Le but de cette thèse est de contribuer au développement des techniques de localisation et de description de données dans des environnements P2P. Au niveau de la couche application, nous nous concentrons sur l'exploitatoin des sémantiques qui peuvent être capturées à partir des données partagées. Ces sémantiques peuvent améliorer l'efficacité de recherche, ainsi que permettre des requêtes complexes. A cet effet, nous présentons une technique originale d'indexation de données dans les systèmes P2P qui se base sur les résumés linguistiques. Nos résumés sont des vues synthétiques et multidimensionnelles qui supportent la localisation des données pertinentes en se basant sur leur contenu. Plus intéressant, ils fournissent des représentations intelligibles de données, qui peuvent renvoyer des réponses approximatives à des requêtes d'utilisateur. Au niveau de la couche réseau P2P, nous nous concentrons sur l'exploitation des caractéristiques de la topologie, à savoir les caractéristiques de leur regroupement (clustering). Des informations sur le clustering du réseau P2P peuvent être utilisées pour réduire le trafic de réseau produit par le mécanisme de flooding. Ceci permet d'améliorer l'exécution des systèmes P2P, indépendamment de l'emploi des index de données à la couche application, puisque le mécanisme de flooding représente toujours un bloc constitutif fondamental des systèmes non structurés P2P. Dans cette thèse, nous présentons un bref état de l'art sur les systèmes P2P de partage de données P2P et nous nous concentrons sur l'évolution des systèmes simples de partages des fichiers vers des systèmes de gestion des données. En second lieu, nous proposons une solution pour la gestion des résumés de données dans des systèmes P2P. Nous définissons un modèle approprié et des techniques efficaces pour la création et la mise à jour des résumés. Nous discutons également le traitement des requêtes dans le cadre des résumés. Troisième- ment, nous proposons une technique de recherche basée sur clustering implémentée au dessus d'un protocole de custering selon la connectivité des noeuds. Nous nous concentrons sur la reduction des messages de re- quêtes redondants qui surchargent inutilement le système. Nous avons validé nos solutions par la simulation et les résultats montrent une bonne performance.

Dans une base de données répartie, la réplication de données peut servir à augmenter la fiabilité et la disponibilité de données ainsi que les performances d'accès. En général, l'unité de réplication (copie ou replique) est un table relationnelle (ou un fragment), un document ou un fichier. La réplication consiste alors en placer plusieurs copies sur différents noeuds distincts. Cela fournit une grande disponibilité de données. Si un noeud devient non opérationnel à la suite d'une panne par exemple, une autre copie est toujours accessible sur un autre noeud. La réplication permet aussi aussi de améliorer les performances d'accès en augmentant la localité des références. Lorsque le coût de communication est un facteur dominant, le placement d'une copie sur le noeud où il est le plus souvent accédé favorise les accès locaux et évite l'accès au réseau. Les avantages apportés par la réplication sont à comparer avec la complexité et les coûts supplémentaires de maintenance des copies qui doivent, en théorie rester identiques à tout moment. La mise à jour d'une copie doit être répercutée automatiquement sur toutes ses repliques. Le problème est compliqué par la présence de pannes de noeud ou réseau. Le compromis recherché entre performance d'accès en consultation et en mise à jour des données rend difficile le choix du niveau de réplication. Celui-ci est très dépendant de la charge de travail demandée par les applications. Face à ces défis dans mes travaux de recherche nous avons focalisé sur la gestion de la cohérence pour réplication asynchrone pour plusieurs contextes : entrepôts de données, grappes et applications collaboratives et en pair à pair (P2P). 1. Entrepôts de Données Dans les architectures proposes pour la gestion de entrepôts de données les configurations mono- maître sont souvent utilisés. Dans la réplication mono-maître, plusieurs types configurations acycliques dirigés sont possibles: diffusion, mono-consolidation multi-consolidation, triangulaire. La gestion de la cohérence se pose surtout pour certaines configurations comme dans la multi-consolidation et triangulaire et ses généralisations en combinant les configurations de base. 2. Grappes Les applications dans lesquelles sont utilisées les grappes sont typiquement des applications de lectures intensives, ce qui rend plus facile l'exploitation du parallélisme. Cependant, les grappes peuvent également être utilisées dans un nouveau modèle économique, les Fournisseurs de Services d'Applicatons ASP - Application Service Providers. Dans un contexte ASP, les applications et les bases de données des clients sont stockées chez le fournisseur et sont disponibles, typiquement depuis Internet, aussi efficacement que si elles étaient locales pour les clients. Pour améliorer les performances, les applications et les données peuvent être répliquées sur plusieurs noeuds. Ainsi, les clients peuvent être servis par n'importe quel noeud en fonction de la charge. Cet arrangement fournit également une haute disponibilité: dans le cas de la panne d'un noeud, d'autres noeuds peuvent effectuer le même travail. Le défie est de gérer la réplication multimaître totale et partiel en assurant la cohérence forte et toute en passant à l'échelle. 3 Applications Collaboratives en P2P Les systèmes P2P adoptent une approche complètement décentralisée au partage des ressources. En distribuant données et traitements sur tous les pairs du réseau, ils peuvent passer à très grande échelle sans recourir à des serveurs très puissants. La réplication de données dans les systèmes P2P devient un enjeu majeur pour les applications collaboratives, comme les forums de discussion, les calendriers partagés, ou les catalogues e-commerce, etc. En effet, les données partagées doivent pouvoir être mises à jour en parallèle par différents pairs. Les premiers systèmes P2P existants supposent que les données sont statiques et n'intègrent aucun mécanisme de gestion des mises à jour et de réplication. Une mise à jour d'une donnée par le pair qui la possède implique une nouvelle version non propagée à ceux répliquant cette donnée. Cela résulte en diverses versions sous le même identifiant et l'utilisateur accède à celle stockée par le pair qu'il contacte. Aucune forme de cohérence entre les répliques n'est alors garantie. Le défi est gérer la cohérence éventuelle face au dynamisme des pairs tout en passant à l'échelle.

Dans le domaine de l'Optimisation Combinatoire, la résolution de manière optimale de problèmes de grande taille par le biais d'algorithmes Branch-and-Bound requiert un nombre très élevé de ressources de calcul. De nos jours, de telles ressources sont accessibles grâce aux grilles de calcul, composées de grappes de clusters réparties sur différents sites géographiques. Ces environnements parallèles posent de nombreux défis scientifiques, notamment en termes de passage à l'échelle, de la prise en compte de l'hétérogénéité des ressources ainsi qu'en termes de tolérance aux pannes. La plupart des approaches existantes pour l'algorithme Branch-and-Bound parallèle sont basées sur une architecture de type Maître-Esclave, où un processus maître répartit les tâches à accomplir auprès de processus esclaves en charge de les traîter. L'utilisation d'une telle entité centrale constitue un obstacle majeur en ce qui concerne le passage à l'échelle. Dans cette thèse, nous proposons de relever ces défis ainsi que de surmonter cet obstacle grâce à une approche innovante et complètement distribuée, basée sur une architecture Pair-à-Pair (P2P). Celle-ci repose sur un seul type de processus (le pair), qui a pour mission d'explorer son propre ensemble de tâches, de le partager avec d'autres pairs et de diffuser l'information globale. Nous définissons des mécanismes adaptés en lien avec l'algorithme Branch-and-Bound, qui traitent de la répartition de la charge, de la diffusion de la meilleure solution trouvée et de la détection de la terminaison des calculs. En plus de multiples expérimentations sur le problème d'ordonnancement du Flow-Shop sur la grille de calcul Grid'5000, nous proposons une preuve formelle de la correction de notre approche. Par ailleurs, nous traîtons une problématique souvent ignorés dans les travaux relatifs au calcul P2P, qui est l'importance de la topologie du réseau P2P. Généralement, une topologie très simple est utilisée. Les résultats obtenus montrent que notre approche permet le déploiement de réseaux de calculs à de très grandes échelles, constitués potentiellement de centaines de milliers de coeurs de calcul. Notre dernière contribution consiste en une approche Pair-à-Pair tolérante aux pannes afin de prendre en compte la nature généralement très volatile des ressources de calcul. Les résultats obtenus prouvent la robustesse de l'approche dans des environnements à la fois réalistes et sujets à de nombreux dysfinctionnements

Cette thèse a pour objectif de faciliter le déploiement d'applications distribuées sur des grilles de calcul à grande échelle, en utilisant une infrastructure pair-à-pair (P2P) pour les grilles. De plus, cette thèse propose aussi une bibliothèque basée sur la technique << Elagage et Branchement >> (de l'anglais, Branch-and-Bound -- B&B) pour résoudre les problèmes d'optimisation combinatoire.<br /><br />Les modèles et infrastructures pour le P2P existant sont plutôt décevants : seulement des tâches indépendantes généralement sans communication entre les tâches, et des API de bas niveau. Cette thèse propose une infrastructure P2P qui partage des noeuds de calcul, afin de fournir des grilles à grande échelle. L'infrastructure est un réseau P2P non-structuré, auto-organisé, configurable et qui permet le déploiement d'applications communicantes.<br /><br />Les environnements P2P semblent être bien adaptés aux applications avec un faible ratio communication/computation, comme les algorithmes de recherche parallèle et plus particulièrement les algorithmes de B&B. En plus d'une infrastructure P2P, cette thèse propose une bibliothèque de B&B parallèle pour la grille. Cette bibliothèque aide les utilisateurs, en masquant toutes les difficultés liées à la distribution, à paralléliser leurs problèmes sur des grilles. La bibliothèque repose sur un modèle maître-travailleur hiérarchique et offre un système transparent de communication afin d'améliorer la vitesse de résolution.<br /><br />Nous avons tout d'abord implémenté notre infrastructure P2P au-dessus de l'intergicielle Java pour la grille, ProActive. Cette infrastructure P2P a été déployée comme grille de bureau de manière permanente, avec laquelle nous avons pu réaliser un record mondial de calcul en résolvant le problème des n-reines avec 25 reines. Ensuite, nous avons aussi implémenté avec ProActive notre bibliothèque pour le B&B. Nous montrons le passage à l'échelle et l'efficacité de la bibliothèque en déployant sur une grille de taille nationale (Grid'5000) une application qui résout le problème du << flow-shop >>. Pour finir, nous avons mixé Grid'5000 et notre grille de bureau pour expérimenter le déploiement à grande échelle des n-reines et du flow-shop.

Le déploiement sensible au contexte et la reconfiguration des applications dans les sessions collaboratives sont les processus permettant de gérer la distribution initiale et ultérieure des outils collaboratifs sur les nSuds des participants en prenant en compte diverses contraintes. Ces contraintes proviennent de la structure de la session, des environnements d'exécution et des relations entre les participants. La majorité des travaux liés au déploiement et à la reconfiguration proposent des solutions qui couvrent essentiellement les deux premiers points mais qui n'accordent pas beaucoup d'importance au dernier point. Ainsi, les applications déployées couvrent les besoins des utilisateurs et sont compatibles avec le contexte local mais l'interopérabilité avec les applications déjà déployées sur les nSuds des voisins n'est pas vérifiée. De plus, le contrôle du déploiement et la découverte des applications requises se fait de façon centralisée et nécessite l'intervention humaine. Nous proposons une approche de déploiement et de reconfiguration automatique basée sur un algorithme décentralisé qui s'exécute sur chaque nSud de déploiement. Cet algorithme utilise des modèles abstraits pour générer des configurations de déploiement valides permettant de respecter les diverses contraintes. Nous avons développé une plate-forme Pair-à-Pair offrant des modules génériques pour supporter cet algorithme. Enfin, nous avons réalisé des prototypes et nous avons mené des tests de performance afin d'évaluer expérimentalement notre approche.

Le routage par clé et par contenu sont des systèmes de routage ou la destination d'un message suit un parcours entre les nœuds du réseau qui dépend seulement du contenu du message même. On peut les trouver utilisés soit dans des systèmes pair-à-pair connus comme Réseaux Overlay Structurés (Structured Overlay Networks, SON), soit dans les architecture internet de nouvelle génération, les Réseaux Centrés sur les Contenus (Content-Centric Networks, CCN). Le but de cette thèse est double. D'un côté, on explore le sujet de l'interconnexion et de la coopération des réseaux d'overlay, et on propose une architecture capable de permettre à plusieurs réseaux d'overlay hétérogènes, avec différentes topologies et différents mécanismes de routage, d'interagir, grâce à une infrastructure basée sur des nœuds passerelles. On montre, par des moyennes de simulation et déploiement dans un réseaux réel, que la solution est scalable et permet un routage quasi-exhaustif avec un nombre relativement bas des nœuds passerelle bien connectés. De plus, on présente deux exemples d'applications qui pourront bénéficier de cette architecture. Dans une deuxième partie, on rentre plutôt dans les possibilités offertes par le routage basé sur les contenus hors sa "zone de confort": d'abord, on analyse les améliorations qu'un réseau d'overlay structuré peut porter à un système de diffusion vidéo pair-à-pair, en termes de qualité du vidéo et de perte des paquets pendant la transmission. Après, on examine un système entièrement centré sur le routage basé sur les contenus, en développant une solution de diffusion vidéo en temps réel dans un réseau CCN.

De nombreuses applications distribuées partagent la même nécessité de traiter des flux de données de façon continue, par ex. la surveillance de réseau ou la gestion de réseaux de capteurs. Dans ce contexte, un problème important et difficile concerne le traitement de requêtes continues de jointure qui nécessite de maintenir une fenêtre glissante sur les données la plus grande possible, afin de produire le plus possible de résultats probants. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode pair-à-pair, DHTJoin, qui tire parti d'une Table de Hachage Distribuée (DHT) pour augmenter la taille de la fenêtre glissante en partitionnant les flux sur un grand nombre de nœuds. Contrairement aux solutions concurrentes qui indexent tout les tuples des flux, DHTJoin n'indexe que les tuples requis pour les requêtes et exploite, de façon complémentaire, la dissémination de requêtes. DHTJoin traite aussi le problème de la dynamicité des nœuds, qui peuvent quitter le système ou tomber en panne pendant l'exécution. Notre évaluation de performances montre que DHTJoin apporte une réduction importante du trafic réseau, par rapport aux méthodes concurrentes.

Les salles de cinéma sont passées à l'ére numérique. L'objectif de cette thèse est d'étudier le déploiement du cinéma numérique pour les salles d'art et essai et de proposer des solutions techniques ouvertes, basées sur des logiciels libres et gratuits. Nous présentons les impacts du passage au numérique pour les distributeurs et les exploitants indépendants. Nous détaillons le fonctionnement du cinéma numérique : de la création de contenu au format DCP, au système de projection en salles. Dans cette thèse, nous proposons deux solutions : une solution de projection basée sur le lecteur multimédia VLC, et un système de transmission dématérialisée de DCP des distributeurs vers les exploitants. / Movie theaters have switched to the digital era. The objective of this thesis is to study the deployment of digital cinema for arthouse cinemas and to propose open technical solutions based on free and open source software. We present the impacts of the digital switch for independent distributors and exhibitors. We detail the workflow of the digital cinema specification: from creation of DCP content to the projection system in theaters. This thesis offers two solutions: a projection system based on the VLC media player, and a dematerialized transmission system of DCP from distributors to exhibitors.

En raison de son succès croissant avec les consommateurs la VoD (la Vidéo à la demande) gagne une ampleur sans précédent de l'IPTV et des industries de vidéo en continu tout comme de l’Internet. Contrairement aux services vidéo linéaires rigides programmant (qui sont la norme pour la TV d'émission), l'accès des contenus à la demande fournit une grande flexibilité permettant aux utilisateurs finaux de feuilleter et consommer le contenu vidéo d'une façon autonome / Due to its growing success with consumers as a preferred way to access video content, VoD (Video On Demand) services streaming is gaining unprecedented interest from the IPTV and the Internet video streaming industries alike. Unlike the rigid linear video services programming that is the norm in broadcast TV, the on-demand content access provides a great flexibility allowing end-users to browse and consume video content in a non-scheduled way. Besides providing a VoD offering to meet evolving end-users expectations for flexibility and differed-time access, it is today very important for a service provider to offer a very large content library (popular and niche content) to capture the broadest audience possible. Targeting a very large audience with a large video content library puts a very heavy burden on service providers with scalability being the chief design issue

Dans notre thèse, nous nous intéressons à la construction d'une infrastructure Pair-à-Pair (P2P) pour la réconciliation des données des applications d'édition de texte collaborative. Cependant, cette tâche est difficile à réaliser étant donné le comportement dynamique des pairs. Au regard de l'état de l'art, le modèle des transformées opérationnelles (OT) est une approche typiquement utilisée pour la gestion de la réplication optimiste dans le contexte d'édition de texte distribuée. Toutefois, la plupart des solutions d'OT ne passent pas à l'échelle et ne sont pas adaptées aux réseaux P2P. Pour répondre à ce problème, nous proposons une nouvelle approche appelée P2P-LTR (Estampillage et Journalisation P2P pour la Réconciliation) pour la réconciliation des données à base d'OT, qui assure la cohérence à terme malgré la dynamicité et les cas de pannes. P2P-LTR offre un service de journalisation P2P et un service d'estampillage fiable et réparti fonctionnant sur un modèle de réseau à base de DHT. Dans notre approche, les mises à jour sont estampillées et stockées en P2P dans des journaux à forte disponibilité. Lors de la réconciliation, ces mises à jour sont récupérées selon un ordre total continu afin d'assurer la cohérence à terme. En outre, P2P-LTR traite les cas où les pairs peuvent rejoindre ou quitter le système pendant les opérations de mise à jour. Nous avons évalué les performances de P2P-LTR par simulation. Les résultats montrent l'efficacité et le passage à l'échelle de notre solution.