Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Les courriels Spams (courriels indésirables ou pourriels) imposent des coûts annuels extrêmement lourds en termes de temps, d’espace de stockage et d’argent aux utilisateurs privés et aux entreprises. Afin de lutter efficacement contre le problème des spams, il ne suffit pas d’arrêter les messages de spam qui sont livrés à la boîte de réception de l’utilisateur. Il est obligatoire, soit d’essayer de trouver et de persécuter les spammeurs qui, généralement, se cachent derrière des réseaux complexes de dispositifs infectés, ou d’analyser le comportement des spammeurs afin de trouver des stratégies de défense appropriées. Cependant, une telle tâche est difficile en raison des techniques de camouflage, ce qui nécessite une analyse manuelle des spams corrélés pour trouver les spammeurs. Pour faciliter une telle analyse, qui doit être effectuée sur de grandes quantités des courriels non classés, nous proposons une méthodologie de regroupement catégorique, nommé CCTree, permettant de diviser un grand volume de spams en des campagnes, et ce, en se basant sur leur similarité structurale. Nous montrons l’efficacité et l’efficience de notre algorithme de clustering proposé par plusieurs expériences. Ensuite, une approche d’auto-apprentissage est proposée pour étiqueter les campagnes de spam en se basant sur le but des spammeur, par exemple, phishing. Les campagnes de spam marquées sont utilisées afin de former un classificateur, qui peut être appliqué dans la classification des nouveaux courriels de spam. En outre, les campagnes marquées, avec un ensemble de quatre autres critères de classement, sont ordonnées selon les priorités des enquêteurs. Finalement, une structure basée sur le semiring est proposée pour la représentation abstraite de CCTree. Le schéma abstrait de CCTree, nommé CCTree terme, est appliqué pour formaliser la parallélisation du CCTree. Grâce à un certain nombre d’analyses mathématiques et de résultats expérimentaux, nous montrons l’efficience et l’efficacité du cadre proposé. / Spam emails yearly impose extremely heavy costs in terms of time, storage space, and money to both private users and companies. To effectively fight the problem of spam emails, it is not enough to stop spam messages to be delivered to end user inbox or be collected in spam box. It is mandatory either to try to find and persecute the spammers, generally hiding behind complex networks of infected devices, which send spam emails against their user will, i.e. botnets; or analyze the spammer behavior to find appropriate strategies against it. However, such a task is difficult due to the camouflage techniques, which makes necessary a manual analysis of correlated spam emails to find the spammers. To facilitate such an analysis, which should be performed on large amounts of unclassified raw emails, we propose a categorical clustering methodology, named CCTree, to divide large amount of spam emails into spam campaigns by structural similarity. We show the effectiveness and efficiency of our proposed clustering algorithm through several experiments. Afterwards, a self-learning approach is proposed to label spam campaigns based on the goal of spammer, e.g. phishing. The labeled spam campaigns are used to train a classifier, which can be applied in classifying new spam emails. Furthermore, the labeled campaigns, with the set of four more ranking features, are ordered according to investigators priorities. A semiring-based structure is proposed to abstract CCTree representation. Through several theorems we show under some conditions the proposed approach fully abstracts the tree representation. The abstract schema of CCTree, named CCTree term, is applied to formalize CCTree parallelism. Through a number of mathematical analysis and experimental results, we show the efficiency and effectiveness of our proposed framework as an automatic tool for spam campaign detection, labeling, ranking, and formalization.

Les services logiciels offerts par le cloud sont très en vogue dernièrement étant donné qu’ils exploitent une architecture offrant plusieurs avantages à leurs utilisateurs. Ces services permettent entre-autres à des utilisateurs distants de travailler de manière transparente sur des logiciels ou des applications internes avec toute l’infrastructure nécessaire au bon fonctionnement de ceux-ci. On pense par exemple à des documents Office ou aux bases de données exploitées par des logiciels développés à l’interne. Le présent mémoire s’intéresse au cas où plusieurs usagers voudraient travailler en parallèle sur des documents partagés en profitant des avantages du cloud tout en ne faisant pas de compromis sur la confidentialité des données manipulées. Pour éviter l’accès aux données confidentielles des utilisateurs par un fournisseur de services, nous proposons un processus qui permet de protéger la confidentialité des données qui transitent par ce fournisseur. Cette technique permet d’utiliser les services d’un cloud sans avoir besoin d’avoir confiance en celui-ci en ce qui concerne la confidentialité de nos données. Notre technique permet aussi de signer numériquement les changements apportés au document et éviter ainsi qu’un cloud malveillant puisse altérer les données. La technique présentée est par ailleurs compatible avec l’utilisation d’un secure element permettant d’encapsuler les opérations cryptographiques au niveau matériel. Le processus proposé s’applique aux contenus ne requérant pas d’interprétation de la part du fournisseur de services. / Software services provided by the cloud are very popular lately as they offer an architecture that has many advantages for their users. These services, for example, allow distant users to work transparently on legacy software provided by an enterprise, with all the resources needed by those. We can think of office documents or databases exploited by internally developped software. In this thesis, we take interest in the particular case where multiple users have to work simultaneously on shared office documents and take advantage from all the benefits provided by the cloud without having to compromise on the manipulated data’s confidentiality. To prevent cloud providers from accessing their users’s confidential data, we propose a process that protects both data’s confidentiality and integrity while it transfers in and out of the provider’s infrastructure. This technique allows the use of a cloud’s services for confidential work without the need for the users to trust the cloud’s behavior regarding confidentiality. Our technique also implements digital signatures for every change to the documents, which prevents unauthorized manipulations on it. The presented technique also uses a secure element enabling the encapsulation of cryptography operations at the hardware level. The process is applicable only to content which does not need any server-side interpretation from the cloud provider.

Les jeux de policiers et voleurs sont étudiés depuis une trentaine d’années en informatique et en mathématiques. Comme dans les jeux de poursuite en général, des poursuivants (les policiers) cherchent à capturer des évadés (les voleurs), cependant ici les joueurs agissent tour à tour et sont contraints de se déplacer sur une structure discrète. On suppose toujours que les joueurs connaissent les positions exactes de leurs opposants, autrement dit le jeu se déroule à information parfaite. La première définition d’un jeu de policiers-voleurs remonte à celle de Nowakowski et Winkler [39] et, indépendamment, Quilliot [46]. Cette première définition présente un jeu opposant un seul policier et un seul voleur avec des contraintes sur leurs vitesses de déplacement. Des extensions furent graduellement proposées telles que l’ajout de policiers et l’augmentation des vitesses de mouvement. En 2014, Bonato et MacGillivray [6] proposèrent une généralisation des jeux de policiers-voleurs pour permettre l’étude de ceux-ci dans leur globalité. Cependant, leur modèle ne couvre aucunement les jeux possédant des composantes stochastiques tels que ceux dans lesquels les voleurs peuvent bouger de manière aléatoire. Dans ce mémoire est donc présenté un nouveau modèle incluant des aspects stochastiques. En second lieu, on présente dans ce mémoire une application concrète de l’utilisation de ces jeux sous la forme d’une méthode de résolution d’un problème provenant de la théorie de la recherche. Alors que les jeux de policiers et voleurs utilisent l’hypothèse de l’information parfaite, les problèmes de recherches ne peuvent faire cette supposition. Il appert cependant que le jeu de policiers et voleurs peut être analysé comme une relaxation de contraintes d’un problème de recherche. Ce nouvel angle de vue est exploité pour la conception d’une borne supérieure sur la fonction objectif d’un problème de recherche pouvant être mise à contribution dans une méthode dite de branch and bound. / Cops and robbers games have been studied for the last thirty years in computer science and mathematics. As in general pursuit evasion games, pursuers (cops) seek to capture evaders (robbers), however here the players move in turn and are constrained to move on a discrete structure. It is always assumed that players know the exact location of their adversary, in other words the game is played with perfect information. The first definition of a cops and robbers game dates back to Nowakowski and Winkler [39] and, independantly, Quilliot [46]. This first definition presents a game opposing a single cop against a lone robber, both with constraints on their speed. Extensions were gradually formulated such as increasing the number of cops and the speed of the players. In 2014, Bonato and MacGillivray [6] presented a general characterization of cops and robbers games in order for them to be globally studied. However, their model does not take into account stochastic events that may occur such as the robbers moving in a random fashion. In this thesis, a novel model that includes stochastic elements is presented. Furthermore, we present in this thesis a concrete application of cops and robbers games in the form of a method of resolution of a problem from search theory. Although cops and robbers games assume perfect information, this hypothesis cannot be maintained in search problems. It appears however that cops and robbers games can be viewed as constraint relaxations of search problems. This point of view is made use of in the conception of an upper bound on the objective function of a search problem that is a applied in a branch and bound method.

Les protocoles cryptographiques constituent le coeur de la sécurité dans les communications de tous genres. Ils assurent l’authentification des agents, la confidentialité des données, leur intégrité, l’atomicité des biens et de l’argent, la non-répudiation, etc. Ils sont utilisés dans tous les domaines : le commerce électronique, le domaine militaire, le vote électronique, etc. L’utilisation de la cryptographie est essentielle pour assurer la sécurité d’un protocole, mais elle n’est pas suffisante. En effet, on rapporte un nombre important de protocoles qui ont été longtemps considérés sécuritaires, mais qui se sont avérés défaillants avec le l’usage. Dire qu’un protocole est correct ou non est un problème nondécidable en général. Cependant, plusieurs méthodes (basées sur les logiques, sur le Model-Checking ou sur le typage, etc.) ont vu le jour pour répondre à cette question sous des hypothèses restrictives et ont abouti à des résultats variables. Dans cette thèse, nous suggérons une méthode semi-décidable d’analyse des protocoles cryptographiques pour la propriété de confidentialité. Elle se base sur une intuition : "Un protocole croissant est correct". Nous validons cette intuition et nous proposons le théorème fondamental de correction des protocoles croissants sous des conditions minimales. Ensuite nous proposons une famille de fonctions témoins ayant les propriétés requises pour certifier qu’un protocole est correct. Nous validons enfin notre méthode sur des protocoles communs. / Cryptographic protocols are the fundament of security in all communications. They allow agents’ authentication, data confidentiality, data integrity, atomicity of goods, atomicity of money, nonrepudiation, etc. They are used in all areas: e-commerce, military fields, electronic voting, etc. The use of cryptography is essential to ensure the protocol security, but it is not sufficient. Indeed, we report a significant number of cryptographic protocols that had long been considered safe, but have been proven faulty with usage. Saying that a protocol is correct or not is an undecidable problem in general. However, several methods (logic-based methods, Model-Checking-based methods, typing-based methods, etc.) have emerged to address this question under restrictive assumptions and led to varying results. In this thesis, we suggest a semi-decidable method for analyzing cryptographic protocols for secrecy. It is based on an intuition: "An increasing protocol is correct". We formally validate this intuition, and we state the fundamental theorem of correctness of increasing protocols under few conditions. Then, we propose a safe way to build a family of reliable functions that we call the witness-functions, to certify protocol’s correctness. Finally, we validate our method on common protocols.

L’un des problèmes importants en apprentissage automatique est de déterminer la complexité du modèle à apprendre. Une trop grande complexité mène au surapprentissage, ce qui correspond à trouver des structures qui n’existent pas réellement dans les données, tandis qu’une trop faible complexité mène au sous-apprentissage, c’est-à-dire que l’expressivité du modèle est insuffisante pour capturer l’ensemble des structures présentes dans les données. Pour certains modèles probabilistes, la complexité du modèle se traduit par l’introduction d’une ou plusieurs variables cachées dont le rôle est d’expliquer le processus génératif des données. Il existe diverses approches permettant d’identifier le nombre approprié de variables cachées d’un modèle. Cette thèse s’intéresse aux méthodes Bayésiennes nonparamétriques permettant de déterminer le nombre de variables cachées à utiliser ainsi que leur dimensionnalité. La popularisation des statistiques Bayésiennes nonparamétriques au sein de la communauté de l’apprentissage automatique est assez récente. Leur principal attrait vient du fait qu’elles offrent des modèles hautement flexibles et dont la complexité s’ajuste proportionnellement à la quantité de données disponibles. Au cours des dernières années, la recherche sur les méthodes d’apprentissage Bayésiennes nonparamétriques a porté sur trois aspects principaux : la construction de nouveaux modèles, le développement d’algorithmes d’inférence et les applications. Cette thèse présente nos contributions à ces trois sujets de recherches dans le contexte d’apprentissage de modèles à variables cachées. Dans un premier temps, nous introduisons le Pitman-Yor process mixture of Gaussians, un modèle permettant l’apprentissage de mélanges infinis de Gaussiennes. Nous présentons aussi un algorithme d’inférence permettant de découvrir les composantes cachées du modèle que nous évaluons sur deux applications concrètes de robotique. Nos résultats démontrent que l’approche proposée surpasse en performance et en flexibilité les approches classiques d’apprentissage. Dans un deuxième temps, nous proposons l’extended cascading Indian buffet process, un modèle servant de distribution de probabilité a priori sur l’espace des graphes dirigés acycliques. Dans le contexte de réseaux Bayésien, ce prior permet d’identifier à la fois la présence de variables cachées et la structure du réseau parmi celles-ci. Un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov est utilisé pour l’évaluation sur des problèmes d’identification de structures et d’estimation de densités. Dans un dernier temps, nous proposons le Indian chefs process, un modèle plus général que l’extended cascading Indian buffet process servant à l’apprentissage de graphes et d’ordres. L’avantage du nouveau modèle est qu’il admet les connections entres les variables observables et qu’il prend en compte l’ordre des variables. Nous présentons un algorithme d’inférence Monte Carlo par chaîne de Markov avec saut réversible permettant l’apprentissage conjoint de graphes et d’ordres. L’évaluation est faite sur des problèmes d’estimations de densité et de test d’indépendance. Ce modèle est le premier modèle Bayésien nonparamétrique permettant d’apprendre des réseaux Bayésiens disposant d’une structure complètement arbitraire. / One of the important problems in machine learning is determining the complexity of the model to learn. Too much complexity leads to overfitting, which finds structures that do not actually exist in the data, while too low complexity leads to underfitting, which means that the expressiveness of the model is insufficient to capture all the structures present in the data. For some probabilistic models, the complexity depends on the introduction of one or more latent variables whose role is to explain the generative process of the data. There are various approaches to identify the appropriate number of latent variables of a model. This thesis covers various Bayesian nonparametric methods capable of determining the number of latent variables to be used and their dimensionality. The popularization of Bayesian nonparametric statistics in the machine learning community is fairly recent. Their main attraction is the fact that they offer highly flexible models and their complexity scales appropriately with the amount of available data. In recent years, research on Bayesian nonparametric learning methods have focused on three main aspects: the construction of new models, the development of inference algorithms and new applications. This thesis presents our contributions to these three topics of research in the context of learning latent variables models. Firstly, we introduce the Pitman-Yor process mixture of Gaussians, a model for learning infinite mixtures of Gaussians. We also present an inference algorithm to discover the latent components of the model and we evaluate it on two practical robotics applications. Our results demonstrate that the proposed approach outperforms, both in performance and flexibility, the traditional learning approaches. Secondly, we propose the extended cascading Indian buffet process, a Bayesian nonparametric probability distribution on the space of directed acyclic graphs. In the context of Bayesian networks, this prior is used to identify the presence of latent variables and the network structure among them. A Markov Chain Monte Carlo inference algorithm is presented and evaluated on structure identification problems and as well as density estimation problems. Lastly, we propose the Indian chefs process, a model more general than the extended cascading Indian buffet process for learning graphs and orders. The advantage of the new model is that it accepts connections among observable variables and it takes into account the order of the variables. We also present a reversible jump Markov Chain Monte Carlo inference algorithm which jointly learns graphs and orders. Experiments are conducted on density estimation problems and testing independence hypotheses. This model is the first Bayesian nonparametric model capable of learning Bayesian learning networks with completely arbitrary graph structures.

La sécurité informatique est plus que jamais une préoccupation majeure de toute entreprise privée comme publique. Le contrôle d’accès, qui représente une composante importante de la sécurité des systèmes d’information, consiste à vérifier si un sujet possède les droits nécessaires pour accéder à un objet [43]. Il est régi par des règles qui peuvent être exprimées en différents langages. La validation de contrôle d’accès, également appelée analyse de conformité, consiste à vérifier, à intervalles réguliers, si ces règles de contrôle d’accès mises en oeuvre sont cohérentes et complètes par rapport à une politique de sécurité donnée. Plusieurs outils de contrôle d’accès sont applicables à cette fin. AVTAC (Automatic Validation Tool of Access Control) est un outil sur lequel nous avons apporté notre contribution. / Computer security is more than ever a major concern for any private or public company. Access control which is an important component of security of information systems consists on verifying whether a subject has the rights to access to an object. It is governed by rules that can be expressed in different languages. Validation of access control also called compliance is to check at regular intervals if the access control implemented rules are consistent and complete with respect to a given security policy or not. Several access control tools are applicable to this end. AVTAC (Automatic Validation Tool of Access Control) is the tool on which we made our contribution.

Les réseaux véhiculaires mobiles, ou Vehicular Ad-hoc NETworks (VANETs), existent depuis les années 80, mais sont de plus en plus développés depuis quelques années dans différentes villes à travers le monde. Ils constituent un apport d’informations aux réseaux routiers grâce à la mise en place de communications entre ses constituants : principalement les véhicules, mais aussi certaines infrastructures de bords de routes liées directement aux automobilistes (feux de circulation, parcomètres, infrastructures spécialisées pour les VANETs et bien d’autres). L’ajout des infrastructures apporte un support fixe à la dissémination des informations dans le réseau. Le principal objectif de ce type de réseau est d’améliorer la sécurité routière, les conditions de circulations, et d’apporter aux conducteurs et aux passagers quelques applications publicitaires ou de divertissement. Pour cela, il est important de faire circuler l’information de la manière la plus efficace possible entre les différents véhicules. L’utilisation des infrastructures pour la simulation de ces réseaux est bien souvent négligée. En effet, une grande partie des protocoles présentés dans la littérature simulent un réseau ad-hoc avec des noeuds se déplaçant plus rapidement et selon une carte définie. Cependant, ils ne prennent pas en compte les spécificités même d’un réseau véhiculaire mobile. Le routage de l’information dans les réseaux véhiculaires mobiles utilise les infrastructures de façon certes opportuniste, mais à terme, les infrastructures seront très présentes dans les villes et sur les autoroutes. C’est pourquoi nous nous sommes concentrés dans ce mémoire à l’étude des variations des différentes métriques du routage de l’information lors de l’ajout d’infrastructures sur une autoroute avec l’utilisation du protocole de routage AODV. De plus, nous avons modifié le protocole AODV afin d’obliger les messages à emprunter le chemin passant par les infrastructures si celles-ci sont disponibles. Les résultats présentés sont encourageants, et nous montrent qu’il est important de simuler les réseaux VANETs de manière complète, en considérant les infrastructures. / Vehicular Ad-hoc NETwork (VANET) were created in the early 80’s but have been developped for the last few years in many cities around the world. They add informations to the road network by including wireless communications between its component. Mainly the vehicles, but also numerous RoadSide Units (RSU) which are directly in relation with the road network (traffic light, meter, but also specialized units and more). The addition of RSUs help the network to disseminate the informations across the network. The main goal of this type of networks is to improve road safety and road traffic, as well as providing driver and passengers with advertisement and entertainment applications. In order to accomplish these aims, a good routing of the information in this kind of networks is a key. Unfortunately, the use of the RSUs in the simulations of VANETs is often missed. Indeed, the major parts of research on the matter of routing in VANETs are a simulation of a mobile ad-hoc network with only some improvements : controlled movement of faster nodes. They do not use the full description of a vehicular ad-hoc network. The routing in these networks use RSU in an opportunistic way but in the end, the RSUs should be deployed massively so they have to be ackowledged. In this research, we concentrate on the study of the variations of routing metrics when RSUs are added to the simulations. The routing protocol used is AODV, and we present a modification of it, to force messages to use the path which contains RSU(s) if they exist. The results are encouraging and show us that in the simulation of a real vehicular ad-hoc networks, it is important to consider the roadside units.

Les logiciels actuels sont de grandes tailles, complexes et critiques. Le besoin de qualité exige beaucoup de tests, ce qui consomme de grandes quantités de ressources durant le développement et la maintenance de ces systèmes. Différentes techniques permettent de réduire les coûts liés aux activités de test. Notre travail s’inscrit dans ce cadre, est a pour objectif d’orienter l’effort de test vers les composants logiciels les plus à risque à l’aide de certains attributs du code source. À travers plusieurs démarches empiriques menées sur de grands logiciels open source, développés avec la technologie orientée objet, nous avons identifié et étudié les métriques qui caractérisent l’effort de test unitaire sous certains angles. Nous avons aussi étudié les liens entre cet effort de test et les métriques des classes logicielles en incluant les indicateurs de qualité. Les indicateurs de qualité sont une métrique synthétique, que nous avons introduite dans nos travaux antérieurs, qui capture le flux de contrôle ainsi que différentes caractéristiques du logiciel. Nous avons exploré plusieurs techniques permettant d’orienter l’effort de test vers des composants à risque à partir de ces attributs de code source, en utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique. En regroupant les métriques logicielles en familles, nous avons proposé une approche basée sur l’analyse du risque des classes logicielles. Les résultats que nous avons obtenus montrent les liens entre l’effort de test unitaire et les attributs de code source incluant les indicateurs de qualité, et suggèrent la possibilité d’orienter l’effort de test à l’aide des métriques. / Current software systems are large, complex and critical. The need for quality requires a lot of tests that consume a large amount of resources during the development and the maintenance of systems. Different techniques are used to reduce the costs of testing activities. Our work is in this context. It aims to guide the unit testing effort distribution on the riskiest software components using the source code attributes. We conducted several empirical analyses on different large object-oriented open source software systems. We identified and studied several metrics that characterize the unit testing effort according to different perspectives. We also studied their relationships with the software class metrics including quality indicators. The quality indicators are a synthetic metric that we introduced in our previous work. It captures control flow and different software attributes. We explored different approaches for unit testing effort orientation using source code attributes and machine learning algorithms. By grouping software metrics, we proposed an effort orientation approach based on software class risk analysis. In addition to the significant relationships between testing metrics and source code attributes, the results we obtained suggest the possibility of using source code metrics for unit testing effort orientation.

Les applications Web en général ont connu d’importantes évolutions technologiques au cours des deux dernières décennies et avec elles les habitudes et les attentes de la génération de femmes et d’hommes dite numérique. Paradoxalement à ces bouleversements technologiques et comportementaux, les logiciels d’enseignement et d’apprentissage (LEA) n’ont pas tout à fait suivi la même courbe d’évolution technologique. En effet, leur modèle de conception est demeuré si statique que leur utilité pédagogique est remise en cause par les experts en pédagogie selon lesquels les LEA actuels ne tiennent pas suffisamment compte des aspects théoriques pédagogiques. Mais comment améliorer la prise en compte de ces aspects dans le processus de conception des LEA? Plusieurs approches permettent de concevoir des LEA robustes. Cependant, un intérêt particulier existe pour l’utilisation du concept patron dans ce processus de conception tant par les experts en pédagogie que par les experts en génie logiciel. En effet, ce concept permet de capitaliser l’expérience des experts et permet aussi de simplifier de belle manière le processus de conception et de ce fait son coût. Une comparaison des travaux utilisant des patrons pour concevoir des LEA a montré qu’il n’existe pas de cadre de synergie entre les différents acteurs de l’équipe de conception, les experts en pédagogie d’un côté et les experts en génie logiciel de l’autre. De plus, les cycles de vie proposés dans ces travaux ne sont pas complets, ni rigoureusement décrits afin de permettre de développer des LEA efficients. Enfin, les travaux comparés ne montrent pas comment faire coexister les exigences pédagogiques avec les exigences logicielles. Le concept patron peut-il aider à construire des LEA robustes satisfaisant aux exigences pédagogiques ? Comme solution, cette thèse propose une approche de conception basée sur des patrons pour concevoir des LEA adaptés aux technologies du Web. Plus spécifiquement, l’approche méthodique proposée montre quelles doivent être les étapes séquentielles à prévoir pour concevoir un LEA répondant aux exigences pédagogiques. De plus, un répertoire est présenté et contient 110 patrons recensés et organisés en paquetages. Ces patrons peuvent être facilement retrouvés à l’aide du guide de recherche décrit pour être utilisés dans le processus de conception. L’approche de conception a été validée avec deux exemples d’application, permettant de conclure d’une part que l’approche de conception des LEA est réaliste et d’autre part que les patrons sont bien valides et fonctionnels. L’approche de conception de LEA proposée est originale et se démarque de celles que l’on trouve dans la littérature car elle est entièrement basée sur le concept patron. L’approche permet également de prendre en compte les exigences pédagogiques. Elle est générique car indépendante de toute plateforme logicielle ou matérielle. Toutefois, le processus de traduction des exigences pédagogiques n’est pas encore très intuitif, ni très linéaire. D’autres travaux doivent être réalisés pour compléter les résultats obtenus afin de pouvoir traduire en artéfacts exploitables par les ingénieurs logiciels les exigences pédagogiques les plus complexes et les plus abstraites. Pour la suite de cette thèse, une instanciation des patrons proposés serait intéressante ainsi que la définition d’un métamodèle basé sur des patrons qui pourrait permettre la spécification d’un langage de modélisation typique des LEA. L’ajout de patrons permettant d’ajouter une couche sémantique au niveau des LEA pourrait être envisagée. Cette couche sémantique permettra non seulement d’adapter les scénarios pédagogiques, mais aussi d’automatiser le processus d’adaptation au besoin d’un apprenant en particulier. Il peut être aussi envisagé la transformation des patrons proposés en ontologies pouvant permettre de faciliter l’évaluation des connaissances de l’apprenant, de lui communiquer des informations structurées et utiles pour son apprentissage et correspondant à son besoin d’apprentissage. / Web applications in general have experienced significant technological developments over the last two decades and with them the habits and expectations of the generation of men and women called The Digital Generation. Paradoxically to these technological and behavioral changes, e-learning software (ELS) does not quite follow the same curve of technological change. Indeed, its design model remained so static that its pedagogical usefulness is questioned by pedagogical experts who say that current ELS does not take sufficient account of educational theory. So how to improve the inclusion of pedagogical requirements in the ELS design process? There are several approaches to designing robust ELS. However the use of pattern concept in this design process is of great interest to both educational experts as well as experts in software engineering. The pattern concept allows ones to capitalize on the experience of ELS design experts and also simplifies the software design process, thus also reducing the design process cost. A comparison of patterns-based ELS design processes in the litterature has shown that there is no collaboration framework for the ELS design team, that is to say, educational specialists and software engineers. There is also a lack of important steps in the proposed software life cycles which may not be rigorously described to allow the design of efficient ELS. Finally patterns used in the design process of ELS meet either educational or software requirements but not both. As a solution, this thesis proposes a design approach to designing pattern-based ELS suited to Web technologies. More specifically, this thesis primarily proposes a pattern-based systematic approach, showing what should be the sequential steps for designing an ELS that meets pedagogical requirements. Furthermore this thesis also proposes a repository of 110 patterns that are used in the approach. These patterns can easily be found using the pattern search guide proposed in this thesis. The design approach was validated with two application examples to conclude that firstly the ELS design approach is realistic and secondly, that the patterns are valid and functional. The proposed ELS design approach is original and differs from those found in the literature as it is entirely based on the pattern concept. The approach also allows the ELS engineer to take into account the educational requirements. It is generic because it is independent of any hardware or software platform. However, the process of educational requirements translation is still not very intuitive nor very straight forward. Further work must be done to complete the results obtained, in order to bring usable artifacts from pedagogical requirements to software engineers. A pattern-based metamodel for ELS design that will allow the definition of a typical modeling language for ELS design, or the development of a more intelligent method for patterns search in a large directory is also considered. Adding patterns that will help adding a semantic layer at the ELS could be considered. This semantic layer will not only adapt pedagogical scenarios but will also automates the process of adaptation to the needs of a particular student. Finally another futherwork that can be addressed is how the transformation of proposed patterns in ontologies that can help facilitate the assessment learner’s knowledge in order to provide him structured and useful information for his learning process.

Dans le monde d'aujourd'hui où la plupart des aspects de la vie moderne sont traités par des systèmes informatiques, la vie privée est de plus en plus une grande préoccupation. En outre, les données ont été générées massivement et traitées en particulier dans les deux dernières années, ce qui motive les personnes et les organisations à externaliser leurs données massives à des environnements infonuagiques offerts par des fournisseurs de services. Ces environnements peuvent accomplir les tâches pour le stockage et l'analyse de données massives, car ils reposent principalement sur Hadoop MapReduce qui est conçu pour traiter efficacement des données massives en parallèle. Bien que l'externalisation de données massives dans le nuage facilite le traitement de données et réduit le coût de la maintenance et du stockage de données locales, elle soulève de nouveaux problèmes concernant la protection de la vie privée. Donc, comment on peut effectuer des calculs sur de données massives et sensibles tout en préservant la vie privée. Par conséquent, la construction de systèmes sécurisés pour la manipulation et le traitement de telles données privées et massives est cruciale. Nous avons besoin de mécanismes pour protéger les données privées, même lorsque le calcul en cours d'exécution est non sécurisé. Il y a eu plusieurs recherches ont porté sur la recherche de solutions aux problèmes de confidentialité et de sécurité lors de l'analyse de données dans les environnements infonuagique. Dans cette thèse, nous étudions quelques travaux existants pour protéger la vie privée de tout individu dans un ensemble de données, en particulier la notion de vie privée connue comme confidentialité différentielle. Confidentialité différentielle a été proposée afin de mieux protéger la vie privée du forage des données sensibles, assurant que le résultat global publié ne révèle rien sur la présence ou l'absence d'un individu donné. Enfin, nous proposons une idée de combiner confidentialité différentielle avec une autre méthode de préservation de la vie privée disponible. / In nowadays world where most aspects of modern life are handled and managed by computer systems, privacy has increasingly become a big concern. In addition, data has been massively generated and processed especially over the last two years. The rate at which data is generated on one hand, and the need to efficiently store and analyze it on the other hand, lead people and organizations to outsource their massive amounts of data (namely Big Data) to cloud environments supported by cloud service providers (CSPs). Such environments can perfectly undertake the tasks for storing and analyzing big data since they mainly rely on Hadoop MapReduce framework, which is designed to efficiently handle big data in parallel. Although outsourcing big data into the cloud facilitates data processing and reduces the maintenance cost of local data storage, it raises new problem concerning privacy protection. The question is how one can perform computations on sensitive and big data while still preserving privacy. Therefore, building secure systems for handling and processing such private massive data is crucial. We need mechanisms to protect private data even when the running computation is untrusted. There have been several researches and work focused on finding solutions to the privacy and security issues for data analytics on cloud environments. In this dissertation, we study some existing work to protect the privacy of any individual in a data set, specifically a notion of privacy known as differential privacy. Differential privacy has been proposed to better protect the privacy of data mining over sensitive data, ensuring that the released aggregate result gives almost nothing about whether or not any given individual has been contributed to the data set. Finally, we propose an idea of combining differential privacy with another available privacy preserving method.