questions d'un point de vue de la vie privée. Dans cette thèse, nous exploitons les architectures pair-à-pair pour implémenter des systèmes de recommandations pour la dissémination personnalisée des news. Une approche pair-à-pair permet un passage à l'échelle naturel et évite qu'une entité centrale contrôle tous les profils des utilisateurs. Cependant, l'absence de connaissance globale fait appel à des schémas de filtrage collaboratif qui doivent palier les informations partielles et dynamiques des utilisateurs. De plus, ce schéma de filtrage doit pouvoir respecter la vie privée des utilisateurs. La première contribution de cette thèse démontre la faisabilité d'un système de recommandation de news totalement distribué. Le système proposé maintient dynamiquement un réseau social implicit pour chaque utilisateur basé sur les opinions qu'il exprime à propos des news reçues. Les news sont disséminées au travers d'un protocole épidémique hétérogène qui (1) biaise l'orientation des cibles et (2) amplifie la dissémination de chaque news en fonction du niveau d'intérêt qu'elle suscite. Ensuite, pour améliorer la vie privée des utilisateurs, nous proposons des mécanismes d'offuscation permettant de cacher le profil exact des utilisateurs sans trop dégrader la qualité de la recommandation fournie. Enfin, nous explorons un nouveau modèle tirant parti des avantages des systèmes distribués tout en conservant une architecture centralisée. Cette solution hybride et générique permet de démocratiser les systèmes de recommandations en offrant aux fournisseurs de contenu un système de personnalisation à faible coût.

Nous proposons une nouvelle structure de données distribuée et scalable appelée LH*RSP2P conçue pour les environnements pair à pair(P2P).Les données de l'application forment un fichier d'enregistrements identifiés par les clés primaires. Les enregistrements sont dans des cases mémoires sur des pairs, adressées par le hachage distribué (LH*). Des éclatements créent dynamiquement de nouvelles cases pour accommoder les insertions. L'accès par clé à un enregistrement comporte un seul renvoi au maximum. Le scan du fichier s'effectue au maximum en deux rounds. Ces résultats sont parmi les meilleurs à l'heure actuelle. Tout fichier LH*RSP2P est également protégé contre le Churn. Le calcul de parité protège toute indisponibilité jusqu'à k cases, où k ≥ 1 est un paramètre scalable. Un nouveau type de requêtes, qualifiées de sûres, protège également contre l'accès à toute case périmée. Nous prouvons les propriétés de notre SDDS formellement par une implémentation prototype et des expérimentations. LH*RSP2P apparaît utile aux applications Big Data, sur des RamClouds tout particulièrement

L'orientation service occupe de plus en plus une place importante dans la structuration des systèmes complexes. La conception et le développement d'applications évoluent progressivement d'un modèle traditionnel vers un modèle plus dynamique orienté services où la réutilisation et l'adaptabilité jouent un rôle important. Dans cette thèse, nous proposons une étude portant sur la conception et le développement d'applications par composition de services. Nous décrivons un environnement de partage de services : DyCoSe. Il consiste en un écosystème coopératif où les entreprises membres, organisées en communautés, partagent un consensus global représentant les fonctionnalités métier récurrentes et les propriétés non fonctionnelles communes. La composition d'applications dans DyCoSe repose sur une architecture à trois niveaux combinant à la fois une démarche descendante et une autre ascendante. La démarche descendante permet de décrire l'application à travers une interaction de composants haut niveau et de la raffiner en une ou plusieurs orchestrations de services. La démarche ascendante projette les caractéristiques de l'infrastructure réseau sous-jacente au niveau services. Un processus d'instanciation visant à réaliser une application composite est détaillé. Il formalise le choix des services, selon un ensemble de contraintes données, comme un problème d'optimisation de coûts. Deux solutions au problème d'instanciation sont étudiées. Une solution globale tient compte de l'ensemble des services disponibles dans l'écosystème et une solution locale favorise les services de certaines communautés. Un algorithme génétique est décrit comme implémentation de l'instanciation globale. Une simulation stochastique de l'environnement DyCoSe est proposée. Elle permet d'étudier les possibilités d'instanciation d'une application donnée dans un environnement où la disponibilité des services n'est pas garantie. Elle permet d'étudier aussi, le taux de réussite de l'exécution d'une instance d'une application donnée.

Notre but est de permettre à un utilisateur du Web d'organiser la gestion de ses données distribuées en place, c'est à dire sans l'obliger à centraliser ses données chez un unique hôte. Par conséquent, notre système diffère de Facebook et des autres systèmes centralisés, et propose une alternative permettant aux utilisateurs de lancer leurs propres pairs sur leurs machines gérant localement leurs données personnelles et collaborant éventuellement avec des services Web externes. Dans ma thèse, je présente Webdamlog, un langage dérivé de datalog pour la gestion de données et de connaissances distribuées. Le langage étend datalog de plusieurs manières, principalement avec une nouvelle propriété la délégation, autorisant les pairs à échanger non seulement des faits (les données) mais aussi des règles (la connaissance). J'ai ensuite mené une étude utilisateur pour démontrer l'utilisation du langage. Enfin je décris le moteur d'évaluation de Webdamlog qui étend un moteur d'évaluation de datalog distribué nommé Bud, en ajoutant le support de la délégation et d'autres innovations telles que la possibilité d'avoir des variables pour les noms de pairs et des relations. J'aborde de nouvelles techniques d'optimisation, notamment basées sur la provenance des faits et des règles. Je présente des expérimentations qui démontrent que le coût du support des nouvelles propriétés de Webdamlog reste raisonnable même pour de gros volumes de données. Finalement, je présente l'implémentation d'un pair Webdamlog qui fournit l'environnement pour le moteur. En particulier, certains adaptateurs permettant aux pairs Webdamlog d'échanger des données avec d'autres pairs sur Internet. Pour illustrer l'utilisation de ces pairs, j'ai implémenté une application de partage de photos dans un réseau social en Webdamlog.

Le sujet de ma thèse consiste à analyser la sécurité d'un système de stockage pair à pair. Durant la première phase j'ai commencé par me familiariser avec le système existant (que du code), par la suite j'ai analysé la résistance du système en la présence d'attaques internes (que j'ai implémenté) en utilisant la simulation (travaux publiés dans HPCS'11). Le simulateur utilisé est un simulateur propriétaire qui reprend le code initial du système et modulable. Les résultats de cette analyse (perte de données) m'ont conduit à mettre en place un mécanisme de détection pour détecter ces attaques avant qu'elles ne causent la perte des données. Ce mécanisme de détection consiste à mettre en place un système de notation à deux niveaux : niveau 1:notation des échanges entre pair, niveau 2: notation des notes accordées à chaque pair (confiance en ces notes). Le principe de ce système est basé sur l'historique des échanges et la diffusion des notes entre les pairs. Dans un premier temps un système de notation à un niveau à été modélisé, implémenté et son efficacité analysée en utilisant deux méthodes (simulation pour les résultats quantitatifs et le model-checking pour les résultats qualitatifs. Pour la partie modélisation et vérification j'ai utilisé le formalisme ABCD [1], et les compilateurs SNAKES[2] et NICO[3,4]. Les résultats ont montrés la limite de ce système de notation à un seul niveau. (Travaux publiés dans TMS'12). A noter que jusque là seulement quelques attaques ont été détectées. En parallèle de tout ça un travail de modélisation dans un contexte de génie logiciel à été fait. Modélisation de l'application (Java) en utilisant le formalisme ABCD.

Les dispositifs informatiques mobiles tels que les ordinateurs portables, assistants personnels et téléphones portables sont de plus en plus utilisés. Cependant, bien qu'ils soient utilisés dans des contextes où ils sont sujets à des endommagements, à la perte, voire au vol, peu de mécanismes permettent d'éviter la perte des données qui y sont stockées. Dans cette thèse, nous proposons un service de sauvegarde de données coopératif pour répondre à ce problème. Cette approche tire parti de communications spontanées entre de tels dispositifs, chaque dispositif stockant une partie des données des dispositifs rencontrés. Une étude analytique des gains de cette approche en termes de sûreté de fonctionnement est proposée. Nous étudions également des mécanismes de stockage réparti adaptés. Les problèmes de coopération entre individus mutuellement suspicieux sont également abordés. Enfin, nous décrivons notre mise en oeuvre du service de sauvegarde coopérative.

Le stockage des données est un point crucial du développement des applications, et plus particulièrement des applications réparties. Les problématiques liées au stockage sont multiples : assurer la pérennité des données, en assurer l'identification et l'indexation, en garantir la recherche et l'accès, et le cas échéant le rappatriement afin d'être exploité par les différents acteurs de l'application. Il faut de surcroit concevoir des méthodes permettant de garantir l'efficacité de toutes des propriétés et opérations, dans un environnement multi-hétérogène, tant au niveau des formats des données, des protocoles d'échange, des systèmes et des applications. Dans cette thèse, nous proposons GRAPP&S, une architecture multi-échelle pour le stockage et l'indexation unifiée de différents formats de données tels que les fichiers, les flux de données, les requêtes sur les bases de données mais aussi l'accès à des services distants (des web services sur un serveur ou le cloud, ou des tâches de calcul dans un cluster HPC). GRAPP&S offre et orchestre une architecture hiérarchique de routage pour accéder aux différents types de données, et permet l'interconnexion de différentes communautés (réseaux locaux) grâce aux principes des systèmes multi-échelle. Les données sont présentées de façon transparente à l'utilisateur par l'intermédiaire de proxies spécifiques à chaque type de donnée. Le routage hiérarchique de GRAPP&S permet de s'affranchir de tables de routage, et d'éviter l'utilisation de solutions d'inondation pour la recherche de données.Enfin, nous proposons d'exploiter GRAPP&S dans le cadre particulier du E-Learning. Notre solution permettra de fédérer, à moindre coût, des ressources pédagogiques réparties sur plusieurs organisme, et d'en assurer l'exploitation par des apprenants. / Data storage is a crucial point for applications development and particularly for distributed applications. There are many issues related to data storage: the insurance of sustainability, identification and indexing of the data, the warranty of searching and accessing the data, and possibly the fetching of the data for applications use. So, there is a need to design methods for ensuring effectiveness of all of these properties and operations in heterogeneous environments, both in terms of data formats, exchange protocols, and applications.In this thesis, we propose GRAPP&S (Grid APPlication & Services), a multi-scale framework for an unified storage and indexing of both data and services. Indeed, GRAPP&S was designed to support different data formats such as files, stream or database queries, but also to support the access to distant services (web services, cloud services or HPC computing services, for example). GRAPP&S coordinates an hierarchical routing architecture that allows data indexing and access, thanks to a multi-scale network of local-area communities. Transparent access is provided by a network of specialized proxies, which handle most aspects related to data location, request handling, data preprocessing or summary and also data consistence.Finally, we exploit GRAPP&S in the particular context of E-Learning. Our solution will reduce the cost of merging distributed educational resources over several organizations and ensure the exploitation of learners..

L’avènement de l’ère digitale a changé la façon dont les individus communiquent à travers le monde, et a amené de nouvelles problématiques en terme de vie privée. La notion d’anonymat la plus répandue pour les communications sur Internet consiste à empêcher tout acteur du réseau de connaître à la fois l’expéditeur d’un message et son destinataire. Bien que ce niveau de protection soit adéquat pour l’utilisateur d’Internet moyen, il est insuffisant lorsqu’un individu peut être condamné pour le simple envoi de documents à une tierce partie. C’est le cas en particulier des lanceurs d’alerte, prenant des risques personnels pour informer le public de pratiques illégales ou antidémocratiques menées par de grandes organisations. Dans cette thèse, nous envisageons un niveau d’anonymat plus fort, où l’objectif est de dissimuler le fait même qu’un utilisateur envoie ou reçoive des données. Pour cela, nous délaissons l’architecture client-serveur couramment utilisée dans les réseaux anonymes, en faveur d’une architecture entièrement distribuée et homogène, où chaque utilisateur remplit également le rôle de serveur relai, lui permettant de dissimuler son propre trafic dans celui qu’il relai pour les autres. Dans cette optique, nous proposons un nouveau protocole pour les communications pairs à pairs sur Internet. À l’aide de récents outils de preuves cryptographiques, nous prouvons que ce protocole réalise les propriétés d’anonymat désirées. De plus, nous montrons par une étude pratique que, bien que le protocole induise une grande latence dans les communications, il assure un fort anonymat, même pour des réseaux de petite taille. / With the development of online communications in the past decades, new privacy concerns have emerged. A lot of research effort have been focusing on concealing relationships in Internet communications. However, most works do not prevent particular network actors from learning the original sender or the intended receiver of a communication. While this level of privacy is satisfactory for the common citizen, it is insufficient in contexts where individuals can be convicted for the mere sending of documents to a third party. This is the case for so-called whistle-blowers, who take personal risks to alert the public of anti-democratic or illegal actions performed by large organisations. In this thesis, we consider a stronger notion of anonymity for peer-to-peer communications on the Internet, and aim at concealing the very fact that users take part in communications. To this end, we deviate from the traditional client-server architecture endorsed by most existing anonymous networks, in favor of a homogeneous, fully distributed architecture in which every user also acts as a relay server, allowing it to conceal its own traffic in the traffic it relays for others. In this setting, we design an Internet overlay inspired from previous works, that also proposes new privacy-enhancing mechanisms, such as the use of relationship pseudonyms for managing identities. We formally prove with state-of-the-art cryptographic proof frameworks that this protocol achieves our privacy goals. Furthermore, a practical study of the protocol shows that it introduces high latency in the delivery of messages, but ensures a high anonymity level even for networks of small size.

Dans un contexte où nous produisons de plus en plus de données personnelles et où nous contrôlons de moins en moins comment et par qui elles sont utilisées, une nouvelle manière de les gérer voit le jour: le « nuage personnel ». En partenariat avec la jeune pousse française Cozy Cloud (https://cozy.io) qui développe une telle technologie, nous définissons à travers ces travaux une manière collaborative d'interroger ces nuages personnels qui respecte la vie privée des utilisateurs.Pour y parvenir nous détaillons dans cette thèse trois contributions : (1) un ensemble de quatre prérequis que tout protocole doit respecter dans ce contexte particulier : l'aléa imposé qui empêche un attaquant d'influencer le déroulement de l'exécution, la dispersion des connaissances qui assure qu'aucun participant ne possède trop d'informations, l'atomicité des tâches qui diminue au maximum le rôle joué par chaque participant directement impliqué dans l'exécution et les communications cachées pour protéger l'identité des participants et les informations échangées ; (2) SEP2P un protocole se basant sur une table de hashage distribuée et CSAR, un protocole permettant de générer un nombre aléatoire, afin de générer une liste aléatoire et vérifiable d'acteurs en accord avec le premier prérequis ; et (3) DISPERS un protocole qui applique les trois derniers prérequis et découpe l'exécution d'une requête de sorte à minimiser les informations accédées par chaque acteur pour minimiser l'impact d'une fuite au cas où un attaquant aurait été sélectionné parmi ces mêmes acteurs. / In a context where we produce more and more personal data and where we control less and less how and by whom they are used, a new way of managing them is on the rise: the "personal cloud". In partnership with the french start-up Cozy Cloud (https://cozy.io) that is developing such technology, we propose through this work a way of collaboratively querying the personal clouds while preserving the privacy of the users.We detail in this thesis three contributions to achieve this objective: (1) a set of four requirements any protocol has to respect in this particular context: imposed randomness to prevent an attacker from influencing the execution of a query, knowledge dispersion to prevent any node from concentrating information, task atomicity to split the execution in as many independent tasks as necessary and hidden communications to protect the identity of the participants as well as the content of their communications; (2) SEP2P a protocol leveraging a distributed hash table and CSAR, another protocol that generates a verifiable random number, in order to generate a random and verifiable list of actors in accordance with the first requirement; and (3) DISPERS a protocol that applies the last three requirements and splits the execution of a query so as to minimize the impact of a leakage (in case an attacker was selected as actor) by providing to each actor the minimum amount of information it needs in order to execute its task.

Les jeux massivement multi-joueurs en ligne (jeux MMOGs) visent à rassembler un nombre infini de joueurs dans le même univers virtuel. Pourtant, tous les MMOG existants reposent sur des architectures client / serveur centralisé qui imposent une limite sur le nombre maximum de joueurs (avatars) et sur les ressources qui peuvent coexister dans un univers virtuel donné. Cette thèse vise à proposer des solutions pour améliorer l'évolutivité de MMOG. Cette thèse explore deux services qui sont essentiels à toutes les variantes de MMOG: jumelage et détection de triche. Ces deux services sont les goulots d'étranglement connus, et pourtant les implémentations actuelles restent centralisées. Cette thèse montre également qu'il est possible de concevoir un service d'arbitrage au-dessus d'un système de réputation. Le service résultant reste très efficace sur une grande échelle, à la fois en termes de performance et en termes de prévention de la fraude. Comme l'arbitrage est un problème similaire à la détection de fautes, cette thèse étend l'approche proposée pour surveiller les défaillances. / Massively Multi-player Online Games (MMOGs) aim at gathering an infinite number of players within the same virtual universe. Yet all existing MMOGs rely on centralized client/server architectures which impose a limit on the maximum number of players (avatars) and resources that can coexist in any given virtual universe. This thesis aims at proposing solutions to improve the scalability of MMOGs. To address the wide variety of their concerns, MMOGs rely on independent services such as virtual world hosting, avatar storage, matchmaking, cheat detection, and game design. This thesis explores two services that are crucial to all MMOG variants: matchmaking and cheat detection. Both services are known bottlenecks, and yet current implementations remain centralized. This thesis also shows that it is possible to design a peer to peer refereeing service on top of a reputation system. The resulting service remains highly efficient on a large scale, both in terms of performance and in terms of cheat prevention. Since refereeing is somewhat similar to failure detection, this thesis extends the proposed approach to monitor failures. The resulting failure detection service scales with the number of monitored nodes and tolerates jitter.