La plupart de nos activités quotidiennes sont aujourd'hui rythmées et régies par Internet, qu'il s'agisse de partage de fichiers, d'interaction sur les réseaux sociaux, de banques et de cours en ligne, ou encore de publication de blogs. En ce qui concerne le partage de fichiers, l'une des activités les plus pratiquées sur Internet, diverses solutions ont déjà été proposées, créées et implantées, pour constituer des réseaux de partage de fichiers aux performances et objectifs parfois très différents. Cette société du numérique permet le profilage des utilisateurs. Chaque information envoyée ou reçue sur Internet va ainsi traverser une série de noeuds intermédiaires jusqu'à atteindre sa destination. Un observateur pourra ainsi déterminer la provenance et la destination des paquets et de ce fait surveiller et profiler les activités des utilisateurs en identifiant le serveur auquel ils se connectent ou la durée de leur session. Parallèlement, les communications anonymes se sont développées afin de permettre aux utilisateurs d'utiliser Internet sans que leur identité ne soit nécessairement révélée.Notre contribution se veut double. Nous nous intéressons tout d'abord aux environnements de partage de fichiers hybrides en nous focalisant sur des réseaux réels largement déployés. Nous visons, au travers de cette étude, deux objectifs. Le premier consiste en l'amélioration du système d'indexation de contenu au sein de l'environnement de partage de fichiers BitTorrent. Il s'agit, plus précisément, de renforcer le système BitTorrent par le biais d'une indexation de son contenu dans la table de hachage distribuée Kad. Notre second but est d'améliorer les conditions d'accès au contenu ainsi que sa disponibilité au sein de l'environnement I2P de partage de fichiers. Nous permettons aux utilisateurs d'I2P d'accéder anonymement au contenu public de BitTorrent et nous aboutissons ainsi à un environment de partage de fichiers totalement anonyme, indexation et distribution du contenu comprises. Nous centrons ensuite notre analyse sur une meilleure compréhension des environnements anonymes par le biais d'une surveillance à grande échelle. Nous définissons les caractéristiques du réseau I2P, en visant l'intégralité de l'environnement anonyme et son large champ d'activités et de services anonymes. Nous analysons les différents aspects du réseau, comme le nombre des utilisateurs, leurs caractéristiques ainsi que le nombre de services anonymes disponibles. Au travers des mesures et évaluations réalisées à long terme sur le réseau, couplées à différentes analyses de corrélation, nous avons réussi à identifier et caractériser un petit groupe d'individus exécutant un service anonyme spécifique comme, par exemple, les habitants d'une même ville utilisant une application anonyme de partage de fichiers / Most of our daily activities are carried out over the Internet, from file-sharing and social networking to home banking, online-teaching and online-blogging. Considering file-sharing as one of Internet top activities, different architectures have been proposed, designed and implemented, leading to a wide set of file-sharing networks with different performances and goals. This digital society enables as well users' profiling. As Internet users surf the World Wide Web, every sent or received packet passes through several intermediate nodes until they reach their intended destination. So, an observer will be able to determine where a packet comes from and where it goes to, to monitor and to profile users' online activities by identifying to which server they are connected or how long their sessions last. Meanwhile, anonymous communications have been significantly developed to allow users to carry out their online activities without necessarily revealing their real identity. Our contribution is twofold. On the one hand, we consider hybrid file-sharing environments, with a special focus on widely deployed real-world networks and targeting two defined goals. The first goal is to improve content indexation in the BitTorrent file-sharing environment, enabling BitTorrent content to be indexed in the Kad distributed has table and leading to a more robust BitTorrent system. The second goal is to improve content availability in the I2P file-sharing environment. We allow I2P users to anonymously access public BitTorrent content and we obtain a fully anonymous file-sharing environment, including anonymous content indexation and anonymous content distribution. On the other hand, we focus on the understanding of anonymous environments through extensive monitoring. We characterise the I2P network, targeting the entire anonymous environment and its anonymous services. We consider different aspects of the network, such as the number of users, their characteristics as well as the number of anonymous services available. Through long-term measurements on the network and along with different correlation analyses, we are able to characterise a small group of users using a specific anonymous service, such as the users from a particular city performing anonymous file-sharing

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux protocoles pair-à-pair (P2P), qui représentent une solution prometteuse pour la diffusion et le partage de données à faible coût sur Internet. Nous avons mené, dans un premier temps, une étude comportementale de différents protocoles P2P pour le partage de fichier (distribution de contenus sans contrainte de temps) puis le live. Dans la première étude centréesur le partage de fichier, nous avons montré l’impact d’Hadopi sur le comportement des utilisateurs et discuté l’efficacité des protocoles en fonction du contenu et l’efficacité protocolaire, en se basant sur les choix des utilisateurs. BitTorrent s’est nettement démarqué au cours de cette étude, notamment pour les grands contenus. En ce qui concerne le live, nous nous sommes intéressés à la qualité de servicedu réseau de distribution live Sopcast, car plus de 60% des événements live diffusés en P2P le sont sur ce réseau. Notre analyse approfondie de ces deux modes de distribution nous a fait nous recentrer sur BitTorrent, qui est à la base de tous les protocoles P2P Live, et est efficace en partage de fichier et complètement open source. Dans la seconde partie de la thèse, nous avons proposé et implémenté dansun environnement contrôlé un nouveau protocole sur la base de BitTorrent avec des mécanismes protocolaires impliquant tous les pairs dans la gestion du réseau. Ces nouveaux mécanismes permettent d’augmenter l’efficacité du protocole via une meilleure diffusion, tant pour le live que le partage de fichier, de métadonnées (la pièce la plus rare) et via une méthode dite de push, par laquelle un client va envoyer du contenu aux pairs les plus dans le besoin / In this study, we focused on peer-to-peer protocols (P2P), which represent a promising solution for data dissemination and content delivery at low-cost in the Internet. We performed, initially, a behavioral study of various P2P protocols for file sharing (content distribution without time constraint) and live streaming. Concerning file sharing, we have shown the impact of Hadopi on users’ behavior and discussed the effectiveness of protocols according to content type, based on users’ choice. BitTorrent appeared as the most efficient approach during our study, especially when it comes to large content. As for streaming, we studied the quality of service of Sopcast, a live distribution network that accounts for more than 60% of P2P broadcast live events. Our in-depth analysis of these two distributionmodes led us to focus on the BitTorrent protocol because of its proven efficiency in file sharing and the fact that it is open source. In the second part of the thesis, we proposed and implemented a new protocol based on BitTorrent, in a controlled environment. The modifications that we proposed allow to increase the efficiency of the protocol through improved dissemination of metadata (the rarest piece), both for live and file sharing. An enhanced version is introduced with a push method, where nodes that lag behind receive an extra service so as to improve the overall performance