Les Systèmes multi-agents ou SMA proposent une approche originale de conception de systèmes intelligents et coopératifs. Ils se caractérisent par la distribution du contrôle global du système et par la présence d'agents autonomes évoluant dans un environnement partagé et dynamique. De plus, il existe plusieurs interdépendances entre les buts des agents, leurs capacités et les ressources qu'ils utilisent, donc afin d'éviter d'éventuels conflits, de favoriser la synergie des activités des agents et de partager les ressources de l’environnement commun, il est important que les agents coordonnent leurs actions. Nous nous sommes intéressés, dans le cadre de cette thèse, au déploiement des systèmes multi-agents sur une architecture pair à pair (Peer-to-Peer ou P2P) et ceci dans le but d’établir la communication entre ces agents et les relier entre eux. Cependant, du fait de la nature dynamique des systèmes P2P où chaque pair peut apparaître et disparaître à tout moment, des nouveaux problèmes se posent pour la coordination d’agents nécessitant des mécanismes de coordination adaptés au contexte spécifique des P2P. Pour cela, nous avons proposé une méthode de formation de groupe comme solution à ces problèmes. Nous nous sommes intéressés ensuite à l’application des systèmes multi-agents à architecture P2P au domaine d’apprentissage collaboratif en ligne où des apprenants contribuent aux apprentissages du groupe, et en retour, le groupe contribue à ceux des apprenants et c’est la cohérence du collectif qui permet d’atteindre l’objectif. Cependant, l’apprentissage collaboratif à distance implique des nouveaux rôles pour l’enseignant ainsi que pour les apprenants. Il est donc essentiel de définir ces rôles pour identifier les besoins qui en découlent pour pouvoir intégrer à l’outil informatique des fonctionnalités afin de satisfaire ces besoins. En effet, il est essentiel de fournir aux enseignants et apprenants la possibilité d’avoir des informations sur la progression de leur apprentissage ainsi que sur les niveaux de collaboration et de sociabilité de chaque apprenant et du groupe. Enfin, nous avons proposé, comme application de nos travaux, un système appelé COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project mANagment) conçu pour l’apprentissage à distance et de façon collaborative de la gestion des projets. / Multi-Agents systems (MAS) propose an original approach to design intelligent and cooperative systems. They are characterized by the distribution of the overall system control and the presence of autonomous agents operating in a shared and dynamic environment. In addition, there are many interdependencies between: agents' goals, their abilities and used resources. So, in order to avoid possible conflicts, promote synergy of agents activities and share resources of the common environment, it is important that the agents coordinate their actions. We are interested, in the context of this thesis, in the deployment of multi-agents systems on Peer-to-Peer (P2P) networks in order to establish communication between these agents. However, because of the dynamic nature of P2P systems where each peer may appear and disappear at any time, new problems arise concerning the coordination of agents. Thus, coordination mechanisms adapted to the specific context of P2P are required. For that, we have proposed a group formation method to solve these problems. Then, we were interested in the usage of multi-agents systems with P2P architecture in the field of collaborative e-learning. In such applications, each learner contributes in the learning process of the group, and in return, the group contributes in the learning process of its members. The consistency of the whole group allows to achieve the goal. However, collaborative e-learning implies new roles for teachers as well as for learners. It is therefore essential to define these roles in order to identify the users needs and integrate, in the platform, the functionalities that allows us to satisfy such needs. Indeed, it is essential to provide teachers and learners with the opportunity to obtain information about the progress of their learning processes as well as the level of collaboration and sociability of each learner in the group. Finally, we have proposed, as an application of our work, a system called COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project management) designed for the collaborative e-Learning project management.

Notre but est de permettre à un utilisateur du Web d’organiser la gestionde ses données distribuées en place, c’est à dire sans l’obliger à centraliserses données chez un unique hôte. Par conséquent, notre système diffèrede Facebook et des autres systèmes centralisés, et propose une alternativepermettant aux utilisateurs de lancer leurs propres pairs sur leurs machinesgérant localement leurs données personnelles et collaborant éventuellementavec des services Web externes.Dans ma thèse, je présente Webdamlog, un langage dérivé de datalogpour la gestion de données et de connaissances distribuées. Le langage étenddatalog de plusieurs manières, principalement avec une nouvelle propriété ladélégation, autorisant les pairs à échanger non seulement des faits (les données)mais aussi des règles (la connaissance). J’ai ensuite mené une étude utilisateurpour démontrer l’utilisation du langage. Enfin je décris le moteur d’évaluationde Webdamlog qui étend un moteur d’évaluation de datalog distribué nomméBud, en ajoutant le support de la délégation et d’autres innovations tellesque la possibilité d’avoir des variables pour les noms de pairs et des relations.J’aborde de nouvelles techniques d’optimisation, notamment basées sur laprovenance des faits et des règles. Je présente des expérimentations quidémontrent que le coût du support des nouvelles propriétés de Webdamlogreste raisonnable même pour de gros volumes de données. Finalement, jeprésente l’implémentation d’un pair Webdamlog qui fournit l’environnementpour le moteur. En particulier, certains adaptateurs permettant aux pairsWebdamlog d’échanger des données avec d’autres pairs sur Internet. Pourillustrer l’utilisation de ces pairs, j’ai implémenté une application de partagede photos dans un réseau social en Webdamlog. / Our goal is to enable aWeb user to easily specify distributed data managementtasks in place, i.e. without centralizing the data to a single provider. Oursystem is therefore not a replacement for Facebook, or any centralized system,but an alternative that allows users to launch their own peers on their machinesprocessing their own local personal data, and possibly collaborating with Webservices.We introduce Webdamlog, a datalog-style language for managing distributeddata and knowledge. The language extends datalog in a numberof ways, notably with a novel feature, namely delegation, allowing peersto exchange not only facts but also rules. We present a user study thatdemonstrates the usability of the language. We describe a Webdamlog enginethat extends a distributed datalog engine, namely Bud, with the supportof delegation and of a number of other novelties of Webdamlog such as thepossibility to have variables denoting peers or relations. We mention noveloptimization techniques, notably one based on the provenance of facts andrules. We exhibit experiments that demonstrate that the rich features ofWebdamlog can be supported at reasonable cost and that the engine scales tolarge volumes of data. Finally, we discuss the implementation of a Webdamlogpeer system that provides an environment for the engine. In particular, a peersupports wrappers to exchange Webdamlog data with non-Webdamlog peers.We illustrate these peers by presenting a picture management applicationthat we used for demonstration purposes.

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.

De nombreux problèmes scientifiques et industriels ont besoin de la résolution de systèmes linéaires non symétriques à grande échelle, qui sont décrits par des matrices creuses de très grande taille. On utilise fréquemment dans ce cas des méthodes numériques itératives et on fait appel au parallélisme pour une résolution rapide et efficace. L'algorithme GMRES(m) est une méthode itérative qui donne de bons résultats dans la plupart des cas. Mais on observe une limitation à sa parallélisation en raison des nombreuses communications produites. Dans quelques cas, la convergence est atteinte très lentement, voire jamais. Nous présentons dans cette thèse une méthode hybride GMRES(m)/LS-Arnoldi qui accélère la convergence grâce à la connaissance des valeurs propres calculées parallèlement par la méthode d'Arnoldi pour les cas réels, avec son implantation sur des supercalculateurs. Une extension aux cas complexes est également étudiée. La dernière tendance du calcul global, le calcul de grille, propose l'exploitation massive des ressources vacantes des réseaux locaux ainsi que sur Internet. Son avantage peut être énorme pour l'exécution d'applications parallèles. L'environnement XtremWeb est un système de grille léger, tolérant aux défaillances et sécurisé pour l'exécution d'applications parallèles. Il est un environnement de calcul haute-performance, une plate- forme de grille logicielle d'expérimentation pour des institutions académiques ou industrielles. Nous présentons dans cette thèse les implantations de la méthode GMRES(m) sur ce système de grille XtremWeb ainsi que sur un environnement distribué de calcul LAM-MPI. Nous avons fait de multiples tests sur grille et supercalculateur. Des performances que nous avons obtenues, nous constatons les avantages et les inconvénients de ces plates-formes de calcul différentes.

Le modèle pair à pair (P2P) est aujourd'hui utilisé dans des environnements contraints. Néanmoins, pour pouvoir garantir un niveau de service, il requiert l'intégration d'une infrastructure de supervision adaptée. Ce dernier point constitue le cadre de notre travail. Concernant la modélisation de l'information de gestion, nous avons conçu une extension de CIM pour le modèle P2P. Pour la valider, nous l'avons implantée sur Jxta. Nous avons ensuite spécialisé notre modèle de l'information pour les tables de hachage distribuées (DHT). Nous avons abstrait le fonctionnement des DHTs, proposé un ensemble de métriques qui caractérisent leur performance, et déduit un modèle de l'information qui les intègre. Enfin, concernant l'organisation du plan de gestion, nous avons proposé un modèle hiérarchique, qui permet aux pairs de s'organiser selon une arborescence de gestionnaires et d'agents. Cette proposition a été mise en oeuvre sur une implantation de Pastry.

Cette thèse a pour objectif de définir un système de stockage pair à pair, nommé Us. Le but principal de Us est de garantir la pérennité des données. Pour cela, Us associe un mécanisme de redondance des données à un processus dynamique de reconstruction.<br /><br />Dans un premier temps, nous avons créé un prototype Us et conçu une interface utilisateur, nommée UsFS, de type système de fichiers. Un procédé de journalisation des données est inclus dans UsFS.<br /><br />Ensuite, nous nous sommes intéressés aux distributions de données au sein du réseau Us. Le but de ces distributions est de minimiser le dérangement occasionné par le processus de reconstruction pour chaque pair. Enfin, nous avons étendu notre schéma de distribution pour gérer le comportement dynamique des pairs et prendre en compte les corrélations de panne.

Les applications scientifiques d'aujourd'hui, telles les simulations de grands phénomènes naturels, requièrent une grande puissance de calcul ainsi qu'une importante capacité de stockage. Les grilles de calcul apparaissent comme une solution permettant d'atteindre cette puissance par la mise en commun de ressources de différentes organisations. Ces architectures présentent en revanche des caractéristiques rendant leur programmation complexe: elles sont dynamiques, hétérogènes, réparties à grande échelle. Cette thèse s'intéresse aux problématiques liées à la conception d'un service de partage de données pour les grilles de calcul. L'objectif est de permettre un accès transparent aux données, en automatisant la localisation, le transfert, la gestion de la persistance et de la cohérence des données partagées. Nous nous sommes plus particulièrement concentrés sur la gestion de la cohérence et de la persistance des données en environnement dynamique. Dans un tel contexte, assurer la persistance nécessite la mise en place de mécanismes de tolérance aux fautes. Nous proposons une approche pour gérer conjointement ces deux aspects via une architecture logicielle multiprotocole permettant de coupler différents protocoles de cohérence avec différents mécanismes de tolérance aux fautes. Nous proposons une conception hiérarchique de cette architecture, adaptée à la topologie réseau des grilles de calcul. Ces contributions ont été mises en oeuvre au sein du service de partage de données pour grilles JUXMEM. Les expérimentations menées sur la grille expérimentale Grid'5000 montrent que notre conception hiérarchique permet d'améliorer les performances des accès aux données partagées.

Cette thèse étudie la découverte de services (composants logiciels, exécutables, librairies scientifiques) sur des plates-formes distribuées à grande échelle. Les approches traditionnelles, proposées pour des environnements stables et relativement petits, s'appuient sur des techniques centralisées impropres au passage à l'échelle dans des environnements géographiquement distribués et instables. Notre contribution s'articule autour de trois axes. 1) Nous proposons une nouvelle approche appelée DLPT (Distributed Lexicographic Placement Table), qui s'inspire des systèmes pair-à-pair et s'appuie sur un réseau de recouvrement structuré en arbre de préfixes. Cette structure permet des recherches multi-attributs sur des plages de valeurs. 2) Nous étudions la distribution des noeuds de l'arbre sur les processeurs de la plate-forme sous-jacente, distribuée, dynamique et hétérogène. Nous proposons et adaptons des heuristiques de répartition de la charge pour ce type d'architectures. 3) Notre plate-forme cible, par nature instable, nécessite des mécanismes robustes pour la tolérance aux pannes. La réplication traditionnellement utilisée s'y avère coûteuse et incapable de gérer des fautes transitoires. Nous proposons des techniques de tolérance aux pannes best-effort fondées sur la théorie de l'auto-stabilisation pour la construction d'arbres de préfixes dans des environnements pair-à-pair. Nous présentons deux approches. La première, écrite dans un modèle théorique à gros grain, permet de maintenir des arbres de préfixes instantanément stabilisants, c'est-à-dire reconstruits en un temps optimal après un nombre arbitraire de fautes. La deuxième, écrite dans le modèle à passage de messages, permet l'implantation d'une telle architecture dans des réseaux très dynamiques. Enfin, nous présentons un prototype logiciel mettant en oeuvre cette architecture et présentons ses premières expérimentations sur la plate-forme Grid'5000.

Le routage dans Internet est basé sur des tables dites de routage, formées de blocs d'adresses IP. Cependant, la construction et la maintenance de telles tables de routage nécessitent l'utilisation de protocoles complexes qui ne passent pas à l'échelle en termes de mémoire et d'utilisation CPU. De plus, l'expérience montre que le plan d'adressage IP est insuffisant, car la sémantique d'une adresse IP est à la fois un identificateur et un localisateur. Dans nos travaux, nous proposons un système de réseau recouvrant pair-à-pair libre de toute contrainte topologique et utilisant des coordonnées virtuelles prises dans le plan hyperbolique nommé CLOAK (Covering Layer Of Abstract Knowledge en anglais). Les schémas de routages locaux basés sur des coordonnées virtuelles extraites du plan hyperbolique ont suscité un intérêt considérable ces dernières années. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche pour saisir le potentiel de la géométrie hyperbolique. L'objectif est de construire un système extensible et fiable pour créer et gérer des réseaux recouvrants dans Internet. Le système est implémenté comme une infrastructure pair-à-pair structuré basé sur les protocoles de la couche transport entre les pairs. Quant à l'organisation des données dans l'espace virtuel, nous employons la réplication pour améliorer la disponibilité et l'accessibilité des objets de l'overlay potentiellement instable. Nous avons implémenté et évalué différentes méthodes de réplication (réplication radiale, réplication circulaire).A l'aide de simulations, nous évaluons notre proposition à travers un certain nombre de métriques et nous montrons que les réseaux recouvrants pair-à-pair basés sur la géométrie hyperbolique ont de bonnes performances par rapport aux autres DHT existantes tout en introduisant flexibilité et robustesse dans les réseaux recouvrants dynamiques.

Les Systèmes multi-agents ou SMA proposent une approche originale de conception de systèmes intelligents et coopératifs. Ils se caractérisent par la distribution du contrôle global du système et par la présence d'agents autonomes évoluant dans un environnement partagé et dynamique. De plus, il existe plusieurs interdépendances entre les buts des agents, leurs capacités et les ressources qu'ils utilisent, donc afin d'éviter d'éventuels conflits, de favoriser la synergie des activités des agents et de partager les ressources de l'environnement commun, il est important que les agents coordonnent leurs actions. Nous nous sommes intéressés, dans le cadre de cette thèse, au déploiement des systèmes multi-agents sur une architecture pair à pair (Peer-to-Peer ou P2P) et ceci dans le but d'établir la communication entre ces agents et les relier entre eux. Cependant, du fait de la nature dynamique des systèmes P2P où chaque pair peut apparaître et disparaître à tout moment, des nouveaux problèmes se posent pour la coordination d'agents nécessitant des mécanismes de coordination adaptés au contexte spécifique des P2P. Pour cela, nous avons proposé une méthode de formation de groupe comme solution à ces problèmes. Nous nous sommes intéressés ensuite à l'application des systèmes multi-agents à architecture P2P au domaine d'apprentissage collaboratif en ligne où des apprenants contribuent aux apprentissages du groupe, et en retour, le groupe contribue à ceux des apprenants et c'est la cohérence du collectif qui permet d'atteindre l'objectif. Cependant, l'apprentissage collaboratif à distance implique des nouveaux rôles pour l'enseignant ainsi que pour les apprenants. Il est donc essentiel de définir ces rôles pour identifier les besoins qui en découlent pour pouvoir intégrer à l'outil informatique des fonctionnalités afin de satisfaire ces besoins. En effet, il est essentiel de fournir aux enseignants et apprenants la possibilité d'avoir des informations sur la progression de leur apprentissage ainsi que sur les niveaux de collaboration et de sociabilité de chaque apprenant et du groupe. Enfin, nous avons proposé, comme application de nos travaux, un système appelé COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project mANagment) conçu pour l'apprentissage à distance et de façon collaborative de la gestion des projets.