L'évolution des systèmes informatiques ayant des programmes parallèles, des processeurs multi-cores et des réseaux fortement interconnectés rend la détection des activités malicieuses plus difficile. Dans un tel contexte, le traçage du noyau s:est révélé être une solution appropriée. Ce travail présente un framework complet pour les analyses des traces du noyau. On a proposé un langage scripte déclaratif et simple à utiliser pour la spécification des patrons. Les patrons compilés sont insérés dans le moteur de détection qui par la suite analyse les traces et progressivement communique avec le module d'affichage. Le module d1 affichage est responsable d'avertir l'administrateur sur les problèmes qui exécutent en arrière plan sur le système. On considère que notre approche est suffisamment générale pour être utiliser avec n'importe quel types de trace (réseaux ou systèmes) ou même des traces combinés. Le langage proposé peut efficacement décrire des patrons reliés aux différents types de domaines : sécurité, performance, débogage et abstraction.

Ce mémoire présente un mécanisme d’application de politiques de sécurité grâce à une analyse de types trivaluée sur un langage impératif. Notre analyse a pour but de réduire les faux positifs générés par l’analyse statique, tout en préparant les programmes analysés à être instrumentés. Les faux positifs se produisent dans l’analyse de systèmes informatiques à temps réel quand il manque de l’information au moment de la compilation, par exemple un nom de fichier, et par conséquent, son niveau de sécurité. Notre approche visant à répondre à la question « Y a-t’il violation de la propriété de non-interférence dans le programme ? », l’idée clé est de distinguer les réponses négatives des réponses incertaines. Au lieu de rejeter le programme systématiquement en cas d’incertitude, nous typons les instructions avec un type additionnel, unknown, indiquant l’incertitude. Notre travail est fait en préparation à un mécanisme d’application hybride, combinant l’analyse statique par l’analyse de types et l’analyse dynamique par l’instrumentation de code. Durant l’étape d’analyse statique, les réponses positives et négatives sont traitées de manière standard, tandis que les réponses incertaines sont clairement annotées du type incertain, préparant ainsi pour un éventuel passage à la deuxième étape : l’instrumentation. Une preuve que notre système de types est cohérent est donnée, ceci en montrant qu’il satisfait la non-interférence. Les programmes interagissent à travers les canaux de communication. Notre contribution réside dans la manipulation de trois types de sécurité, mais aussi dans le traitement des variables et canaux de communication de manière particulière. Les niveaux de sécurité sont associés aux canaux plutôt qu’aux variables dont les niveaux de sécurité varient selon l’information qu’elles contiennent.

La Sécurité des Systèmes d'Information est l'un des défis les plus urgents des différents organismes de la société actuelle. Le problème de sécurité a émergé du progrès technologique rapide qui pousse à l'utilisation des \emph{Systèmes d'Information}. L'un de ces progrès est l'utilisation de code mobile. En effet, pour protéger ses informations critiques d'une éventuelle menace d'un code mobile, un organisme doit chercher des solutions de plus en plus élaborées. Une des approches émergeantes pour aborder ce problème est la compilation certifiée. Il s'agit d'une approche statique, basée sur le langage et génère en plus du code objet, un certificat constitué des informations relatives aux aspects de sécurité d'un programme. En plus des avantages de l'analyse statique, cette approche fait coopérer le producteur du code et son consommateur. De plus, ce dernier n'a plus à faire confiance au producteur. Dans cette thèse nous avons appliqué cette approche au langage Java afin de vérifier statiquement la sécurité. En effet, Java couvre une gamme de périphériques, d'ordinateurs et de réseaux grâce à son évolutivité, son efficacité, sa portabilité et sa sécurité. Toutefois, les propriétés de sécurité de haut niveau sont vérifiées dynamiquement dans Java par le vérificateur du \emph{bytecode} et le gestionnaire de sécurité. Nous proposons alors de concevoir et d'implanter un compilateur certificateur pour Java (JACC) afin d'accroître la flexibilité, l'efficacité et la robustesse de l'architecture de sécurité de Java. Le certificat que génère JACC est vérifié statiquement par le vérificateur de l'architecture JACC. Il est constitué d'annotations qui essaient de reporter et abstraire au mieux le comportement du programme. Les principaux résultats qui nous ont permis d'atteindre ces objectifs sont: \begin{enumerate} \item la définition de la syntaxe et sémantique des annotations du certificat; \item la conception et l'implantation de JACC en partant de Jikes, un compilateur pour le langage Java développé par IBM. Nous avons également pu mener une étude expérimentale pour mesurer la performance de JACC ainsi que la taille des fichiers \emph{.class} générés et nous les avons comparés à Jikes; \item l'élaboration d'un cadre formel pour spécifier le module d'inférence. Cette spécifi\-cation décrit la sémantique opérationnelle de chaque étape d'inférence et ce pour l'ensemble des \emph{opcodes} ainsi qu'un système de types pour les annotations du certificat. \end{enumerate} / Information Systems Security is one of the most pressing challenges facing all kind of organizations today. The security problem has raised from rapid technological advances that are stimulating a greater use of \emph{Information Systems} in world-wide organizations. One of these advances is the use of mobile code. Keeping critical information safe from malicious mobile code is challenging. One way to address the security issue for mobile code is using certifying compilation. The certifying compilation is a language-based, static technique used to collect information (certificate) regarding the safety and security of a software. In addition to the advantages of the static analysis, this approach alleviates the burden on the consumer. The other advantage of this approach is to restrict the trust of the consumer to the verifier only. In this thesis we have applied this approach to Java to check safety and security statically. As we know, Java is present in a wide range of devices, computers, and networks due to it's versatility, efficiency, platform portability and security . Nevertheless, high-level security properties are verified by bytecode verifier and security manager at run time. The main objectives of this thesis are the design and the implementation of a Java certifying compiler (JACC) that helps to increase the flexibility, efficiency and robustness of the Java security architecture. Indeed, JACC certificate is verified statically by the JACC verifier to ensure high-level security properties. The certificate is made up of annotations that try to capture the behavior of a software and represent it in an abstract form. This behavior could be critical and aims to threaten the software user. The main research contributions that led to reach these objectives are: \begin{enumerate} \item the definition of the certificate syntax and semantic; \item the design and the implementation of JACC based on Jikes. We have also measured the generated \emph{.class} files sizes and JACC performance and compared them to Jikes; \item the elaboration of a formal framework in which we formally specify the certificate inference. This specification describes the operational semantic of each inference step as long as a type system for the certificate annotations. \end{enumerate}

Présentement, suite à une blessure musculosqueletique, le patient doit retourner au centre de traitement pour faire des simulations de tâches dans lesquelles les intervenants font de l'observation visuelle ou prennent des mesures avec des systèmes encombrants. Ces tâches sont souvent non représentatives de la réalité et l'évaluation est subjective. L'analyse de l'activité musculaire et de la position du corps de façon précise est essentielle pour la prévention, le diagnostic et la réadaptation des blessures au travail. La solution proposée est un vêtement intelligent constitué d'une nouvelle fibre-électrode flexible intégrée à même le tissu pour un confort optimal. Les travaux abordés seront le développement d'un nouveau circuit d'instrumentation médical. Le système mesura l'activité musculaire par électromyographie de surface et la caractérisation du mouvement par une nouvelle fibre-électrode flexible. Cette nouvelle fibre-électrode a le potentiel de servir de capteur pour les deux mesures simultanément. Des circuits d'instrumentation seront explorés pour répondre à cet objectif. Ils seront basé sur un pont de Wheatstone et une méthode d'injection de courant. Les données d'électromyographie sont analysées pour monitorer la chute de la fréquence médiane du signal qui est signe précurseur de la fatigue musculaire. La mesure de position du corps avec la fibre est utilisée pour observer des changements dans la mécanique du mouvement qui engendrent un risque de blessure. Un algorithme de traitement du signal a été développé pour rehausser le signal par l'intermédiaire de la soustraction spectral. La transformation dans le domaine spectral sert aussi à requérir les informations physiologiques désirées. / Currently, following a musculoskeletal injury, the patient must return to the treatment center to perform tasks simulations where a professional makes visual observation or take measurements with bulky systems. These tasks are often not representative of reality and the assessment is subjective. Analyzing muscle activity and body position accurately is essential for the prevention, diagnosis and rehabilitation of workplace injuries. The proposed solution is a smart garment made up of a new flexible fiber-electrode integrated into the fabric for an optimal comfort. The work will be to develop a new medical instrumentation circuit. The system will measure muscle activity by surface electromyography and characterization of movement by this new flexible fiber electrode. The fiber electrode has the potential to act as a sensor for both measurements simultaneously. Some instrumentation circuits will be explored to meet this objective. They will be based on a Wheatstone bridge and a current injection method. Electromyography data is analyzed to follow the drop in the median frequency of the signal which is a precursor sign of muscle fatigue. Measuring body position with the fiber is used to observe changes in the mechanics of movement that create a risk of injury. A signal processing algorithm has been developed to enhance the signal through spectral subtraction. The transformation in the spectral domain also serves to compute the request desired physiological information.

Titre de l'écran-titre (visionné le 13 novembre 2023) / Du fait de leur danger, les deepfakes (ou hypertrucage en français) sont devenus un sujet de société. Cependant, aucune étude conséquente n'a été réalisée sur les deepfakes appliqués au domaine géospatial : l'hypertrucage géospatial. Ce travail commence par faire un état de l'art des technologies génératives permettant la modification partielle d'images, aussi appelées techniques d'« inpainting » en anglais. Grâce à celles-ci, il nous a été possible de concevoir des deepfakes d'imagerie aérienne d'une grande qualité. Afin de tester leur robustesse, des techniques de détection de falsification classiques ont été testées. Ces méthodes se sont révélées utiles mais pas suffisantes. Une méthode originale de détection spécialement adaptée aux particularités des images géospatiales a donc finalement été proposée. Les résultats très satisfaisants obtenus avec cette méthode, permettent de montrer que le contrôle de l'information n'est pas la seule solution au problème de la désinformation. Ce travail pourrait ainsi être utilisé par un public large allant des agences de renseignement, journalistes ou citoyens concernés soucieux de détecter les falsifications provenant de différentes entités.

Les techniques traditionnelles de détection d'intrusions s'appuient sur différentes approches permettant d'identifier une utilisation non prévue et non autorisée de différentes ressources d'un système informatique. Afinn de détecter ces comportements, nous décrivons dans ce mémoire une approche logique de détection d'intrusions basée sur l'identification, dans des traces d'exécutions, de violations de politiques de sécurité données. Le modèle développé spécifie l'état des ressources d'un système ainsi que les effets des différents appels système sur cet état. Le système obtenu, qui s'apparente à un système expert, s'appuie sur un ensemble de règles logiques décrivant les connaissances d'un expert en sécurité informatique. Tout comportement illégal, c'est-à-dire non conforme aux politiques de sécurité considérées, est signalé et est considéré comme une tentative d'intrusion. Le système implémenté est capable de détecter une large classe d'attaques puisque l'approche développée ne se base pas sur certaines séquences particulières d'actions déjà recensées, mais plutôt sur les effets des différentes actions effectuées. De plus, il est capable de détecter de nouveaux comportements malveillants non préalablement identifiés. / Traditional techniques for intrusion detection based on different approaches for identifying unintended and unauthorized use of dfferent resources of a computer system. To detect these behaviors, we describe in this paper a logical approach to intrusion detection based on the identification, in execution traces, of violations of given security policies. The developed model specifies the state of system resources as well as the effects of different system calls on this state. The resulting system, which is similar to an expert system, relies on a set of logical rules describing the knowledge of an expert in computer security. Any illegal behavior, that means not conform to the considered security policies, is reported and is considered as an intrusion attempt. The implemented system is able to detect a wide class of attacks since the approach is not based on some particular sequences of actions already identified, but rather on the effects of different actions performed. In addition, it is able to detect new malicious behavior not previously identified.

Les problèmes logiciels sont frustrants et diminuent l’expérience utilisateur. Par exemple, la fuite de données bancaires, la publication de vidéos ou de photos compromettantes peuvent affecter gravement une vie. Comment éviter de telles situations ? Utiliser des tests est une bonne stratégie, mais certains bogues persistent. Une autre solution est d’utiliser des méthodes plus mathématiques, aussi appelées méthodes formelles. Parmi celles-ci se trouve la sémantique dénotationnelle. Elle met la sémantique extraite de vos logiciels préférés en correspondance avec des objets mathématiques. Sur ceux-ci, des propriétés peuvent être vérifiées. Par exemple, il est possible de déterminer, sous certaines conditions, si votre logiciel donnera une réponse. Pour répondre à ce besoin, il est nécessaire de s’intéresser à des théories mathématiques suffisamment riches. Parmi les candidates se trouvent le sujet de ce mémoire : la théorie des domaines. Elle offre des objets permettant de modéliser formellement les données et les instructions à l’aide de relations d’ordre. Cet écrit présente les concepts fondamentaux tout en se voulant simple à lire et didactique. Il offre aussi une base solide pour des lectures plus poussées et contient tout le matériel nécessaire à sa lecture, notamment les preuves des énoncés présentés. / Bugs in programs are definitively annoying and have a negative impact on the user experience. For example, leaks of bank data or leaks of compromising videos or photos have a serious effect on someone’s life. How can we prevent these situations from happening? We can do tests, but many bugs may persist. Another way is to use mathematics, namely formal methods. Among them, there is denotational semantics. It links the semantics of your favorite program to mathematical objects. On the latter, we can verify properties, e.g., absence of bugs. Hence, we need a rich theory in which we can express the denotational semantics of programs. Domain Theory is a good candidate and is the main subject of this master thesis. It provides mathematical objects for data and instructions based on order relations. This thesis presents fundamental concepts in a simple and pedagogical way. It is a solid basis for advanced readings as well as containing all the needed knowledge for its reading, notably proofs for all presented statements.

« Thèse présentée à l'École des gradués de l'Université Laval pour l'obtention du grade de maître ès arts (M.A.) »

Ce mémoire étudie la relation entre les concepts de régionalisme et de convergence des politiques. L'hypothèse avancée est que le régionalisme constitue un moteur à la convergence des politiques entre les États membres d'un même bloc régional. Le cas étudié est l'Amérique du Nord, plus particulièrement l'intégration entre le Canada et les États-Unis de 1980 à 2005, et nous examinons les politiques liées au contrôle frontalier. Nous examinons donc les impacts qu'ont eus l'ALÉ et l'ALÉNA principalement sur les politiques canadiennes et américaines de sécurité à leur frontière commune. Nos résultats confirment partiellement notre hypothèse étant donné que plusieurs politiques similaires ont été adoptées après l'entrée en vigueur de l'ALÉNA en 1994. Toutefois, l'accélération du processus de convergence après le 11 septembre 2001 ne semble pas avoir été causée spécifiquement par le régionalisme. C'est plutôt les attentats terroristes qui expliquent le rapprochement institutionnel entre le Canada et les États-Unis jusqu'en 2005. Malgré tout, le régionalisme a joué un rôle de 2001 à 2005, mais celui-ci s'est plutôt avéré indirect.

Durant ces dernières décennies, nous avons assisté à une automatisation massive de la société selon toutes ses sphères. Malheureusement, cette révolution technologique n’a pas eu que des bienfaits. En effet, une nouvelle génération de criminels en a profité, afin d’occasionner davantage d’activités illégales. De ce fait, afin de protéger les systèmes informatiques, il est devenu plus que primordial de définir rigoureusement des politiques de sécurité ainsi que de mettre en oeuvre des mécanismes efficaces capables de les appliquer. L’objectif majeur d’un mécanisme de sécurité consiste souvent à contrôler des logiciels, afin de les contraindre à “bien” se comporter. Cependant, la plupart des mécanismes de sécurité procèdent par des méthodes ad hoc qui sont loin d’être efficaces. En outre, ils sont peu fiables, puisqu’il n’y a aucune preuve sur leur capacité à faire respecter les politiques de sécurité. De là apparaît la nécessité de concevoir des mécanismes de sécurité alternatifs qui résolvent le problème de l’application de la sécurité d’une manière formelle, correcte et précise. Dans ce contexte, notre thèse cible principalement la caractérisation formelle de l’application effective des politiques de sécurité via des mécanismes basés sur la réécriture de programmes. On entend par application effective, le fait d’éliminer tous les “mauvais” comportements d’un programme, tout en conservant tous les “bons” comportements qu’il engendre, et ce, sans compromettre la sémantique du programme à sécuriser. Nous avons opté pour la réécriture de programmes, vu sa grande puissance par rapport aux autres mécanismes de sécurité qui sont soit laxistes soit très restrictifs. Les principaux résultats qui ont été réalisés, afin d’atteindre les objectifs ciblés par cette thèse sont les suivants : – Caractérisation formelle de l’application des propriétés de sûreté par la réécriture de programmes. Il s’agit d’appliquer les propriétés de sûreté qui constituent la classe de propriétés de sécurité la plus communément appliquée par les mécanismes de sécurité. – Caractérisation formelle de l’application de n’importe quelle propriété de sécurité par la réécriture de programmes. Cette contribution montre comment la réécriture de programmes permet l’application de politiques de sécurité qu’aucune autre classe de mécanismes de sécurité ne peut appliquer. – Caractérisation alternative de l’application de la sécurité par une approche algébrique. Cette contribution propose un formalisme algébrique afin de réduire l’écart entre la spécification et l’implantation des mécanismes de sécurité basés-réécriture. / During the last decades, we have witnessed a massive automation of the society at all levels. Unfortunately, this technological revolution came with its burden of disadvantages. Indeed, a new generation of criminals emerged and is benefitting from continuous progress of information technologies to cause more illegal activities. Thus, to protect computer systems, it has become very crucial to rigorously define security policies and provide the effective mechanisms required to enforce them. Usually, the main objective of a security mechanism is to control the executions of a software and ensure that it will never violate the enforced security policy. However, the majority of security mechanisms are based on ad hoc methods and thus, are not effective. In addition, they are unreliable, since there is no evidence on their ability to enforce security policies. Therefore, there is a need to develop novel security mechanisms that allow enforcing security policies in a formal, correct, and accurate way. In this context, our thesis targets the formal characterization of effective security policies enforcement that is based on programs rewriting. We mean by “effective” enforcement preventing all the “bad” behaviors of a program while keeping all its "good" behaviors. In addition, effective enforcement should not compromise the semantics of controlled programs. We have chosen for rewriting programs, because it has a great power compared to other security mechanisms that are either permissive or too restrictive. Themain contributions of this thesis are the following : – Formal characterization of security enforcement of safety properties through program rewriting. Safety properties represent the main class of properties usually enforced by security mechanisms. – Formal characterization of any security property using program rewriting. This contribution shows how program rewriting allows the enforcement of security policies that no other class of security mechanisms can enforce. – Algebraic approach as an alternative formal characterization of program rewriting based security enforcement. In this contribution, we investigate an algebraic formal model in order to reduce the gap between the specification and the implementation of program rewriting based security mechansisms.