Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les systèmes embarqués complexes (avions, satellites, drones...) contiennent de plus en plus de calculateurs. Désormais ce sont des dizaines voire des centaines de calculateurs qui communiquent à travers un réseau partagé. Une fonction est réalisée par la collaboration d'un ensemble de calculateurs qui s'échangent un nombre croissant d'informations. Dans un contexte de temps réel embarqué, il faut non seulement garantir que ces informations échangées sont correctes mais il faut aussi garantir qu'elles vérifient leurs contraintes temporelles. Du point de vue du réseau cela signifie qu'une information doit être échangée en respectant les délais qui lui sont imposés. Ceci implique de pouvoir borner le temps de traversée du réseau de chaque message afin de vérifier qu'il arrive dans les temps. Or les systèmes embarqués étant de plus en plus complexes et le nombre d'informations échangées étant en constante augmentation, cette borne est de plus en plus difficile à calculer. De plus il est important que cette borne soit le moins pessimiste possible afin d'éviter que le système soit surdimensionné. L'objectif de ce travail est de mettre en place un modèle capable de calculer ces bornes.Afin d'y parvenir nous nous sommes basés sur la méthode d'analyse du Calcul Réseau.Ce travail s'est en particulier attardé sur la modélisation des interactions qui existent entre les messages synchrones et les messages asynchrones. Les modèles présentés dans ce manuscrit prennent en compte les dates d'émission sur le réseau des messages synchrones lors du calcul des bornes supérieures de temps de traversée des messages asynchrones.Les principales contributions apportées par ce manuscrit sont :1. la présentation d'une nouvelle façon d'envisager l'utilisation des dates d'émission sur le bus CAN : la synchronisation faible.Ainsi que la modélisation complète d'un tel système et enfin l'évaluation du gain apporté par cette solution.2. une modélisation complète du réseau TTEthernet permettant d'évaluer finement l'impact des flux synchrones sur le tempsde traversée des flux asynchrones.3. une présentation de l'utilisation de la synchronisation dans le réseau TSN ainsi qu'un modèlecomplet permettant d'analyser cette nouvelle technologie. / Complex embedded systems (planes, satellites, drones ...) contain more and more calculators. From now on, these are tens or even hundreds of calculators that communicate through a shared network. A function is achieved by the collaboration of a set of devices that exchange a growing number of information. In an embedded real-time context, it must be ensured that these informations exchanged are correct but it must also be ensured that they verify their temporal constraints. From the network point of view, this means that informations must be exchanged respecting their deadlines. This implies being able to upper bound the traversal time of the network of each message in order to verify that it arrives in time. However, as embedded systems are more and more complex and as the amount of information exchanged is constantly increasing, this bound is increasingly difficult to compute. Furthermore, it is important that this upper bound to be the least pessimistic possible to avoid an oversized system.The goal of this work is to develop new methods of analysis in order to be able to compute these bounds.In order to achieve this, we used the Network Calculus method of analysis.This work focuses on the modeling of interactions between synchronous messages and asynchronous messages.The models presented in this work take into account the transmission dates on the network of synchronous messageswhen calculating the upper bounds of traversal time of the asynchronous messages.The main contributions are:1. the presentation of a new way of considering the use of the dates of emission on the CAN bus: the weak synchronization.As well as the complete modeling of such a system and finally the evaluation of the gain provided by this solution.2. a complete modeling of the TTEthernet network allowing to evaluate the impact of the synchronous flows on the traversal time of the asynchronous flows.3. a presentation of the use of synchronization in the TSN network and a complete model for analyzing this new technology.

Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).

Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).

Nous introduisons dans cette thèse la notion de proximité applicative. Cette proximité est fonction des paramètres du réseau (par exemple, délai, bande passante, taux de perte) qui affectent les performances de l'application. Nous justifions le besoin pour cette nouvelle notion par la légère corrélation des paramètres réseau que nous avons observée sur l'Internet.<br />Dans la première partie de la thèse, nous considérons deux applications typiques qui sont le transfert des fichiers au dessus du protocole TCP, et un service audio interactif. Pour chaque application, nous proposons d'abord une métrique qui modélise sa qualité en fonction des paramètres critiques du réseau. Puis, nous évaluons l'amélioration de la qualité perçue par les pairs utilisateurs de ces applications lorsqu'ils choisissent leurs voisins en fonction de la proximité applicative que nous proposons au lieu de celle basée sur le délai.<br />Notre majeure contribution est un modèle qui sert à déployer la proximité applicative d'une façon qui passe à l'échelle. Ceci passe par une estimation de la bande passante entre deux pairs, le délai étant fait par les autres. Le modèle consiste à estimer la bande passante entre les pairs en utilisant celles des chemins indirects qui les connectent via un ensemble de relais bien définis que nous appelons landmarks. Notre idée est qu'un chemin indirect partage le même goulot que le chemin direct avec une probabilité qui dépend de l'endroit où se trouve le landmark correspondant par rapport au chemin direct. Nous évaluons l'impact de l'endroit, du nombre, et de la distribution des landmarks sur l'exactitude des estimations de la bande passante. Notre étude montre que la proximité déterminée par notre modèle d'estimation de la bande passante fournisse une meilleure qualité applicative que celle obtenue en utilisant la proximité de délai et ceci pour les applications de transfert des grands fichiers, le transfert des grands fichiers étant une application plus sensible à la bande passante qu'au délai. Les expérimentations qui ont servi à cette étude sont basées sur des mesures approfondies effectuées au dessus du réseau expérimental mondial Planetlab.

L'Internet sert de support de communication à un grand nombre d'applications dans le cadre des réseaux d'entreprise. Cependant, un certain nombre d'applications multimédia (e.g. téléphonie IP) nécessite un support de mécanisme de qualité de service dans le réseau. Chaque mécanisme du QoS est provisionné en fonction du contrat (SLA - Service Level Agreement) établit entre l'utilisateur/application et l'ISP (Internet Service Provider). Le rôle important de la gestion du QoS est de conserver toutes les caractéristiques établies par le SLA pendant toute la durée du contrat. Cette gestion peut être statique ou dynamique. Dans le cas statique, la gestion de la QoS dans le réseau est effectuée d'une manière expérimentale et non-efficace, manuellement par l'administrateur de réseau sur une grande échelle de temps. La gestion dynamique de la QoS est effectuée en utilisant des mécanismes adaptables et de façon automatique pour une gestion flexible et efficace des ressources du réseau. Dans cette thèse, nous considérons les éléments suivants qui compose de l'architecture pour la gestion dynamique des ressources : signalisation, algorithmes d'allocation de la bande passante et de contrôle de ressources, algorithmes de mesure des ressources dans le réseau, algorithmes de négociation entre plusieurs domaines. Nous proposons des critères de classification pour les protocoles QoS de signalisation en Internet et nous avons effectué une analyse des protocoles QoS les plus utilisés utilisant cette classification. Nous avons étudié l'impact entre les paramètres de SLA (bande passante, gigue, délai, perte des paquets) et les paramètres de différents mécanismes de QoS implémentés dans un réseau Linux Diffserv. En utilisant le réseau Linux Diffserv, nous montrons que la gestion statique de la QoS dans certains cas n'est pas efficace. Nous proposons un mécanisme d'allocation dynamique de la bande passante dans les routeurs à l'intérieur du réseau (Linux Diffserv). Avec notre algorithme nous proposons plusieurs règles de partage des ressources.

Définition du projet: "CYCLADES", un réseau d'ordinateurs ; le traitement par lots dans un réseau hétérogène ; définition d'un serveur de traitement par lot pour le réseau CYCLADES ; définition d'un poste d'accès banalisé. Différents éléments de la réalisation : étude de la mise en œuvre ; outils pour le développement et la mise au point ; évaluation de la solution adaptée.

Ce travail a pour objectif de vérifier la localisation de défauts dans les réseaux HTA en présence de Générateurs d'Energie Dispersée - GED. Il doit aussi aboutir par proposer des solutions et remèdes dans le cas de défaillances des méthodes de calcul actuellement appliquées. La thèse est motivée par une anticipation des problèmes sur les réseaux électriques, inspirée par l'actualité des réseaux de distribution en Europe - l'ouverture du marché d'énergie et le changement considérable du mode d'exploitation des réseaux HTA. Les études au préalable ont montré qu'il serait probablement nécessaire de modifier les méthodes de calcul de distance exploitées actuellement. Dans ce contexte, la recherche, que nous avons réalisée, a confirmé ce fait et a montré que le calcul de distance doit absolument tenir compte de la présence de GED dans le réseau par mesure de leurs courants, rapatriée au poste source. Dans la suite de nos travaux nous nous sommes posés pour objectif de vérifier si ces informations pourraient aussi être exploitées davantage pour les fins de la localisation plus précise et moins couteuse. La problématique de localisation distribuée dans un réseau HTA contenant des GED a surmontée, et elle a été impliquée dans un outil de localisation automatique de défauts. Tout type de défaut - monophasé, biphasé ou triphasé peut être traité par cet outil et la distance de défaut, calculée en cas de localisation correcte de la zone de défaut sur le réseau, est restreinte dans la marge de -15-0% autour de la "réelle". La localisation correcte a été observée dans plus de 50% des cas en moyenne.

Malgré de nombreuses lacunes au niveau sécurité, les équipements sans-fil deviennent omniprésents: au travail, au café, à la maison, etc. Malheureusement, pour des raisons de convivialité, de simplicité ou par simple ignorance, ces équipements sont souvent configurés sans aucun service de sécurité, sinon un service minimal extrêmement vulnérable. Avec de telles configurations de base, plusieurs attaques sont facilement réalisables avec des moyens financiers négligeables et des connaissances techniques élémentaires. Les techniques de détection d'intrusions peuvent aider les administrateurs systèmes à détecter des comportements suspects et à prévenir les tentatives d'intrusions. Nous avons modifié et étendu un outil existant (Orchids), basé sur la vérification de modèles, pour détecter des intrusions dans les réseaux sans-fil. Les attaques sont décrites de façon déclarative, à l'aide de signatures en logique temporelle. Nous avons tout d'abord développé et intégré, dans Orchids, notre propre module spécialisé dans l'analyse des événements survenant sur un réseau sans-fil 802.11. Par la suite, nous avons décrit, à l'aide de signatures, un certain nombre d'attaques, notamment, ChopChop - à notre connaissance, nous somme les premiers à détecter cette attaque -, ARP Replay, et la deauthentication flooding. Ces attaques ont ensuite été mises en oeuvre, puis détectées avec succès dans un environnement réel (trois machines: client, pirate et détecteur d'intrusion, plus un point d'accès). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sécurité, Détection d'intrusions, Réseaux sans-fil, Vérification de modèles.

Les réseaux optiques ont connu une émergence importante dans le domaine des télécommunications, et ceci grâce à leur bande passante offerte. Actuellement, la technique la plus prometteuse est la commutation optique de rafales (OBS). D'une part, OBS permet une meilIeure exploitation de la bande passante, tout en ayant un degré de complexité inférieur à OPS (Optical Packet Switching), d'autre part, OBS offre une gestion des ressources beaucoup plus efficace, comparée à OCS (Optical Circuit Switching). Plusieurs études ont démontré que le mécanisme « load-balancing » permet d'équilibrer le trafic à travers les différents noeuds, réduisant ainsi la probabilité de congestion dans les réseaux OBS. Cependant, l'utilisation du « load-balancing » a mis en évidence d'autres problèmes, particulièrement au niveau de la couche TCP (Transmission Control Protocol). De là, « Source-ordering » a été proposé comme solution pour améliorer les performances de TCP, en effectuant l'ordonnancement des rafales au niveau des sources. Dans ce travail, nous nous proposons d'étudier et d'approfondir le mécanisme du « load-balancing » afin de maximiser le débit TCP. Notre défi consiste a trouver un concept permettant d'éviter la réception en désordre des segments IP, au niveau de la couche TCP, et par conséquent à réduire le nombre de FTOs (False Time Out) et de FFRs (False Fast Retransmit). Nous avons implémenté une nouvelle technique basée sur le mécanisme de résolution de contention proactive « load-balancing » qu'on a appelée « ordonnancement à la destination ». Les résultats obtenus montrent une amélioration importante du débit TCP lors de l'emploi du mécanisme d'ordonnancement à la destination. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Maximisation du débit TCP, OBS, TCP, Rafale, Résolution de contention, Mécanisme proactif, Chemins alternatifs, Equilibrage de charge.