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Cette thèse se situe dans le cadre de la vérification de systèmes distribués. Plus précisément, nous nous intéressons aux méthodes de preuve de convergence d'algorithmes distribués s'exécutant sur des réseaux en anneau de taille paramétrée. Cette étude distingue de plus le cas des algorithmes probabilistes de celui des algorithmes déterministes.

Le travail concerne l'introduction de certaines notions d'analyse asymptotique (détectabilité, stabilisabilité, observateur) régionale pour une classe de systèmes distribués. Diverses propriétés et caractérisations ont été établies, en particulier en relation avec la structure des capteurs et des actionneurs.

Le document présente une synthèse de travaux sur le déploiement, l'utilisation et les techniques de mise en oeuvre d'applications développées selon un modèle de programmation à passage de messages sur des grilles de calcul. La première partie décrit les performances observées sur la période 2002-2006 sur une plateforme à l'échelle de la France, ainsi que les gains obtenus par équilibrage de charge. La deuxième partie décrit un intergiciel nouveau baptisé P2P-MPI qui synthétise un ensemble de propositions pour améliorer la prise en charge de tels programmes à passage de messages.

Nous considérons une sous classe d'automates temporisés probabilistes où les contraintes temporelles au niveau des gardes et des invariants sont exprimées par des paramètres. Cette sous classe est appelée la classe des automates Temporisés Probabilistes Paramétrés Semi Déterminés (ATPP Semi Déterminés). Cette classe d'automates se définit en particulier par l'attribution d'une unique distribution à chaque état et par des gardes de la forme x<=a où a est un paramètre ou un entier naturel. Nous imposons de plus deux propriétés sur ces automates qui sont celles de non blocage et fortement non zenon. Notre travail vise à calculer le temps moyen maximal de convergence vers un état dit absorbant q_end dans ce type d'automates. L'unique méthode traitant déjà ce type de problème fait appel à la discrétisation du temps et à l'application de techniques de programmation linéaire. Elle est cependant exponentielle car elle dépend du nombre d'horloges et de la plus grande constante à laquelle sont comparées les horloges, lors de la discrétisation. Le graphe résultant peut être de taille exponentielle. Pour tout ATPP Semi Déterminé, on définit un automate totalement déterministe, appelé ATPP Déterminé, en remplaçant toute garde de la forme x<=a par une garde de la forme x=a. Le temps d'attente en chaque état est ainsi fixé par la valuation de l'état initial qui remet toutes les horloges à zéro. Nous démontrons que le temps moyen de convergence vers q_end dans l'ATPP Déterminé est égal au temps moyen maximal de convergence dans l'ATPP Semi Déterminé dont il découle. Pour calculer le temps moyen de convergence vers q_end nous construisons à partir de l'ATPP Déterminé un graphe appelé "graphe des macro-steps" qui contient de façon concise l'information nécessaire au calcul du coût moyen de convergence vers q_end. Ce graphe est de taille polynomiale et se construit en temps polynomial. Le calcul du temps moyen de convergence dans le graphe des macro-steps est solution d'un système linéaire, comme dans le cas des chaînes de Markov avec coûts. On résout ce système linéaire en temps polynomial, ce qui permet d'obtenir finalement le temps moyen maximal de convergence vers q_end dans l'ATPP Semi Déterminé. Nous appliquons enfin cette méthode à certains protocoles de communication, notamment BRP (Bounded Retransmission Protocol) et CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Les systèmes de production manufacturiers sont une classe des systèmes à événements discrets. Leur taille nécessite de distribuer le logiciel de contrôle sur une architecture industrielle de plusieurs ordinateurs reliés en réseau. Dans ce contexte, il devient essentiel d'être capable d'évaluer l'impact d'une architecture réseau spécifique sur les services des systèmes manufacturiers en termes de la performance et la qualité. Les performances du réseau sous-jacent peuvent notamment nuire à la productivité du système. Dans la méthodologie traditionnelle proposée dans la littérature, cet aspect n'est pas pris en compte au niveau conception. Cependant, la modélisation de tels systèmes est importante pour vérifier certaines propriétés. Dans cette thèse, nous proposons une approche de modélisation par composants à l'aide des réseaux de Petri haut niveau pour la modélisation de certains protocoles de réseaux afin d'évaluer les systèmes manufacturiers comme étant des systèmes distribués. La sélection des réseaux de Petri est justifiée par leur pouvoir d'expression en ce qui concerne la modélisation des systèmes distribués et concurrents. L'approche par composants permet de diminuer la complexité de la modélisation et encourage la généricité, la modularité et la réutilisabilité des composants prêt-à-utiliser. Cela permet de construire facilement de nouveaux modèles et de réduire les coûts de développement de systèmes. En outre, cela peut aider à une meilleure gestion des services et des protocoles et à changer facilement/modifier un élément du système. Notre modélisation permet enfin d'évaluer ces systèmes par le biais de simulations centralisées

La révolution Web 2.0 a transformé l'Internet, une infrastructure auparavant en lecture seule, en une plate-forme collaborative en lecture-écriture. La forte augmentation des donnés générées par les utilisateurs des systèmes collaboratifs constitue désormais une source considérable d'informations. Pourtant, effectuer efficacement des recherches dans un tel environnement est devenu plus difficile, en particulier lorsque ces recherches engendrent des ambiguïtés. Personnaliser les recherches permet d'éviter ces écueils en limitant les recherches au sein d'un réseau très réduit de participants ayant des intérêts similaires. Toutefois, les solutions centralisées pour mettre en œuvre cette personnalisation s'avèrent difficile compte tenu du volume important d'informations qui doit être maintenu pour chaque utilisateur. La nature dynamique de ces systèmes, dans lesquels les utilisateurs changent potentiellement souvent d'intérêt, complique la tâche. Cette thèse propose de nouveaux algorithmes permettant d'effectuer des recherches personnalisées de manière efficace dans des systèmes dynamiques, centralisés ou décentralisés, selon deux axes majeurs : (i) la personnalisation hors ligne qui s'appuie sur le comportement passé des utilisateurs et (ii) la personnalisation en ligne qui s'appuie sur le comportement passé et la requête en cours. Nous présentons d'abord l'algorithme P3K, qui décentralise une approche existante et réalise le traitement personnalisé des requêtes top-k hors ligne dans les systèmes pair-à-pair. Ensuite, nous présentons P4Q, une extension de P3K qui améliore les performances du système en termes de stockage, bande passante et la robustesse en distribuant le traitement des requêtes. Les deux algorithmes, P3K et P4Q, reposent sur des protocoles épidémiques pour capturer la similarité implicite entre les utilisateurs et associer ainsi à chaque utilisateur un "réseau personnel" dans lequel traiter la requête. Nos évaluations analytiques et expérimentales démontrent leur efficacité pour le traitement des requêtes top-k, y compris dans les systèmes dynamiques, en particulier que la capacité inhérente de P4Q à faire face aux mises à jours des profils des utilisateurs. Dans le but d'améliorer encore la qualité des résultats pour les requêtes représentant les intérêts émergents des utilisateurs, et donc non représentés dans son profil, nous proposons un modèle hybride d'intérêt, prenant en compte à la fois le profil des utilisateurs mais également la requête elle-même. Nous avons proposé une solution à la fois en centralisé, l'algorithme DT², qui effectue une recherche de type top-k à deux reprises: le premier top-k consiste à sélectionner dynamiquement un sous-réseau (le réseau personnel) le plus adapté à la requête et à l'utilisateur la générant. Le second top-k consiste à effectuer la recherche dans ce sous réseau. L'algorithme DT²P², exécute efficacement la personnalisation en ligne de manière entièrement décentralisée. Les résultats expérimentaux sur des traces réelles de systèmes collaboratifs, montrent que la personnalisation en ligne est prometteuse pour répondre aux préférences diverses des utilisateurs.

Le Web 2.0 a montré l'importance des systèmes collaboratifs. Il a permis de transformer des internautes en écrivains du Web. De nombreux outils sociaux tels que les wikis et les blogs sont utilisés par des larges communautés produisant une grande quantité d'informations. Afin d'améliorer la recherche, la navigation et l'interopérabilité, les outils sociaux évoluent en intégrant les technologies du Web sémantique. Les wikis suivent cette tendance et évoluent vers des wikis sémantiques. L'introduction des technologies du Web sémantique dans les outils sociaux pose un certain nombre de problèmes tels que le passage à l'échelle et le support des procédés d'édition collaborative pour garantir la qualité des contenus. Dans ce manuscrit, nous adressons ces problèmes par une instanciation du modèle de réplication optimiste. Dans le cadre des wikis sémantiques, nous répliquons un nouveau type de données composé de pages wikis et d'annotations sémantiques. Nous nous plaçons dans un contexte où le nombre de répliques n'est pas connu et varie à l'exécution à l'instar des réseaux P2P. En tant que système collaboratif, un système de réplication optimiste est correct s'il respecte le modèle de cohérence CCI. Nous proposons Swooki et DSMW, deux instanciations du modèle de réplication optimiste pour les wikis sémantiques assurant la cohérence CCI sur le nouveau type de données répliqué. Swooki est le premier wiki sémantique P2P, il adresse particulièrement les problèmes de passage à l'échelle et de tolérance aux pannes. Tandis que DSMW permet de construire un réseau ami-à-ami sémantique et s'intéresse plus aux problèmes de représentation des procédés.

Au cours des dernières années, de nombreux systèmes distribués ont évolué pour faire face à la convergence de leur domaine et des réseaux informatiques. À titre d'exemple, la téléphonie sur Internet a révolutionné le domaine des télécommunications par l'introduction de nombreux nouveaux services basés sur des services Web et bases de données. Les systèmes distribués qui fournissent des services avancés doivent être efficaces pour être en mesure de traiter un grand nombre d'utilisateurs et doivent être robustes pour faire face à diverses attaques ciblant le service lui-même ou la plate-forme sous-jacente. Cependant, le développement de systèmes distribués efficace et robuste exige une connaissance approfondie des protocoles utilisés et une certaine maîtrise de la programmation réseau et système bas niveau, ce qui peut être un défi pour de nombreux développeurs. Néanmoins, le processus de développement des systèmes distribués demeure rudimentaire et requiert un haut niveau d'expertise bas niveau. Dans cette thèse, nous montrons que les langages métiers (DSL) peuvent réduire avec succès le niveau d'expertise nécessaire pour construire des systèmes distribués efficace et robuste, ce qui rend la programmation de service à portée de développeurs moyens. Nous présentons trois contributions dans ce domaine. Notre première contribution vise la création de services de téléphonie basés sur le protocole SIP. Nous avons défini une machine virtuelle spécifique au domaine SIP et un DSL nommé SPL, offrant au programmeur des notations de haut niveau et des abstractions dédiées pour le développement de services de téléphonie. La robustesse de SPL a été un facteur clé dans l'accélération du déploiement de service. Une variété de services ont été écrits en SPL, ce qui démontre l'utilité et la facilité de programmation du langage. Notre deuxième contribution est Zébu, une approche basée sur les DSL pour le développement des couches de traitement protocolaires des applications réseau. Nous avons démontré, à travers diverses expériences, que cette approche est une alternative fiable pour le développement manuel des couches de traitement protocolaires. Le code généré par Zébu a de bonnes performances et a une empreinte mémoire nettement inférieur à des solutions existantes codées manuellement, tout en garantissant les propriétés de robustesse et de performance. La troisième contribution de cette thèse est z2z, une approche générative à la construction de passerelles qui permet la communication entre des appareils qui utilisent des protocoles incompatibles. Z2z inclus un compilateur qui vérifie des propriétés de correction et un support d'exécution qui masque les détails bas niveau au développeur de la passerelle. Nous avons utilisé z2z pour générer automatiquement des passerelles entre différents protocoles incompatibles. Les passerelles générées fonctionnent avec une faible empreinte mémoire et pratiquement sans aucun surcoût à l'exécution.

La programmation distribuée est une tâche difficile. Elle a énormément gagné en importance avec le développement des réseaux qui supportent un nombre croissant exponentiellement d'applications. Les systèmes distribués fournissent des fonctionnalités assurées par les noeuds qui forment un réseau et échangent des données et services, éventuellement par le biais de messages. La provenance du service n'est souvent pas pertinente, alors que sa fiabilité est essentielle. Notre objectif est de fournir un nouveau modèle de communication qui permet de spécifier intentionnellement lequel service est demandé, et non les noeuds qui le fournissent. Cette spécification intentionnelle des échanges offre un potentiel pour faciliter la programmation distribuée, garantir la persistance des données dans les messages et la résilience des systèmes, qui constituent le sujet de cette thèse. Nous proposons donc un cadre qui supporte des messages avec destinations intentionnelles, qui sont évaluées uniquement à la volée au fur et à mesure du déplacement des messages. Nous introduisons un langage, Questlog, qui gère les destinations intentionnelles. Contrairement aux langages à base de règles existants pour les réseaux, comme Datalog, qui suivent le mode push, Questlog permet d'exprimer des stratégies complexes afin de récupérer de manière récursive des données distribuées en mode pull. Le langage fonctionne sur une machine virtuelle qui s'appuie sur un SGBD. Nous démontrons l'approche avec des exemples pris dans deux domaines: (i) les architectures orientées données, où une classe restreinte d'applications client-serveur sont distribuées de manière transparente sur les systèmes pair-à-pair basés sur une DHT, (ii) les réseaux de capteurs sans fil, où un protocole de groupement des noeuds en clusters virtuels est proposé pour agréger les données. Dans ce protocole, les chefs des clusters sont élus à l'aide des destinations intentionnelles. Nos simulations sur la plate-forme QuestMonitor montrent que cette approche offre une simplicité, une modularité aux protocoles, ainsi qu'une fiabilité accrue.