Les réseaux mobiles ad hoc sont par nature instables et imprévisibles. De ces caractéristiques découle la difficulté à concevoir et analyser des algorithmes distribués garantissant certaines propriétés. C'est sur ce point que porte la contribution majeure de cette thèse. Pour amorcer cette étude, nous avons étudié quelques problèmes fondamentaux de l'algorithmique distribuée dans ce type d'environnement. Du fait de la nature de ces réseaux, nous avons considéré des modèles de calculs locaux, où chaque étape ne fait collaborer que des n\oe uds directement voisins. Nous avons notamment proposé un nouveau cadre d'analyse, combinant réétiquetages de graphes dynamiques et graphes évolutifs (modèle combinatoire pour les réseaux dynamiques). Notre approche permet de caractériser les conditions de succès ou d'échec d'un algorithme en fonction de la dynamique du réseau, autrement dit, en fonction de conditions nécessaires et/ou suffisantes sur les graphes évolutifs correspondants. Nous avons également étudié la synchronisation sous-jacente aux calculs, ainsi que la manière dont une application réelle peut reposer sur un algorithme de réétiquetage. Un certain nombre de logiciels ont également été réalisés autour de ces travaux, notamment un simulateur de réétiquetage de graphes dynamiques et un vérificateur de propriétés sur les graphes évolutifs.

Le passage à l'échelle des protocoles de routage est un des problèmes les plus critiques pour les réseauxmobiles sans fil à grande envergure. Dans ce cadre, le concept de clusterisation peut être mis à profit dans lafonction de routage afin d'améliorer les performances de ces réseaux. En premier lieu, cette thèse présentenotre algorithme de clusterisation à 1-saut alpha-SSCA (α-Stability Structure Clustering Algorithm) qui apour objectif d'améliorer la stabilité de la structure des clusters. Un algorithme générique de clusterisationà K-sauts est également proposé en ayant le même but de stabilité visé par alpha-SSCA tout en réduisant lenombre de clusters générés et en étant indépendant de la métrique d'élection des cluster-heads. Ensuite, nousprésentons notre proposition d'un protocole de routage à état des liens des clusters qui exploite les apports denotre mécanisme de clusterisation α-SSCA. Ce protocole, appelé CLSR (Cluster-based Link State Routing),vise à réduire le trafic de contrôle afin d'améliorer les performances du réseau à large échelle. Nous avonsproposé aussi une version hiérarchique du protocole CLSR. Ce protocole de routage introduit une hiérarchiedans la structure des clusters qui permet de réduire le nombre de clusters en groupement des clusters prochesdans un même cluster. L'objectif principal de ce protocole hiérarchique est d'améliorer la scalabilité de CLSRquand le nombre de noeuds dans le réseau augmente considérablement.

Les réseaux mobiles opportunistes (ou OppNets, pour Opportunistic Networks) constituent une solution séduisante pour compléter les réseaux fixes d’infrastructure, voire compenser leur absence dans des zones sinistrées ou défavorisées. Les recherches menées ces dernières années ont principalement visé à permettre les transmissions dans les OppNets, mais ceci ne peut être qu’un premier pas vers une réelle exploitation de tels environnements contraints. L’informatique opportuniste (Opportunistic Computing) dépasse le cadre des seules transmissions, et introduit un nouveau paradigme d’exécution de tâches collaboratives dans de tels environnements. Dans ce domaine qu’est l’informatique opportuniste, la conception, la mise en œuvre et le déploiement d’applications distribuées sont des objectifs majeurs. Une application pour OppNet doit pouvoir fonctionner et assurer un niveau de service satisfaisant, tout en supportant les diverses contraintes propres aux OppNets, telles qu’une connectivité fluctuante, un partitionnement chronique du réseau, de longs délais de transmissions, de fréquents échecs de transmission, et des équipements hétérogènes offrant des ressources limitées. La complexité et le coût du développement d’applications pour OppNets peuvent être réduits de manière significative en utilisant des modèles de programmation appropriés. De tels modèles peuvent être fournis par des systèmes intergiciels capables de supporter de manière transparente les contraintes évoquées plus haut. Le travail rapporté dans ce mémoire a porté sur l’étude des contraintes inhérentes aux OppNets, et sur la proposition de solutions appropriées. Parmi les modèles de programmation usuels, certains ont été identifiés comme pouvant être utilisés dans le cadre des OppNets. Sur la base de ces divers modèles de programmation, des systèmes intergiciels opportunistes ont été mis en oeuvre. Ces systèmes supportent respectivement le modèle de messagerie distribuée (sur la base de files d’attentes et de "topics"), le modèle du tuple-space, et la résolution de consensus. Des implémentations complètes ont été réalisées, et le code source est distribué sous licence GPL (GNU General Public License). Ces systèmes ont été évalués par le biais d’expérimentations menées en conditions réelles et par simulation. / Opportunistic networks (OppNets) constitute an appealing solution to complement fixed network infrastructures –or make up for the lack thereof– in challenged areas. Researches in the last few years have mostly addressed the problem of supporting networking in OppNets, yet this can only be a first step towards getting real benefit from these networks. Opportunistic computing goes beyond the concept of opportunistic networking, and provides a new paradigm to enable collaborative computing tasks in such environments. In the realm of opportunistic computing, properly designing, implementing and deploying distributed applications are important tasks. An OppNet-dedicated application must be able to operate and maintain an acceptable level of service while addressing the many problems that can occur in these networks, such as disconnections, partitioning, long transmission delays, transmission failures, resource constraints, frequent changes in topology, and heterogeneous devices. Much of the complexity and cost of building OppNet-dedicated applications can be alleviated by the use of high-level programming models. Such models can be supported by middleware systems capable of transparently addressing all the above-mentioned problems. The work reported in this dissertation focused on providing insight into the fundamental problems posed by OppNets, so as to analyze and solve the problems faced by application developers while dealing with these environments. The research focused on identifying well-known high-level programming models that can be satisfactorily implemented for OppNets, and that can prove useful for application developers. In order to demonstrate the feasibility of application development for OppNets, while assessing the benefits brought about by carefully designed middleware systems, a couple of such systems have been designed, implemented, and evaluated as part of this work. These middleware systems respectively support distributed messaging (through message queues and topics), the tuple-space model, and consensus solving in OppNets. They are supplemented with fully-functional implementations, that can be used in real settings, and that are all distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL). Real-life experiments and simulations have been realized so as to evaluate the effectiveness and efficiency of these systems in real conditions.

Les WMNs comportent des nœuds qui sont capables de recevoir et de transmettre des données vers de multiples destinations dans le réseau. De ce fait, les WMNs sont capables de s'auto-organiser et auto-configurer dynamiquement [5]. Chaque nœud crée et maintient la connectivité avec ses voisins. La disponibilité du mode ad-hoc basée sur la norme IEEE 802.11 permet une mise en œuvre de WMNs à faible coût. Les WMNs présentent cependant deux inconvénients majeurs liés aux interférences d'une part et à la scalabilité d'autre part [6]. (D1) Le problème des interférences (D2) Le problème de scalabilité. Les solutions existantes au niveau de la couche PHY ou de la couche MAC peuvent apporter des solutions au problème des interférences mentionné ci-dessus (cf. D1) . D'un autre côté, le problème de scalabilité dans les WMNs peut être résolu par les solutions de routage efficaces [11]. En effet, les algorithmes de routage dans les WMNs sont chargés de calculer des routes pour transporter des données de multiples sauts jusqu' à atteindre les destinations. Comme illustré dans [11], les routes les plus courtes, qui sont les solutions par défaut des algorithmes de routage classiques, ont généralement plus d'interférences. En conséquences, il faut trouver des routes qui ont moins d'interférences. Pour un objectif de routage donné et des paramètres donnés, ces routes peuvent être optimales ou sub-optimales. Les objectifs de routage peuvent être par exemple de maximiser la bande passante entre utilisateurs, ou de minimiser les pertes de paquets, etc. Les paramètres dans les problèmes de routage comprennent des métriques orientées réseau et des métriques orientées utilisateur. Les métriques orientées réseau, également appelées les métriques de la qualité de service (QoS), sont dérivées à partir des paramètres réseau comme la bande passante, le délai, la gigue, etc. En revanche, les métriques orientées vers l'utilisateur, également appelées les métriques de qualité d'expérience (QoE), sont basées sur l'expérience de l'utilisateur, tels que les notes MOS (Mean Opinion Score) qui indiquent le niveau de satisfaction de l'utilisateur. La perception de l'utilisateur est un objectif majeur des services de streaming vidéo. La plupart des algorithmes de routage existants prennent des décisions de routage en fonction d'une seule ou d'une combinaison des métriques orientées réseau. Ainsi, les algorithmes de routage dans [12, 13, 14] déterminent les routes basées sur la bande passante et la charge du réseau. Cependant, les métriques orientées réseau ne sont pas nécessairement corrélée à l'expérience de l'utilisateur [15, 16, 17, 18]. En d'autres termes, les utilisateurs peuvent ne pas être satisfaits même avec les routes optimales qui sont basées sur les métriques orientés réseau. En conséquences, il est nécessaire de développer les algorithmes de routage qui tiennent compte de métriques orientées utilisateur. Cette thèse traite d'algorithmes de routage dans les WMNs avec comme objectif d'améliorer la qualité pour les applications de streaming vidéo. Les algorithmes de routage proposés prendront des décisions de routage basées sur la perception de l'utilisateur. Dans ce contexte, toutes les solutions doivent faire face aux deux challenges suivants : (M1) l'estimation en temps réel de la perception utilisateur et (M2) découverte des routes optimales ou sous-optimales. / WMNs comprise nodes that are able to receive and forward the data to other destinations in the networks. Consequently, WMNs are able to dynamically self-organize and self-configure [5]. Each node itself creates and maintains the connectivity with its neighbors. The availability of ad-hoc mode on popular IEEE 802.11 allows low-cost implementation of WMNs. Nevertheless, WMNs have two major drawbacks: interference and scalability as discussed in [6]. (D1) Interference : The independent behaviour and arbitrary deployment of nodes in WMNs can create an extremely high interference environment, which leads to degradation in the quality of wireless connections. For instance, the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) mechanism of IEEE 802.11 (CSMA/CA) has long delays and low resource utilization in dense networks [7]. Recent advancements in physical (PHY) and medium control access (MAC) layers, such as multiple-input multiple-output (MIMO) and multiple channels MAC, can overcome this challenge. The deployment of some solutions are unable in practice because of specific requirements of hardware. Moreover, some implementations such as multiple channel MAC requires high synchronization, which is difficult in WMNs [8]. (D2) Scalability: Multi-hop communication are able to improve coverage and band-width availability in wireless networks [9]. However, it has scalability issues as discussed in [10, 11]. It means that the performance of networks deteriorates significantly when the size of networks grows. PHY layer may experience an extremely noisy medium, thus causing throughput degradation at MAC layer. Moreover, the noisy environment increases the packet loss rate, which impacts significantly to network and transport layers. The existing solutions at PHY or MAC layer can solve the interference problem mentioned in D1. Meanwhile, the scalability of WMNs could be tackled by routing solutions [11]. Routing algorithms are responsible for computing routes so as to convey data through multiple hops until reaching the destinations. As shown in [11], the shortest-path routes, which are the default solutions of conventional routing algorithms, usually have more interference. The solution, subsequently, is finding other routes that have less interference. These routes could be optimal or sub-optimal with given objectives and arguments. The arguments of routing problems comprise of network-oriented metrics and User-oriented metrics. Network-oriented metrics, also called as Quality of Service (QoS) metrics, are derived from the network directly such as bandwidth, delay, jitter, etc. Meanwhile, User-oriented metrics, also called as Quality of Experience (QoE) metrics, are based on users’ experience such as mean opinion score (MOS). They represent the level of satisfaction of a users. The good perception of users is the major objective of video streaming services. Most of existing routing algorithms give routing decisions based on single or combination of network-oriented metrics. For example, the routing algorithms in [12, 13, 14] determine routes based on the bandwidth and congestion. Nevertheless, network-oriented metrics may not be well-correlated to users’ experience [15, 16, 17, 18]. In other words, users may not be satisfied even with optimal network-oriented metric routes. As a result, it is necessary to develop routing algorithms that take user-oriented metrics into account. This thesis addresses the routing of video streaming over WMNs and proposes novel routing algorithms. These routing algorithms give routing decisions based on the perception of users. To do that, the proposed solution has to address two challenges as follows :(M1) estimate users’ perception in real-time and (M2) find optimal or sub-optimal routes efficiently.

Comprendre le comportement des utilisateurs est fondamentale pour créer des systèmes de communication efficaces. Dévoiler les interactions complexes entre les utilisateurs dans le monde réel ou en ligne, déchiffrer leurs activité sur Internet, ou comprendre la mobilité humaine - toutes les formes des activités - peuvent avoir un impact direct sur la performance d'un réseau de communication. Mais l'observation du comportement de l'utilisateur n'est pas suffisant. Pour transformer l'information en connaissance utile, il faut cependant aller au-delà de l'observation et l' explication du passé et de créer des modèles permettant de prédire le comportement. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur le cas des utilisateurs qui consomment du contenu dans leurs trajets quotidiens, en particulier lorsque la connectivité est faible ou intermittente. Nous considérons que les utilisateurs peuvent communiquer entre eux en utilisant l'infrastructure mais aussi directement en utilisant les communications opportunistes. Nous proposons de nouvelles perspectives sur la façon d'utiliser des information sur le comportement des utilisateurs dans la conception de solutions plus efficaces pour les communications mobiles opportunistes. En particulier, nous mettons en avant que le comportement des utilisateurs, à la fois en termes de consommation de contenu et les contacts entre les utilisateurs mobiles, peut être utilisé pour élaborer des stratégies dynamiques de réplication de données. / Understanding user behavior is fundamental in the design of efficient communication systems. Unveiling the complex online and real-life interactions among users, deciphering online activity, or understanding user mobility patterns all forms of user activity have a direct impact on the performance of the network. But observing user behavior is not sufficient. To transform information in valuable knowledge, one needs however to make a step forward and go beyond observing and explaining the past to building models that will predict future behavior. In this thesis, we focus on the case of users consuming content on the move, especially when connectivity is poor or intermittent. We consider both traditional infrastructure-based communications and opportunistic device-to-device transfers between neighboring users. We offer new perspectives of how to use additional information about user behavior in the design of more efficient solutions for mobile opportunistic communications. In particular, we put forward the case that the collective user behavior, both in terms of content consumption and contacts between mobile users, can be used to build dynamic data replication strategies.

Les réseaux véhiculaires constituent une catégorie de réseaux sans fil mobiles à part entière et présentent l'originalité de permettre aux véhicules de communiquer les uns avec les autres mais aussi avec l'infrastructure quand elle existe. L'apparition des réseaux véhiculaires s'est accompagnée de l'apparition d'une myriade et variété d'applications potentielles allant de la sécurité à la gestion du trafic routier en passant par les applications de divertissement et de confort des usagers de la route. Ces applications ont suscité beaucoup d'intérêt de la part des chercheurs, des constructeurs des automobiles et des opérateurs des télécommunications. Les applications d'information et de divertissement, pour lesquelles une grande quantité de contenus peut exister, exigent que les contenus engendrés soient propagés au travers des véhicules et/ou de l'infrastructure jusqu'à atteindre les utilisateurs intéressés tout en respectant les durées de vie potentiellement limitées des contenus. La dissémination de contenus pour ce type d'applications reste un défi majeur en raison de plusieurs facteurs tels que la présence de beaucoup de contenus, la connectivité très intermittente mais encore les intérêts potentiellement hétérogènes des utilisateurs. C'est à cette thématique que nous sommes intéressés dans cette thèse; Tout d'abord, nous nous proposons une nouvelle métrique qui calcule l'utilité apportée aux utilisateurs. Elle permet de mesurer leur satisfaction par rapport aux contenus reçus. Nous la jugeons nécessaire pour évaluer les performances d'une approche de dissémination pour les applications de confort par opposition à des applications de sécurité routière. Dans un deuxième temps, nous nous concentrons sur le développement d'un nouveau protocole de dissémination, appelé I-PICK, et d'une solution de sélection des nœuds relais, appelé I-SEND, pour disséminer les contenus d'information et de divertissement en tenant compte des préférences des utilisateurs par rapport aux contenus reçus. Notre proposition est fondée sur l'échange de messages périodiques permettant l'estimation des durées de contacts et la connaissance des préférences des utilisateurs. Ces informations sont ensuite utilisées, dans un premier temps, pour effectuer un ordonnancement efficace des contenus lors de la dissémination puis choisir les relais permettant de maximiser l'utilité des utilisateurs par rapport aux contenus reçus dans un environnement caractérisé par des faibles durées de communication. Au travers de simulations nous confirmons l'efficacité de notre approche. Pour conforter le fonctionnement de nos mécanismes, nous avons implanté dans un environnement réel nos propositions I-PICK et I-SEND. Au travers d'un scénario simple, nous avons mis en évidence des risques liés à l'hétérogénéité des machines ou bien encore la difficulté du paramétrage des temporisations. Ces premiers résultats positifs montrent l'intérêt de notre technique et ouvre des pistes d'amélioration. Notre dernière contribution concerne des mécanismes de réduction du trafic cellulaire à l'aide des communications opportunistes entre les véhicules. Quand un contenu est disponible auprès d'un serveur de contenus accessible par le réseau cellulaire, il est nécessaire de proposer une méthode efficace de sélection des sources initiales qui seront choisies pour télécharger puis disséminer les contenus. Nous optons pour une solution qui pourrait reposer sur technologie SDN ainsi que sur des communications opportunistes et qui permet de choisir les sources en tant que nœuds pouvant produire un maximum d'utilité en propageant les contenus. / Vehicular networks are a class of mobile wireless networks and have the originality of enabling vehicles to communicate with each other and also with the infrastructure when it exists. The advent of vehicular networks has been accompanied by the emergence of a myriad and a variety of potential applications that are not only restricted to road safety but span from traffic management to entertainment and comfort applications. These applications have received much interest from researchers, automobile manufacturers, and telecommunications operators. Information and entertainment applications, where a large amount of content can exist, require the dissemination of the generated content through vehicles and/or infrastructure until reaching interested users while respecting the potential limited lifetime of content. The content dissemination for this type of applications remains a major challenge due to several factors such as the presence of a large amount of content, an intermittent connectivity, and the heterogeneous interests of users. In this thesis we turn our attention to this topic. First, we propose a new metric that allows to measure the users satisfaction with respect to the received content. This metric is used to evaluate the performance of the dissemination schemes. Second, we focus on the development of a new dissemination protocol, named I-PICK, and a forwarder selection solution, named I-SEND, to disseminate information and entertaining content in vehicular networks while ensuring maximum satisfaction of the users preferences with respect to the received content. Our proposal is based on the exchange of periodic messages enabling the estimation of contact durations and the knowledge of user preferences. First of all, this information is used to conduct an efficient content scheduling during the dissemination, and then to select relay nodes for maximizing the utility to users. We confirm the efficiency of our approach through simulations. To strengthen the functioning of our mechanisms, we implemented our proposals I-PICK and I-SEND in a real environment. Through a simple scenario, we have highlighted the risks associated with the heterogeneity of the machines and even the difficulty of setting timers. These first positive results show the interest of our solutions and raise new questions to be addressed. Our last contribution concerns cellular traffic offloading schemes by exploiting vehicular opportunistic communications. We study the seed-vehicles selection problem as the first step toward bootstrapping cellular traffic offloading for content dissemination in vehicular networks. We propose a solution that takes advantage from the presence of the SDN technology as well as vehicular opportunistic communications to select as seeds the nodes that can produce maximum utility when propagating the content.

Selon l'Union Internationale des Télécommunications (UIT), la progression importante du nombre de téléphones mobiles à travers le monde a dépassé toutes les prévisions avec un nombre d'utilisateurs estimé à 6 Mds en 2011 dont plus de 75% dans les pays développés. Cette progression importante produit une pression forte sur les opérateurs de téléphonie mobile concernant les ressources radio et leur impact sur la qualité et le degré de service (GoS) dans le réseau. Avec des demandes différenciées de services émanant de différentes classes d'utilisateurs, la capacité d'identifier les types d'utilisateurs dans le réseau devient donc vitale pour l'optimisation de l'infrastructure et des ressources. Dans la présente thèse, une nouvelle approche de classification des utilisateurs d'un réseau cellulaire mobile est proposée, en exploitant les données du trafic réseau fournies par deux opérateurs de téléphonie mobile en Afrique du Sud. Dans une première étape, celles-ci sont décomposées en utilisant deux méthodes multi-échelles ; l'approche de décomposition en mode empirique (Empirical Mode Decomposition approach - EMD) et l'approche en Ondelettes Discrètes (Discrete Wavelet Packet Transform approach - DWPT). Les résultats sont ensuite comparés avec l'approche dite de Difference Histogram qui considère le nombre de segments de données croissants dans les séries temporelles. L'approche floue de classification FCM (Fuzzy C-means) est utilisée par la suite pour déterminer les clusters, ou les différentes classes présentes dans les données, obtenus par analyse multi-échelles et par différence d'histogrammes. Les résultats obtenus montrent, pour la méthode proposée, une séparation claire entre les différentes classes de trafic par rapport aux autres méthodes. La deuxième partie de la thèse concerne la proposition d'une approche d'optimisation des ressources réseau, qui prend en compte la variation de la demande en termes de trafic basée sur les classes d'abonnés précédemment identifiés dans la première partie. Une nouvelle approche hybride en deux niveaux pour l'allocation des canaux est proposée. Le premier niveau considère un seuil fixe de canaux alloués à chaque cellule en prenant en considération la classe d'abonnés identifiée par une stratégie statique d'allocation de ressources tandis que le deuxième niveau considère une stratégie dynamique d'allocation de ressources. Le problème d'allocation de ressources est formulé comme un problème de programmation linéaire mixte (Mixed-Integer Linear programming - MILP). Ainsi, une approche d'allocation par période est proposée dans laquelle un groupe de canaux est alloué de façon dynamique pour répondre à la variation de la demande dans le réseau. Pour résoudre le problème précédent, nous avons utilisé l'outil CPLEX. Les résultats obtenus montrent qu'une solution optimale peux être atteinte par l'approche proposée (MILP) / The growth in the number of cellular mobile subscribers worldwide has far outpaced expected rates of growth with worldwide mobile subscriptions reaching 6 Billion subscribers in 2011 according to the International Telecommunication Union (ITU). More than 75% of this figure is in developing countries. With this rate of growth, greater pressure is placed on radio resources in mobile networks which impacts on the quality and grade of service (GOS) in the network. With varying demands that are generated from different subscriber classes in a network, the ability to distinguish between subscriber types in a network is vital to optimise infrastructure and resources in a mobile network. In this study, a new approach for subscriber classification in mobile cellular networks is proposed. In the proposed approach, traffic data extracted from two network providers in South Africa is considered. The traffic data is first decomposed using traditional feature extraction approaches such as the Empirical Mode Decomposition (EMD) and the Discrete Wavelet Packet Transform (DWPT) approach. The results are then compared with the Difference Histogram approach which considers the number of segments of increase in the time series. Based on the features extracted, classification is then achieved by making use of a Fuzzy C-means algorithm. It is shown from the results obtained that a clear separation between subscriber classes based on inputted traffic signals is possible through the proposed approach. Further, based on the subscriber classes extracted, a novel two-level hybrid channel allocation approach is proposed that makes use of a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model to consider the optimisation of radio resources in a mobile network. In the proposed model, two levels of channel allocation are considered: the first considers defining a fixed threshold of channels allocated to each cell in the network. The second level considers a dynamic channel allocation model to account for the variations in traffic experienced in each traffic class identified. Using the optimisation solver, CPLEX, it is shown that an optimal solution can be achieved with the proposed two-level hybrid allocation model

Les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs) sont constitués par un ensemble de véhicules qui échangent des données de sécurité et de confort même s’ils ne sont pas toujours directement à portée radio.Les problèmes liés aux réseaux VANETs ne sont pas encore tous résolus. Dans ce contexte, et dans le but de maximiser la stabilité dans ce type de réseaux, nous proposons différentes contributions pour assurer le routage en combinant les métaheuristiques et la technique de clustérisation.Tout d’abord, nous présentons un modèle de routage utilisant l’algorithme de clustérisation le plus efficace k-medoids. Ensuite, nous proposons plusieurs améliorations en utilisant les métaheuristiques, plus précisément les algorithmes génétiques, la recherche tabou et la recherche par dispersion. Enfin, nous proposons une application réelle de communication entre trois robots mobiles dans les zones non couvertes par le réseau VANET.A l’aide de diverses métriques, des simulations extensives montrent que nos contributions donnent de bons résultats par rapport à d’autres modèles conçus dans le même but. / Vehicular ad hoc networks (VANETs) consist of a set of vehicles trying to exchange security and comfort data even if they are not directly within radio range of each other. The problems related to VANET networks are not yet solved. In this context, and in order to maximize the stability in the VANETs networks, we propose different contributions combining the metaheuristics and the clustering technique. First, we propose a routing model using the most efficient clustering algorithm K-medoids. Then, we propose several improvements using metaheuristics, more precisely the AGs, the RT and the Scatter Search. Finally, we propose a real application that uses the Arduino Uno platform to allow communication between three mobile robots in an areas not covered by the VANET network.Using various metrics, extensive simulations prove that our contributions show good results compared to other models designed for the same purpose.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la sécurité des protocoles d’authentification et de dérivations de clefs dans le cas où une troisième entité intermédiaire, partiellement de confiance, est requise pour différentes raisons pratiques. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur le protocole AKA, dont les différentes versions sont utilisées pour établir un canal sécurisé sur la voix radio au sein des réseaux mobiles 3G et 4G. Nous avons d’abord fait état des faiblesses de sécurité et celles concernant le respect de la vie privée des clients mobiles durant l’établissement d’un tel canal sécurisé. Différentes solutions pratiques ont été proposé afin d’assurer les propriétés de sécurité et de vie privée requises par le 3GPP au sein des réseaux 3G, 4G. Dans un second temps, nous avons analysé le protocole Keyless SSL utilisé au sein des CDNs afin d’établir le canal sécurisé requis pour les communications HTTPS. Nous avons proposé un modèle de sécurité calculatoire recoupant l’ensemble des besoins de sécurité et ainsi pointé les différentes faiblesses de sécurité de la proposition Keyless SSL. Par conséquent, une variante basée sur TLS 1.2 a été proposé. / In this thesis, we study the security of authentication and key exchange protocols when they are proxied through a semi-trusted third party is required. We begin by focusing on the security of the UMTS/LTE AKA protocol, when the different versions of this protocol are used to establish a secure channel across a radio access link in 3G and 4G mobile networks. We first describe some security and privacy weaknesses during the execution of the EPS- and UMTS-AKA protocols. Then, several practical solutions are proposed, guaranteeing better security and privacy for this protocol in both 3G and 4G scenarios. Secondly, we focus on computer networks, more precisely on the use of the Keyless SSL in proxying over HTTPS. A security model including the different various, specific security requirements from the web delivery context has been established. We also identify and discuss various weaknesses in the structure of Keyless SSL. Finally, we propose an improvement of Keyless SSL over TLS 1.2, and describe how Keyless SSL could work securely for the new TLS 1.3 protocol version.

La croissance des terminaux et des services de réseau mobile pose aujourd'hui une question sur la méthode de distribuer efficacement des données aux utilisateurs. Plusieurs applications de réseau ont besoin de télécharger des données afin de fournir des informations aux utilisateurs. En conséquence, l'explosion du trafic de données exercé par les clients qui cherchent des contenus en ligne provoque la saturation du réseau cellulaire des opérateurs mobiles. Similaire aux problèmes du réseau Internet, les utilisateurs mobiles ont désormais fait face à la congestion au niveau des passerelles de réseau. En raison de l'imprévisibilité de la mobilité humaine, les fournisseurs de services mobiles ne peuvent pas installer suffisamment des infrastructures pour leurs clients. La réplication de contenu dans ce contexte a été prouvée comme une bonne solution pour améliorer la performance et l'extensibilité du réseau. Dans cette thèse, nous abordons les problèmes de la réplication du contenu dans des réseaux hétérogènes mobiles. Nous étudions deux questions fondamentales: où et combien de répliques doivent être placées dans le système. Nous modélisons le problème à l'aide de la théorie de "facility location" et nous concevons un mécanisme distribué qui est capable de réduire la latence d'accès au contenu et d'éviter la congestion au niveau des passerelles mobiles. En outre, nous examinons les contraintes de ressources des équipements mobiles et proposons des mécanismes P2P pour transférer les répliques afin de parvenir l'équilibrage de charge parmi les utilisateurs. Nous évaluons nos mécanismes en utilisant des modèles de mobilité humaine. Enfin, pour résoudre le problème causé par les utilisateurs rationnels qui se comportent égoïstement lors de la réplication du contenu dans les réseaux hétérogènes mobiles, nous dérivons un modèle de coût et utilisons la théorie des jeux pour étudier les équilibres du système. Particulièrement, nous étudions le facteur de réplication dans un scénario "flash-crowd" avec de différents débits de réseau sans fil. A partir des résultats théoriques, nos futurs travaux sont d'élaborer des stratégies à mettre en œuvre dans les réseaux en pratique.