Avec l'émergence de plates-formes distribuées très hétérogènes, dynamiques et à large échelle, la nécessité d'un moyen de les programmer efficacement et de les gérer est apparu. Le concept de l'informatique autonomique propose de créer des systèmes auto-gérés c'est-à-dire des systèmes qui sont conscients de leurs composants et de leur environnement, et peuvent se configurer, s'optimiser, se réparer et se protéger. Dans le cadre de la réalisation de tels systèmes, la programmation déclarative, dont l'objectif est de faciliter la tâche du programmeur en séparant le contrôle de la logique du calcul, a retrouvé beaucoup d'intérêt ces derniers temps. En particulier, la programmation à base de des règles est considérée comme un modèle prometteur dans cette quête d'abstractions de programmation adéquates pour ces plates-formes. Cependant, bien que ces modèles gagnent beaucoup d'attention, ils créent une demande pour des outils génériques capables de les exécuter à large échelle. Le modèle de programmation chimique, qui a été conçu suivant la métaphore chimique, est un modèle de programmation à bas de règles et d'ordre supérieur, avec une exécution non-déterministe, où les règles sont appliquées de façon concurrente sur un multi ensemble de données. Dans cette thèse, nous proposons la conception, le développement et l'expérimentation d'un intergiciel distribué pour l'exécution de programmes chimique sur des plates-formes à large échelle et génériques. L'architecture proposée combine une couche de communication pair-à-pair avec un protocole de capture atomique d'objets sur lesquels les règles doivent être appliquées, et un système efficace de détection de terminaison. Nous décrivons le prototype d'intergiciel mettant en oeuvre cette architecture. En s'appuyant sur son déploiement sur une plate-forme expérimentale à large échelle, nous présentons les résultats de performance, qui confirment les complexités analytiques obtenues et montrons expérimentalement la viabilité d'un tel modèle de programmation.

Les systèmes de recommandation (RS) et le pair-à-pair (P2) sont complémen-taires pour faciliter le partage de données à grande échelle: RS pour filtrer et person-naliser les requêtes des utilisateurs, et P2P pour construire des systèmes de partage de données décentralisés à grande échelle. Cependant, il reste beaucoup de difficultés pour construire des RS efficaces dans une infrastructure P2P. Dans cette thèse, nous considérons des communautés en ligne à grande échelle, où les utilisateurs notent les contenus qu'ils explorent et gardent dans leur espace de travail local les contenus de qualité pour leurs sujets d'intérêt. Notre objectif est de construire un P2P-RS efficace pour ce contexte. Nous exploitons les sujets d'intérêt des utilisateurs (extraits automatiquement des contenus et de leurs notes) et les don-nées sociales (amitié et confiance) afin de construire et maintenir un overlay P2P so-cial. La thèse traite de plusieurs problèmes. D'abord, nous nous concentrons sur la conception d'un P2P-RS qui passe à l'échelle, appelé P2Prec, en combinant les ap-proches de recommandation par filtrage collaboratif et par filtrage basé sur le contenu. Nous proposons alors de construire et maintenir un overlay P2P dynamique grâce à des protocoles de gossip. Nos résultats d'expérimentation montrent que P2Prec per-met d'obtenir un bon rappel avec une charge de requêtes et un trafic réseau accep-tables. Ensuite, nous considérons une infrastructure plus complexe afin de construire et maintenir un overlay P2P social, appelé F2Frec, qui exploite les relations sociales entre utilisateurs. Dans cette infrastructure, nous combinons les aspects filtrage par contenu et filtrage basé social, pour obtenir un P2P-RS qui fournit des résultats de qualité et fiables. A l'aide d'une évaluation de performances extensive, nous mon-trons que F2Frec améliore bien le rappel, ainsi que la confiance dans les résultats avec une surcharge acceptable. Enfin, nous décrivons notre prototype de P2P-RS que nous avons implémenté pour valider notre proposition basée sur P2Prec et F2Frec.

Le concept de pair à pair (P2P) a connu récemment de grands développements dans les domaines du partage de fichiers, du streaming vidéo et des bases de données distribuées. Le développement du concept de parallélisme dans les architectures de microprocesseurs et les avancées en matière de réseaux à haut débit permettent d'envisager de nouvelles applications telles que le calcul intensif distribué. Cependant, la mise en oeuvre de ce nouveau type d'application sur des réseaux P2P pose de nombreux défis comme l'hétérogénéité des machines, le passage à l'échelle et la robustesse. Par ailleurs, les protocoles de transport existants comme TCP et UDP ne sont pas bien adaptés à ce nouveau type d'application. Ce mémoire de thèse a pour objectif de présenter un environnement décentralisé pour la mise en oeuvre de calculs intensifs sur des réseaux pair à pair. Nous nous intéressons à des applications dans les domaines de la simulation numérique et de l'optimisation qui font appel à des modèles de type parallélisme de tâches et qui sont résolues au moyen d'algorithmes itératifs distribués or parallèles. Contrairement aux solutions existantes, notre environnement permet des communications directes et fréquentes entre les pairs. L'environnement est conçu à partir d'un protocole de communication auto-adaptatif qui peut se reconfigurer en adoptant le mode de communication le plus approprié entre les pairs en fonction de choix algorithmiques relevant de la couche application ou d'éléments de contexte comme la topologie au niveau de la couche réseau. Nous présentons et analysons des résultats expérimentaux obtenus sur diverses plateformes comme GRID'5000 et PlanetLab pour le problème de l'obstacle et des problèmes non linéaires de flots dans les réseaux.

Avec l'émergence de l'informatique dans les nuages, une nouvelle approche consiste à externaliser des tâches de calcul, de façon à réduire les coûts d'hébergement et à augmenter la flexibilité des systèmes. L'infrastructure actuelle des services permettant cette externalisation repose sur l'utilisation de centres de traitement de données centralisés, qui sont dédiés à l'approvisionnement de ressources de calcul. Dans cette thèse, nous étudions la possibilité de fournir de tels services en utilisant une infrastructure pair-à-pair, c'est-à-dire une infrastructure totalement décentralisée pouvant être déployée sur une fédération de noeuds de calcul hétérogénes et de provenances diverses. Nous nous focalisons sur le problème de l'allocation des noeuds et présentons Salute, un service d'allocation de noeuds, qui organise les noeuds en réseaux virtuels non-structurés et repose sur des mécanismes de prédiction de disponibilité pour assurer, avec une grande probabilité, que les requêtes d'allocation sont satisfaites dans le temps, malgré le dynamisme de l'environnement hôte. Pour ce faire, le service Salute repose sur la collaboration de plusieurs protocoles pair-à-pair appartenant à la catégorie des protocoles épidémiques. Afin de valider nos propositions, nous évaluons Salute en utilisant des traces provenant d'un échantillonnage de plusieurs systèmes pair-à-pair de référence.

Les méthodes d'apprentissage semi-supervisé constituent une catégorie de méthodes d'apprentissage automatique qui combinent points étiquetés et données non labellisées pour construire le classifieur. Dans la première partie de la thèse, nous proposons un formalisme d'optimisation général, commun à l'ensemble des méthodes d'apprentissage semi-supervisé et en particulier aux Laplacien Standard, Laplacien Normalisé et PageRank. En utilisant la théorie des marches aléatoires, nous caractérisons les différences majeures entre méthodes d'apprentissage semi-supervisé et nous définissons des critères opérationnels pour guider le choix des paramètres du noyau ainsi que des points étiquetés. Nous illustrons la portée des résultats théoriques obtenus sur des données synthétiques et réelles, comme par exemple la classification par le contenu et par utilisateurs des systèmes pair-à-pair. Cette application montre de façon édifiante que la famille de méthodes proposée passe parfaitement à l'échelle. Les algorithmes développés dans la deuxième partie de la thèse peuvent être appliquées pour la sélection des données étiquetées, mais également aux autres applications dans la recherche d'information. Plus précisément, nous proposons des algorithmes randomisés pour la détection rapide des nœuds de grands degrés et des nœuds avec de grandes valeurs de PageRank personnalisé. A la fin de la thèse, nous proposons une nouvelle mesure de centralité, qui généralise à la fois la centralité d'intermédiarité et PageRank. Cette nouvelle mesure est particulièrement bien adaptée pour la détection de la vulnérabilité de réseau.

We broaden the theory of dynamical interpretation, investigate the property of commutativity and explore the subject of subgroups forming free products in Thompson's group V. We expand Brin's terminology for a revealing pair to an any tree pair. We use it to analyse the dynamical behaviour of an arbitrary tree pair which cannot occur in a revealing pair. Hence, we design a series of algorithms generating Brin's revealing pair from any tree pair, by successively eliminating the undesirable structures. To detect patterns and transitioning between tree pairs, we introduce a new combinatorial object called the chains graph. A newly defined, unique and symmetrical type of a tree pair, called a balanced tree pair, stems from the use of the chains graphs. The main theorem of Bleak et al. in "Centralizers in the R. Thompson's Group V_n" states the necessary structure of the centraliser of an element of V. We provide a converse to this theorem, by proving that each of the predicted structures is realisable. Hence we obtain a complete classification of centralisers in V. We give an explicit construction of an element of V with prescribed centraliser. The underlying concept is to embed a Cayley graph of a finite group into the flow graph (introduced in Bleak et al.) of the desired element. To reflect the symmetry, we present the resulting element in terms of a balanced tree pair. The group V is conjectured to be a universal coCF group, which generates interest in studying its subgroups. We develop a better understanding of embeddings into V by providing a necessary and sufficient dynamical condition for two subgroups (not both torsion) to form a free product in V. For this, we use the properties, explored in Bleak and Salazar-Díaz "Free Products in Thompson's Group V", of sets of so--called important points, and the Ping-Pong action induced on them.

La gestion de ressources distribuées à l'échelle planétaire dans plusieurs organisations virtuelles implique de nombreux défis. Dans cette thèse, nous proposons un modèle pour la gestion dynamique de services dans un environnement de grille pair-à-pair à large échelle.Ce modèle, nommé P2P4GS, présente l'originalité de ne pas lier l'infrastructure pair-à-pair à la plate-forme d'exécution de services.De plus, il est générique, c'est-à-dire applicable sur toute architecture pair-à-pair. Pour garantir cette propriété, vu que les systèmes distribués à large échelle ont tendance à évoluer en termes de ressources, d'entités et d'utilisateurs, nous avons proposé de structurer le système de grille pair-à-pair en communautés virtuelles (clusters).L'approche de structuration est complètement distribuée et se base uniquement sur le voisinage des noeuds pour l'élection des responsables de clusters appelés PSI (Proxy Système d'Information). D'autre part, afin de bien orchestrer les communications au sein des différentes communautés virtuelles et aussi permettre une recherche efficace et exhaustive de service, lors de la phase de structuration, un arbre couvrant constitué uniquement des PSI est maintenu. Les requêtes de recherche vont ainsi être acheminées le long de cet arbre.Outre la découverte de services, nous avons proposé des mécanismes de déploiement, de publication et d'invocation de services. Enfin, nous avons implémenté et analysé les performances de P2P4GS. Afin d'illustrer sa généricité, nous l'avons implémenté sur Gia, Pastry et Kademlia des protocoles pair-à-pair opérant de manières totalement différentes.Les tests de performances ont montré que le P2P4GS fournit une bonne résistance aux pannes et garantit un passage à l'échelle en termes de dimensionnement du réseau et également de coût de communications. / Resource management management worldwide distributed in several virtual organizations is a key issue.In this thesis, we propose a model for dynamic services management in large-scale peer-to-peer Grid environments.This model named P2P4GS, presents originality not to link peer-to-peer infrastructure to the execution services platform.In addition, the middleware is generic i.e. it able to be applied on any peer-to-peer architecture.Meanwhile, the increasing size of resources and users in large-scale distributed systems has lead to a scalability problem.To ensure scalability, we propose to organize the peer-to-peer Grid nodes in virtual communities so called clusters.The structuring approach is completely distributed, and only requires local knowledge about nodes neighborhood for election of cluster managers called ISP (Information System Proxy).On the other hand, in order orchestrate communications in the various virtual communities and also enable an efficient service discovery,during structuring process, a spanning tree only constituted of ISP is maintained. Therefore, search queries will be routed along the spanning tree.Besides the service discovery, we proposed service deployment, publication and invocation mechanisms.Finally, we implemented and analyzed the performance of P2P4GS.To illustrate that P2P4GS is generic, we implemented protocols that operating in fully different way. These protocols are Gia, Pastry and Kademlia.Performance tests show that, on the one hand, our approach provides good fault tolerance and ensures the scalability in terms of the clusters distribution and communication cost.

La recherche et l'indexation de données en fonction d'une date ou d'une zone géographique permettent le partage et la découverte d'informations géolocalisées telles que l'on en trouve sur les réseaux sociaux comme Facebook, Flickr, ou Twitter. Cette réseau social connue sous le nom de Location Based Social Network (LBSN) s'applique à des millions d'utilisateurs qui partagent et envoient des requêtes ciblant des zones spatio-temporelles, permettant d'accéder à des données géolocalisées générées dans une zone géographique et dans un intervalle de temps donné. Un des principaux défis pour de telles applications est de fournir une architecture capable de traiter la multitude d'insertions et de requêtes spatio-temporelles générées par une grande quantité d'utilisateurs. A ces fins, les Tables de Hachage Distribué (DHT) et le paradigme Pair-à-Pair (P2P) sont autant de primitives qui forment la base pour les applications de grande envergure. Cependant, les DHTs sont mal adaptées aux requêtes ciblant des intervalles donnés; en effet, l'utilisation de fonctions de hachage sacrifie la localité des données au profit d'un meilleur équilibrage de la charge. Plusieurs solutions ajoutent le support de requêtes ciblant des ensembles aux DHTs. En revanche ces solutions ont tendance à générer un nombre de messages et une latence élevée pour des requêtes qui ciblent des intervalles. Cette thèse propose deux solutions à large échelle pour l'indexation des données géolocalisées. / Indexing and retrieving data by location and time allows people to share and explore massive geotagged datasets observed on social networks such as Facebook, Flickr, and Twitter. This scenario known as a Location Based Social Network (LBSN) is composed of millions of users, sharing and performing location-temporal range queries in order to retrieve geotagged data generated inside a given geographic area and time interval. A key challenge is to provide a scalable architecture that allow to perform insertions and location-temporal range queries from a high number of users. In order to achieve this, Distributed Hash Tables (DHTs) and the Peer-to-Peer (P2P) computing paradigms provide a powerful building block for implementing large scale applications. However, DHTs are ill-suited for supporting range queries because the use of hash functions destroy data locality for the sake of load balance. Existing solutions that use a DHT as a building block allow to perform range queries. Nonetheless, they do not target location-temporal range queries and they exhibit poor performance in terms of query response time and message traffic. This thesis proposes two scalable solutions for indexing and retrieving geotagged data based on location and time.

Actuellement, nous constatons une augmentation de demande de services vidéo sur les réseaux P2P. Ces réseaux jouent un rôle primordial dans la transmission de contenus multimédia à grande échelle pour des clients hétérogènes. Cependant, le déploiement de services vidéo temps réel sur les réseaux P2P a suscité un grand nombre de défis dû à l’hétérogénéité des terminaux et des réseaux d’accès, aux caractéristiques dynamiques des pairs, et aux autres problèmes hérités des protocoles TCP/IP, à savoir les pertes de paquets, les délais de transfert et la variation de la bande passante de bout-en-bout. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’analyser les différents problèmes et de proposer un mécanisme de transport vidéo temps réel avec le provisionnement de la qualité de Service (QoS). Ainsi, nous proposons trois contributions majeures. Premièrement, il s’agit d’un mécanisme de streaming vidéo adaptatif permettant de sélectionner les meilleurs pair émetteurs. Ce mécanisme permet de structurer les pairs dans des réseaux overlay hybrides avec une prise en charge des caractéristiques sémantiques du contenu et des caractéristiques physiques du lien de transport. Nous présentons ensuite un mécanisme d’ordonnancement de paquets vidéo combiné à une commutation de pairs et/ou de flux pour assurer un transport lisse. Finalement, une architecture de collaboration entre les applications P2P et les fournisseurs de services / réseaux est proposée pour supporter un contrôle d’admission de flux. / There is an increasing demand for scalable deployment of real-time multimedia streaming applications over Internet. In this context, Peer-to-Peer (P2P) networks are playing an important role for supporting robust and large-scale transmission of multimedia content to heterogeneous clients. However, the deployment of real-time video streaming applications over P2P networks arises lot of challenges due to heterogeneity of terminals and access networks, dynamicity of peers, and other problems inherited from IP network. Real-time streaming applications are very sensitive to packet loss, jitter / transmission delay, and available end-to-end bandwidth. These elements have key importance in QoS provisioning and need extra consideration for smooth delivery of video streaming applications over P2P networks. Beside the abovementioned issues, P2P applications lack of awareness in constructing their overlay topologies and do not have any explicit interaction with service and network providers. This situation leads to inefficient utilization of network resources and may cause potential violation of peering agreements between providers. The aim of this thesis is to analyze these issues and to propose an adaptive real-time transport mechanism for QoS provisioning of Scalable Video Coding (SVC) applications over P2P networks. Our contributions in this dissertation are threefold. First, we propose a hybrid overlay organization mechanism allowing intelligent organization of sender peers based on network-awareness, media- awareness, and quality-awareness. This overlay organization is further used for an appropriate selection of best sender peers, and the efficient switching of peers to ensure a smooth video delivery when any of the sender peers is no more reliable. Second, we propose a packet video scheduling mechanism to assign different parts of the video content to specific peers. Third, we present a service provider driven P2P network framework that enables effective interaction between service / network providers and P2P applications to perform QoS provisioning mechanism for the video streaming.

Avec l’omniprésence au quotidien du numérique et de l’informatique, de plus en plus d’utilisateurs souhaitent avoir accès à Internet et à leurs applications via n’importe quel périphérique, de n’importe où et n’importe quand. Les appareils domestiques intelligents se développant, les besoins d’échanger des données au domicile même se font de plus en plus sentir. C’est dans ce contexte, celui des services à domicile avec besoin d’interconnexion que se situe notre étude. Ce type de service est qualifié de Home Service (HS) alors que le réseau à domicile est nommé Home Network (HN). La problématique pour les opérateurs est alors de concevoir des architectures appropriées à l’interconnexion des HN de manière sécurisée tout en permettant un déploiement facile et à grande échelle. Dans la première étape, nous considérons la livraison de services sécurisés à travers un réseau de nouvelle génération (NGN) : IMS (IP Multimedia Subsystem). IMS étant l’architecture de référence pour son caractère réseau NGN des opérateurs, diverses architectures peuvent être développées comme support aux HS. Nous avons choisi d'analyser et de mettre en place une architecture P2P centralisée et de le comparer à l’architecture de référence. Plusieurs mécanismes d'authentification sont mis en place autour du P2P centralisé afin de sécuriser la prestation de services. La modélisation et l’évaluation de notre proposition ont permis d’identifier sa relation à l’IMS mais aussi des problèmes inhérents aux solutions centralisées : la protection des données personnelles, l’impact de la taille sur réseau sur les performances, l’existence d’un point de faiblesse unique face aux attaques et la congestion au niveau du serveur centralisé. Par conséquent, nous nous sommes tournés vers les solutions distribuées pour résoudre ces problèmes. Dans la deuxième étape, nous considérons l’architecture P2P non-structurée, qualifiée de pur P2P. La cryptographie basée sur l'identité (IBC) est ajoutée au P2P pur afin d’authentifier les utilisateurs et de protéger leurs communications. Pour chacune des solutions une analyse du coût de signalisation est effectuée révélant une faiblesse en ce qui concerne l’étape de recherche. Dans un déploiement à grande échelle, le coût de cette phase est trop élevé. Aussi, nous examinons le P2P structuré basé sur les Dynamic Hash Tables, une autre solution distribuée. Cette architecture est étudiée par l'IETF en tant qu’une des dernières générations de P2P: REsource LOcation And Discovery (RELOAD) Base Protocol. Nous proposons son utilisation dans le cadre des HSs. Comme preuve du concept, cette solution a été implantée et déployée sur un petit réseau en utilisant TLS/SSL comme mécanisme de sécurité. Cette plateforme nous a permis d’étudier les délais et les coûts de cette solution. Pour terminer, un bilan est établi sur toutes les solutions proposées En outre, nous introduisons d’autres types de HS et leurs possibilités de déploiement futur. / With digital life enhancement, more users would like to get seamless Internet and information with any devices, at any time and from anywhere. More and more home devices need to exchange data or to control other devices. The type of services is labelled Home Service (HS) and it is deployed though a Home Network (HN). Some users need to use their HS outside their HN, some others need to interconnect other HN. Operators have to provide suitable network architectures to ensure this interconnection and to provide at the same time, scalability, remote access, easy deployment and security. Here is the topic of our work. In the fist step, we consider a practical illustration around the Next-Generation Network (NGN) and the secured services. It is the IMS (IP Multimedia Subsystem) approach for the management of services that is generally supported by the NGN network operators. However, various network operator architectures can be developed to support these services. An alternative way is the P2P architectures. We choose to analyze and implement a centralized P2P and we compare it with the IMS solution. Several authentication mechanisms are introduced to secure the centralized P2P. An evaluation of these architectures is conducted. Since the previous solutions present some issues due to their centralized feature, we consider distributed solutions in a second step. The non-structured P2P, called pure P2P, can also support HS. Identity Based Crytography (IBC) is added to these architectures in order to offer authentication and protection to user communications. The different solutions are compared through their signaling and transmission cost. The study shows that searching step in this architecture is really costly, facing a scalability problem. Thus, we propose to use a structured P2P (called Dynamic Hash Table) for delivering HS between HN. This type of architecture is studied by IETF with the REsource Location And Discovery (RELOAD) Base Protocol. This solution is implanted and deployed here to be a proof of the concept. This test-bed enables the study of delay and security overhead in a real system. Eventually, the presented solutions are recaptured in order to see their advantages/ disadvantages. In addition, we introduce other perspectives in terms of HSs and network interconnection.