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 / Manufacturing systems belong to the class of distributed discrete event systems. Their size requires distributing the software to control them on architecture of several industrial computers connected by networks. In this context, it becomes crucial to be able to evaluate the impact of a specific architecture on the manufacturing systems services both in terms of performance and quality. The performance of the underlying network can notably affect the productivity of the system. In traditional methodology proposed in literature, this aspect is not taken into account in the design stage. Thus, modeling such systems is important to verify some properties at that stage. In this thesis, we propose a component-based modeling approach with High Level Petri nets based method for modeling some network protocols in order to evaluate the manufacturing systems as being distributed systems. The selection of Petri nets is justified by their expression power with regard to the modeling of distributed and concurrent systems. Component-based approach can decrease modeling complexity and encourages genericity, modularity and reusability of ready-to-use components. This allows building new models easily and reducing the systems development cost. Moreover, this can help in better managing services and protocols and to easily change/modify a system element. Finally, this modeling enables us to evaluate discrete event systems by means of centralized simulations

De nos jours, la notion de responsabilité dans un système distribué est devenue quasiment incontournable dans les techniques de détection de fautes. Elle permet non seulement de détecter les fautes mais aussi de fournir des preuves de dysfonctionnement contre les noeuds fautifs dans un système distribué. Les noeuds dits rationnels, c'est-à-dire des noeuds qui essayent de tirer profit du système en maximisant leur bénéfice sans y contribuer en, sont un exemple.Dans la littérature, il existe deux types de solutions exploitant cette notion : les solutions spécifiques et les solutions génériques.Les solutions spécifiques sont relatives à un type de système distribué donné et se construisent en tenant compte de la structure du système et de l'application qui s'y exécute. Les solutions génériques quant à elles, sont indépendantes du système.Dans cette thèse nous nous intéressons au second type de solutions c'est à dire les solutions génériques. Dans cette classe de solutions, il existe deux approches pour mettre en place la notion de responsabilité : l'approche matérielle et l'approche logicielle.Actuellement le seul protocole logiciel, générique qui permet d'assurer la notion de responsabilité dans un système distribué, est le protocole PeerReview.Ce protocole n'est basé sur une aucune configuration matérielle. Cependant, il n'est pas robuste aux comportements dits rationnels au sein de ses propres étapes.Notre objectif est de fournir une solution logicielle sous-jacente renforçant la notion de responsabilité au niveau d'une application qui s'exécute sur un système distribué en présence de noeuds rationnels.Pour ce faire nous proposons FullReview un protocole qui se base sur la théorie des jeux pour motiver et forcer les noeuds rationnels à suivre les différentes étapes, non seulement au niveau de son propre protocole mais aussi au niveau de l'application qu'il surveille. En outre, FullReview utilise l'architecture classique d'un système responsable, qui associe à chaque noeud un ensemble de noeuds appelés moniteurs ou surveillants, et ayant un rôle de surveillance périodique du noeud en question.Nous prouvons théoriquement que notre protocole est un équilibre de Nash, c'est-à-dire que les noeuds rationnels n'ont aucun intérêt à dévier du protocole.Ce genre de protocole étant coûteux en terme d'échanges de messages, nous nous sommes intéressés à l'étude théorique des différentes techniques de gestion des moniteurs ou surveillants.L'objectif de cette étude est d'identifier les conditions sur les paramètres du protocole pour lesquelles une méthode de gestion convient mieux qu'une autre.De plus nous évaluons notre protocole en l'appliquant à deux applications largement utilisées : SplitStream, un protocole efficace pour la multi-diffusion de flux vidéo et Onion Routing, le protocole de communication anonyme le plus utilisé. Les résultats montrent que FullReview détecte efficacement les comportements rationnels avec un faible surcoût comparé au protocole PeerReview et passe à l'échelle comme ce dernier. / Accountability is becoming increasingly required in today's distributed systems. It allows not only to detect faults but also to build provable evidence about the misbehaving nodes in a distributed system. Rational nodes that aim at maximising their benefit without contributing their fair share to the system, are an example. In the literature, there exists two types of solutions that exploit accountability: specific solutions and generic solutions.Specific solutions are related to a given type of distributed system and are built by taking into account the structure of the system and the running application. As for generic solutions, they are independent to the system.In this thesis we consider the second type of solutions i.e., generic solutions. There exists two approaches in this class of solutions: hardware approach and software approach. Nowadays the only software and generic protocol that allows to enforce accountability in a distributed system is PeerReview protocol. This protocol is not based on any hardware configuration. However, it is not robust to rational behaviour in its own steps.Our objective is to provide a generic software solution to enforce accountability on any underlying application that running on a distributed system in presence of rational nodes.To reach this goal we propose FullReview a protocol that uses game theory to motivate and force rational participants to follow different steps, not only in its own protocol but also in the application that it monitors. Moreover FullReview uses the classical architecture of an accountable system. This architecture assigns to each node in the system, a set of nodes called monitors. Periodically each node is monitored by its set of monitors.We theoretically prove that our protocol is a Nash equilibrium, i.e., nodes do not have any interest in deviating from it.This kind of protocol being costly in terms of messages exchanged, we are interested to the theoretic study of different techniques of monitors management. The objective of this study is to identify conditions on protocol parameters for which a method of management is more appropriate than another.Furthermore, we practically evaluate FullReview by deploying it for enforcing accountability in two applications: (1) SplitStream, an efficient multicast protocol for live streaming, and (2) Onion Routing, the most widely used anonymous communication protocol. Performance evaluation shows that FullReview effectively detects faults in presence of rational nodes while introducing a small overhead compared to PeerReview and scaling as PeerReview.

La réduction de la taille des équipements et l’avènement des communications sans fil ont fortement contribué à l’avènement d’une informatique durable. La plupart des applications informatiques sont aujourd’hui construites en tenant compte de cet environnement ambiant dynamique. Leur développement et exécution nécessite des infrastructures logicielles autorisant des entités à s’exécuter, à interagir à travers divers modes (synchrone et asynchrone), à s’adapter à leur(s) environnement(s) notamment en termes : - de consommation de ressources (calcul, mémoire, support de stockage, bases de données, connexions réseaux, ...), - de multiplicité des sources de données (illustrée par le Web, les capteurs, compteurs intelligents, satellites, les bases de données existantes, ...) - des formats multiples des objets statiques ou en flux (images, son, vidéos). Notons que dans beaucoup de cas, les objets des flux doivent être homogénéisées, enrichies, croisées, filtrées et agrégées pour constituer in fine des produits informationnels riches en sémantique et stratégiques pour les applications ou utilisateurs. Les systèmes à base d'événements particulièrement bien adaptés à la programmation de ce type d’applications. Ils peuvent offrir des communications anonymes et asynchrones (émetteurs/serveurs et récepteurs /clients ne se connaissent pas) qui facilitent l'interopération et la collaboration entre des services autonomes et hétérogènes. Les systèmes d’événements doivent être capables d'observer, transporter, filtrer, agréger, corréler et analyser de nombreux flux d’événements produits de manière distribuée. Ces services d’observation doivent pouvoir être déployés sur des architectures distribuées telles que les réseaux de capteurs, les smart-grid, et le cloud pour contribuer à l’observation des systèmes complexes et à leur contrôle autonome grâce à des processus réactifs de prise de décision. L’objectif de la thèse est de proposer un modèle de composition distribuée de flux d’événements et de spécifier un service d’événements capable de réaliser efficacement l’agrégation, la corrélation temporelle et causale, et l’analyse de flux d’événements dans des plateformes distribuées à base de services. TRAVAIL A REALISER (i) Etat de l’art - Systèmes de gestion de flux événements - Services et infrastructures d’événements distribués - Modèles d’événements (ii) Définition d’un scénario d’expérimentation et de comparaison des approches existantes. (iii) Définition d’un modèle de composition distribuée de flux d’événements à base de suscriptions (iv) Spécification et implantation d’un service distribuée de composition de flux d’événements. / The reduction in the size of equipments and the advent of wireless communications have greatly contributed to the advent of sustainable IT . Most computer applications today are built taking into account the dynamic ambient environment. Their development and execution need software infrastructure allowing entities to execute , interact through a variety of modes (synchronous and asynchronous ) , has to adapt to their (s) environment (s ), particularly in terms of: - resource consumption ( computation , memory , storage media , databases , networks connections , ... ) - the multiplicity of data sources ( illustrated by the Web , sensors, smart meters, satellites, existing data bases .. . ) - multiple formats of static objects or streams (images , sounds, videos ) . Note that in many cases , stream's objects have to be homogenized, enriched, filtered and aggregated to form informations rich in semantic and strategic for applications or end users. Event based systems are particularly well suited to the programming of such applications. They can offer anonymous and asynchronous communications ( transmitters / receivers and servers / clients do not know each others) that facilitate interoperation and cooperation between autonomous and heterogeneous services. The event systems should be able to observe, transport, filter, aggregate, correlate and analyze many events streams produced in a distributed way. These observation services must be able to be deployed on distributed architectures , such as sensor networks , smart -grid and cloud, to contribute to the observation of complex systems and their self-control via reactive decisions making processes. The aim of the thesis is to propose a model for distributed event flows composition and specify an event service that can effectively realize the aggregation , temporal and causal correlation , and analysis of flow events in distributed service -based platforms. WORK TO BE PERFORMED (i) State of the art: - Events flow management systems - distributed event services - event model ( ii ) Definition of a scenario for experimentation and comparison of existing approaches. ( iii ) Definition of a model of composition delivered a stream of events based superscriptions ( iv ) Specification and implementation of a distributed event flow composition service

Au cours de la dernière décennie, l'informatique en nuage (Cloud Computing) suscita un important changement de paradigme dans de nombreux systèmes d'information. Ce nouveau paradigme s'illustre principalement par la délocalisation de l'infrastructure informatique hors du parc des entreprises, permettant ainsi une utilisation des ressources à la demande. La prise en charge de serveurs locaux s'est donc vue peu à peu remplacée par la location de serveurs distants, auprès de fournisseurs spécialisés tels que Google, Amazon, Microsoft. Afin d'assurer la pérennité d'un tel modèle économique, il apparaît nécessaire de fournir aux utilisateurs diverses garanties relatives à la sécurité, la disponibilité, ou encore la fiabilité des ressources mises à disposition. Ces facteurs de qualité de service (QoS pour Quality of Service) permettent aux fournisseurs et aux utilisateurs de s'accorder sur le niveau de prestation escompté. En pratique, les serveurs mis à disposition des utilisateurs doivent épisodiquement faire face à des fautes arbitraires (ou byzantines). Il s'agit par exemple de ruptures temporaires du réseau, du traitement de messages corrompus, ou encore d’arrêts inopinés. Le contexte d'informatique en nuage s'est vu néanmoins propice à l'émergence de technologies telles que la virtualisation ou la réplication de machines à états. De telles technologies permettent de pallier efficacement à l’occurrence de pannes via l'implémentation de protocoles de tolérance aux pannes.La tolérance aux fautes byzantines (BFT pour Byzantine Fault Tolerance) est un domaine de recherche implémentant les concepts de réplication de machines à états, qui vise à assurer la continuité et la fiabilité des services en présence de comportements arbitraires. Afin de répondre à cette problématique, de nombreux protocoles furent proposés. Ceux-ci se doivent d'être efficaces afin de masquer le surcoût lié à la réplication, mais également robustes afin de maintenir un niveau de performance élevé en présence de fautes. Nous constatons d'abord qu'il est délicat de relever ces deux défis à la fois: les protocoles actuels sont soit conçus pour être efficaces au détriment de leur robustesse, soit pour être robustes au détriment de leur efficacité. Cette thèse se focalise autour de cette problématique, l'objectif étant de fournir les instruments nécessaires à la conception de protocoles à la fois robustes et efficaces.Notre intérêt se porte principalement vers deux types de dénis de service liés à la gestion des requêtes. Le premier de ces dénis de service est causé par la corruption partielle d'une requête lors de son émission par un client. Le deuxième est causé par l'abandon intentionnel d'une requête lors de sa réception par un réplica. Afin de faire face efficacement à ces deux comportements byzantins, plusieurs mécanismes dédiés furent implémentés dans les protocoles de BFT robustes. En pratique, ces mécanismes engendrent d'importants surcoûts, ce qui nous permet d'introduire notre première contribution: la définition de plusieurs principes de conception génériques destinés à réduire ces surcoûts tout en assurant un niveau de robustesse équivalent.La seconde contribution de cette thèse illustre ER-PBFT, un nouveau protocole implémentant ces principes de conception sur PBFT, la référence en matière de tolérance aux fautes byzantines. Nous démontrons l'efficacité de notre nouvelle politique de robustesse, à la fois en présence de comportements byzantins mais également lors de scénarios sans faute.La troisième contribution illustre ER-COP, un nouveau protocole orienté à la fois vers l’efficacité et la robustesse, implémentant nos principes de conception sur COP, le protocole de BFT fournissant les meilleures performances à l'heure actuelle dans un environnement sans faute. Nous évaluons le surcoût engendré par l'intégration de notre politique de robustesse, et nous démontrons la capacité de ER-COP à tolérer l'occurrence de comportements byzantins. / Over the last decade, Cloud computing instigated an important switch of paradigm in numerous information systems. This new paradigm is mainly illustrated by the re-location of the whole IT infrastructures out of companies’ warehouses. The use of local servers has thus being replaced by remote ones, rented from dedicated providers such as Google, Amazon, Microsoft.In order to ensure the sustainability of this economic model, it appears necessary to provide several guarantees to users, related to the security, availability, or even reliability of the proposed resources. Such quality of service (QoS) factors allow providers and users to reach an agreement on the expected level of dependability. Practically, the proposed servers must episodically cope with arbitrary faults (also called byzantine faults), such as incorrect/corrupted messages, servers crashes, or even network failures. Nevertheless, the Cloud computing environment encouraged the emergence of technologies such as virtualization or state machine replication. These technologies allow cloud providers to efficiently face the occurrences of faults through the implementation of fault tolerance protocols.Byzantine Fault Tolerance (BFT) is a research area involving state machine replication concepts, and aiming at ensuring continuity and reliability of hosted services in presence of any kind of arbitrary behaviors. In order to handle such threat, numerous protocols were proposed. These protocols must be efficient in order to counterbalance the extra cost of replication, and robust in order to lower the impact of byzantine behaviors on the system performance. We first noticed that tackling both these concerns at the same time is difficult: current protocols are either designed to be efficient at the expense of their robustness, or robust at the expense of their efficiency. We tackle this specific problem in this thesis, our goal being to provide the required tools to design both efficient and robust BFT protocols.Our focus is mainly dedicated to two types of denial-of-service attacks involving requests management. The first one is caused by the partial corruption of a request transmitted by a client. The second one is caused by the intentional drop of a request upon receipt. In order to face efficiently both these byzantine behaviors, several mechanisms were integrated in robust BFT protocols. In practice, these mecanisms involve high overheads, and thus lead to the significant performance drop of robust protocols compared to efficien ones. This assessment allows us to introduce our first contribution: the definition of several generic design principles, applicable to numerous existing BFT protocols, and aiming at reducing these overheads while maintaining the same level of robustness.The second contribution introduces ER-PBFT, a new protocol implementing these design principles on PBFT, the reference in terms of byzantine fault tolerance. We demonstrate the efficiency of our new robustness policy, both in fault-free scenarios and in presence of byzantine behaviors.The third contribution highlights ER-COP, a new BFT protocol dedicated to both efficiency and robustness, implementing our design principles on COP, the BFT protocol providing for now the best performances in a fault-free environment. We evaluate the additional cost introduced by our robustness policy, and we demonstrate ER-COP's ability to handle byzantine behaviors.

Au cours des dernières années, l'utilisation d’appareils embarqués a augmenté rapidement en raison de la commodité qu'ils offrent dans la vie quotidienne. Les appareils embarqués se caractérisent par leur petite taille, leur portabilité ainsi que leur capacité d'échanger des données avec d'autres appareils grâce à leur service de communication réseau. L'analyse du comportement et les interactions entre ces appareils a abouti dans l'établissement d’un nouveau type de système, appelé systèmes embarqués en réseau.En tant que la popularité actuelle des systèmes embarqués en réseau grandissent, il y a une tendance de relever leurs défis de conception existants afin de développer d'applications fonctionnelles. Ces défis concernent l'utilisation de leurs ressources matérielles limitées (p.ex. la mémoire du processeur, l'unité d'alimentation) et l'hétérogénéité du système en termes de logiciel, de matériel et aussi des mécanismes d'interaction entre les appareils. A cet effet, dans cette thèse nous présentons une approche rigoureuse considérant tous les défis grâce à un flot de conception basée sur techniques de modélisation. Le flot utilise le formalisme BIP pour la construction hiérarchique de systèmes autour de composants et il est facilement utilisé, car chaque étape est entièrement automatisée par des outils et méthodes développés. En plus, ce flot perme la simulation des systèmes à chaque étape de développement, la vérification par l'exploration de l'espace de conception, la génération de code et la calibration des modèles développés, afin de présenter fidèlement le système réel. Les modèles calibrés peuvent analyser la performance de system et aussi valider des exigences sur le system. Finalement, les résultats d'analyse de performance peuvent apporter des améliorations sur la conception de système cible.Notre approche est présenté sur plusieurs bien connus domaines applicatifs des systèmes embarqués en réseau, comme les systèmes automobiles, les systèmes de l'automation industrielle, les systèmes de réseaux de capteurs sans fil (WSN systèmes) et les systèmes pour l'internet des objets (IoT systèmes). Chaque domaine inclut différentes caractéristiques et technologies, mais dispose également différent défis. Ces défis sont considérés par les outils développés pour chaque domaine, qui sont validées contre les outils existantes, comme MATLAB/Simulink, RTaW-Sim, OPNET Modeler et Cooja. La validation se fait grâce à les cas d’études sur les applications industrielles ou les benchmark réalistes des systèmes embarqués en réseau. Nos expérimentations illustrent le soutien d'une meilleure analyse par les outils développés en fournissant d'abord résultats similaires pendant la simulation et en plus les capacités de génération automatique de code et la vérification des exigences. / Over the latest years the use of embedded devices has expanded rapidly due to the convenience they offer in daily life. Embedded devices are characterized by their tiny size, their portability as well as their ability to exchange data with other devices through a dedicated network unit. The analysis of the behavior and interactions between such devices lead to the emergence of a new system type, called networked embedded systems.As the current popularity of networked embedded systems grows, there is a trend for addressing their existing design challenges in the development of functional applications. These challenges relate to the use of their limited hardware resources (e.g. processor memory, power unit) and the system heterogeneity in terms of software, hardware as well as communication mechanisms between the embedded devices. To this end, in this thesis we present a rigorous approach considering all the design challenges through a model-based design flow. The flow uses BIP as an underlying framework for the hierarchical construction of component-based systems and it is easily employed, as each step is fully supported by developed tools and methods. Its benefits include early-stage simulation and testing, verification of functional correctness, generation of deployable code and collection of performance data from real executions, in order to calibrate the developed models. Calibrated models represent faithfully the real system and can analyze system performance as well as evaluate accurately system requirements. Additionally, performance analysis results may provide design enhancements in the target system.Our approach is demonstrated in several well-known application domains of networked embedded systems, namely the automotive, industrial automation, Wireless Sensor Network (WSN) and Internet of Things (IoT) systems. Each domain includes different characteristics and technologies, but also features different challenges. These challenges are considered by developed tools for each domain, which are validated against existing domain-specific, such as MATLAB/Simulink, RTaW-Sim, OPNET Modeler and Cooja. The validation is facilitated through case-studies in industrial or benchmark networked embedded systems. Our experiments illustrate the support of a better fine-grained analysis from the developed tools by initially providing similar simulation results and additionally offering capabilities for automated code generation as well as requirement verification.

Cette thèse a pour cadre scientifique la décomposition formelle des spécifications centrali- sées Event-B appliquée aux systèmes distribués BIP. Elle propose une démarche descendante de développement des systèmes distribués corrects par construction en combinant judicieu- sement Event-B et BIP. La démarche proposée comporte trois étapes : Fragmentation, Dis- tribution et Génération de code BIP. Les deux concepts clefs Fragmentation et Distribution, considérés comme deux sortes de raffinement automatique Event-B paramétrées à l'aide de deux DSL appropriés, sont introduits par cette thèse. Cette thèse apporte également une contribution au problème de la génération de code à partir d'un modèle Event-B issu de l'étape de distribution. Nous traitons aussi bien les aspects architecturaux que comportemen- taux. Un soin particulier a été accordé à l'outillage et l'expérimentation de cette démarche. Pour y parvenir, nous avons utilisé l'approche IDM pour l'outillage et l'application Hôtel à clés électroniques pour l'expérimentation. / The scientific framework of this thesis is the formal decomposition of the centralized specifications Event-B applied to distributed systems based on the BIP (Behavior, Interaction, Priority) component framework. It suggets a top-down approach to the development of correct by construction distributed systems by judiciously combining Event-B and BIP. The proposed approach consists in three steps : Fragmentation, Distribution and Generation of BIP code. We introduce two key concepts, Fragmentation and Distribution, which are considered as two kinds of automatic refinement of Event-B models. They are parameterized using two appropriate DSL. This thesis also contributes to the problem of code generation from Event- B models resulting from the Distribution step. Accordingly, we deal with both architectural and behavioral aspects. A special care has been devoted to the implementation and the experimentation of this approach. To achieve this, we have used the IDM approach for tooling and the Electronic Hotel Key System for experimentation.

Cette thèse traite de quatre problèmes dans le contexte des grands systèmes distribués. Ce travail est motivé par les questions soulevées par l'expansion du Cloud Computing et des technologies associées. Le présent travail étudie l'efficacité de différents algorithmes d'allocation de ressources dans ce cadre. Les méthodes utilisées impliquent une analyse mathématique de plusieurs modèles stochastiques associés à ces réseaux. Le chapitre 1 fournit une introduction au sujet, ainsi qu'une présentation des principaux outils mathématiques utilisés dans les chapitres suivants. Le chapitre 2 présente un mécanisme de contrôle de congestion dans les services de Video on Demand fournissant des fichiers encodés dans diverses résolutions. On propose une politique selon laquelle le serveur ne livre la vidéo qu'à un débit minimal lorsque le taux d'occupation du serveur est supérieur à un certain seuil. La performance du système dans le cadre de cette politique est ensuite évaluée en fonction des taux de rejet et de dégradation. Les chapitres 3, 4 et 5 explorent les problèmes liés aux schémas de coopération entre centres de données (CD) situés à la périphérie du réseau. Dans le premier cas, on analyse une politique dans le contexte des services de cloud multi-ressources. Dans le second cas, les demandes arrivant à un CD encombré sont transmises à un CD voisin avec une probabilité donnée. Au troisième, les requêtes bloquées dans un CD sont transmises systématiquement à une autre où une politique de réservation (trunk) est introduite tel qu'une requête redirigée est acceptée seulement s'il y a un certain nombre minimum de serveurs libres dans ce CD. / This PhD thesis investigates four problems in the context of Large Distributed Systems. This work is motivated by the questions arising with the expansion of Cloud Computing and related technologies. The present work investigates the efficiency of different resource allocation algorithms in this framework. The methods used involve a mathematical analysis of several stochastic models associated to these networks. Chapter 1 provides an introduction to the subject in general, as well as a presentation of the main mathematical tools used throughout the subsequent chapters. Chapter 2 presents a congestion control mechanism in Video on Demand services delivering files encoded in various resolutions. We propose a policy under which the server delivers the video only at minimal bit rate when the occupancy rate of the server is above a certain threshold. The performance of the system under this policy is then evaluated based on both the rejection and degradation rates. Chapters 3, 4 and 5 explore problems related to cooperation schemes between data centres on the edge of the network. In the first setting, we analyse a policy in the context of multi-resource cloud services. In second case, requests that arrive at a congested data centre are forwarded to a neighbouring data centre with some given probability. In the third case, requests blocked at one data centre are forwarded systematically to another where a trunk reservation policy is introduced such that a redirected request is accepted only if there are a certain minimum number of free servers at this data centre.

Dans de nombreux secteurs industriels, la miniaturisation des systèmes est devenue une nécessité afin de réduire l’espace occupé, le poids, les prix et la consommation d’énergie et de matière. Pour ce faire, les industriels utilisent les Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). En revanche, les MEMS présentent plusieurs problèmes de fiabilité dus à leurs nombreux mécanismes de défaillance qui ont un impact sur la disponibilité des systèmes dans lesquels ils sont utilisés. Il est alors important de surveiller ces microsystèmes, d’anticiper leurs défaillances et de recommander les actions nécessaires afin d’allonger leur durée de vie. Une solution efficace pour ce faire est de développer le Prognostics & Health Management (PHM) pour les MEMS. Dans cet esprit, la thèse porte sur le pronostic et l’étude de l’état de santé de MEMS et la prise de décision post-pronostic dans les systèmes contenant ces microsystèmes. L’objectif est de rendre un système à base de MEMS distribué intelligent en intégrant des modules d’évaluation et de prédiction de l’état de santé du système ainsi que des capacités d’auto-adaptation dépendant des missions que le système doit accomplir. Dans un premier temps, une approche de pronostic hybride pour les MEMS basée sur le filtrage particulaire est proposée. Dans un second temps, et afin de mieux utiliser les résultats de cette approche, une stratégie de décision post-pronostic dans les systèmes distribués à base de MEMS est introduite. Un simulateur distribué a été développé pour simuler la décision post-pronostic. La performance de l’approche de pronostic et de la stratégie de décision post-pronostic est validée sur une application réelle, à savoir un convoyeur modulaire à base de MEMS distribués. Un cycle complet de PHM est ainsi développé : de l’acquisition des données à la prise de décision. / In many industrial sectors, system miniaturization becomes mandatory, allowing reducing occupied space, weight, price, power and material consumption. For this, manufacturers use Micro-Electro- Mechanical Sytems (MEMS). However, MEMS devices have several reliability issues due to their numerous failure mechanisms, which have an impact on the availability of systems where they are utilized. Therefore, it is important to monitor these micro-systems, to anticipate their failures and to perform appropriate actions to maximize their lifespan. One possible solution is to develop the Prognostics & Health Management (PHM) for MEMS. The thesis deals then with the prognostics and the study of MEMS health state and the post-prognostics decision making in systems containing these micro-systems. The aim is to make a MEMS-based system distributed and intelligent by integrating modules of health state assessment and prediction and capacities of self-adaptability dependent of the tasks performed by the system. Firstly, a hybrid prognostics approach for MEMS based on the particle filtering is proposed. Secondly, and to better use the results of this approach, a post-prognostics decision strategy in MEMS-based distributed systems is introduced. This strategy is based on a distributed decision algorithm. The performance of the prognostics approach and the post-prognostics strategy is validated on a real application consisting of a modular conveyor based on distributed MEMS. A complete PHM cycle is thus performed: from data acquisition to decision making.

L'objectif de ce travail est de fournir des modèles et outils pour simplifier la construction des systèmes distribués à base de composants sécurisés, ainsi que la gestion des propriétés de sécurité, en utilisant des outils de haut niveau d'abstraction pour la configuration et la reconfiguration dynamique. En plus des propriétés d'accessibilité et de communications sécurisées classiques, nous focalisons notre travail sur une propriété des systèmes répartis plus générale : la non-interférence. Cette propriété atteste qu'il ne doit pas y avoir de flux d'information entre des parties publiques et privées du système. Ce qui implique le suivi de l'acheminement de l'information entre les différentes composantes du système distribué. Notre objectif principal est donc de proposer un modèle, accompagné d'un ensemble d'outils, garantissant la propriété de la non-interférence à la construction du système, et ce à une plus grosse granularité : celle des composants. Ces outils permettent de (1) configurer les paramètres de sécurité des composants et des liaisons entre eux, (2) vérifier la propriété de non-interférence dans le code d'un composant et entre les différents composants du système et (3) générer automatiquement le code nécessaire pour appliquer ces propriétés de sécurité. D'autre part, nous proposons une architecture permettant de vérifier dynamiquement la propriété de non-interférence dans un système réparti. / The goal of this thesis is to provide models and tools to simplify secured component-based distributed systems' construction and the management of their security properties, by using high-level tools for dynamic configuration and reconfiguration. In addition to the classic properties of accessibility and secured communications, we focus on a more general security property of distributed systems : the non-interference. This property says that there mustn't be information flow between secret and public parts of the system ; which requires information flow control across the system. Our main objective is to propose a model and set of tools guarantying the non-interference property at compiletime, and at a bigger granularity : the components. These tools are (1) tools for configuring security parameters of components and binding between components, (2) a compiler checking the non-interference property, and (3) tools for automatic generation of code assuring these security properties. On the other hand, we present an architecture enabling a dynamic verification of the non-interference property in a distributed system.

Depuis quelques années, économiser l'énergie est devenu un enjeu majeur dans les technologies de l'information et de la communication (TIC). Celles-ci représentent en effet 2% des émissions de CO2 de la planète, soit autant que l'aviation. Les systèmes distribués (grilles, clouds, réseaux haute performance) constituent de gros consommateurs d'électricité. En effet, pour des besoins de haute disponibilité, leurs ressources sont allumées en permanence et notamment lorsqu'elles ne sont pas utilisées. Les systèmes de réservation garantissent qualité de service et respect des contraintes de l'utilisateur. Ils permettent également une gestion plus fine des ressources. Pour limiter la consommation électrique des systèmes distribués et des réseaux dédiés, nous avons proposé un système de réservation de ressources efficace en énergie. Ce système de réservation, appelé ERIDIS, a été adapté à trois infrastructures distribuées différentes: les centres de calcul et les grilles, les environnements de cloud et les réseaux filaires dédiés. Dans les trois cas, des validations ont été menées et elles ont montré que des économies d'énergie significatives pouvaient être réalisées en utilisant ERIDIS dans les systèmes distribués actuels et futurs. / Over the past few years, the energy consumption of Information and Communication Technologies (ICT) has become a major issue. Nowadays, ICT accounts for 2% of the global CO2 emissions, an amount similar to that produced by the aviation industry. Large-scale distributed systems (e.g. Grids, Clouds and high-performance networks) are often heavy electricity consumers because -- for high-availability requirements -- their resources are always powered on even when they are not in use. Reservation-based systems guarantee quality of service, allow for respect of user constraints and enable fine-grained resource management. For these reasons, we propose an energy-efficient reservation framework to reduce the electric consumption of distributed systems and dedicated networks. The framework, called ERIDIS, is adapted to three different systems: data centers and grids, cloud environments and dedicated wired networks. By validating each derived infrastructure, we show that significant amounts of energy can be saved using ERIDIS in current and future large-scale distributed systems.