Avec l’omniprésence au quotidien du numérique et de l’informatique, de plus en plus d’utilisateurs souhaitent avoir accès à Internet et à leurs applications via n’importe quel périphérique, de n’importe où et n’importe quand. Les appareils domestiques intelligents se développant, les besoins d’échanger des données au domicile même se font de plus en plus sentir. C’est dans ce contexte, celui des services à domicile avec besoin d’interconnexion que se situe notre étude. Ce type de service est qualifié de Home Service (HS) alors que le réseau à domicile est nommé Home Network (HN). La problématique pour les opérateurs est alors de concevoir des architectures appropriées à l’interconnexion des HN de manière sécurisée tout en permettant un déploiement facile et à grande échelle. Dans la première étape, nous considérons la livraison de services sécurisés à travers un réseau de nouvelle génération (NGN) : IMS (IP Multimedia Subsystem). IMS étant l’architecture de référence pour son caractère réseau NGN des opérateurs, diverses architectures peuvent être développées comme support aux HS. Nous avons choisi d'analyser et de mettre en place une architecture P2P centralisée et de le comparer à l’architecture de référence. Plusieurs mécanismes d'authentification sont mis en place autour du P2P centralisé afin de sécuriser la prestation de services. La modélisation et l’évaluation de notre proposition ont permis d’identifier sa relation à l’IMS mais aussi des problèmes inhérents aux solutions centralisées : la protection des données personnelles, l’impact de la taille sur réseau sur les performances, l’existence d’un point de faiblesse unique face aux attaques et la congestion au niveau du serveur centralisé. Par conséquent, nous nous sommes tournés vers les solutions distribuées pour résoudre ces problèmes. Dans la deuxième étape, nous considérons l’architecture P2P non-structurée, qualifiée de pur P2P. La cryptographie basée sur l'identité (IBC) est ajoutée au P2P pur afin d’authentifier les utilisateurs et de protéger leurs communications. Pour chacune des solutions une analyse du coût de signalisation est effectuée révélant une faiblesse en ce qui concerne l’étape de recherche. Dans un déploiement à grande échelle, le coût de cette phase est trop élevé. Aussi, nous examinons le P2P structuré basé sur les Dynamic Hash Tables, une autre solution distribuée. Cette architecture est étudiée par l'IETF en tant qu’une des dernières générations de P2P: REsource LOcation And Discovery (RELOAD) Base Protocol. Nous proposons son utilisation dans le cadre des HSs. Comme preuve du concept, cette solution a été implantée et déployée sur un petit réseau en utilisant TLS/SSL comme mécanisme de sécurité. Cette plateforme nous a permis d’étudier les délais et les coûts de cette solution. Pour terminer, un bilan est établi sur toutes les solutions proposées En outre, nous introduisons d’autres types de HS et leurs possibilités de déploiement futur. / With digital life enhancement, more users would like to get seamless Internet and information with any devices, at any time and from anywhere. More and more home devices need to exchange data or to control other devices. The type of services is labelled Home Service (HS) and it is deployed though a Home Network (HN). Some users need to use their HS outside their HN, some others need to interconnect other HN. Operators have to provide suitable network architectures to ensure this interconnection and to provide at the same time, scalability, remote access, easy deployment and security. Here is the topic of our work. In the fist step, we consider a practical illustration around the Next-Generation Network (NGN) and the secured services. It is the IMS (IP Multimedia Subsystem) approach for the management of services that is generally supported by the NGN network operators. However, various network operator architectures can be developed to support these services. An alternative way is the P2P architectures. We choose to analyze and implement a centralized P2P and we compare it with the IMS solution. Several authentication mechanisms are introduced to secure the centralized P2P. An evaluation of these architectures is conducted. Since the previous solutions present some issues due to their centralized feature, we consider distributed solutions in a second step. The non-structured P2P, called pure P2P, can also support HS. Identity Based Crytography (IBC) is added to these architectures in order to offer authentication and protection to user communications. The different solutions are compared through their signaling and transmission cost. The study shows that searching step in this architecture is really costly, facing a scalability problem. Thus, we propose to use a structured P2P (called Dynamic Hash Table) for delivering HS between HN. This type of architecture is studied by IETF with the REsource Location And Discovery (RELOAD) Base Protocol. This solution is implanted and deployed here to be a proof of the concept. This test-bed enables the study of delay and security overhead in a real system. Eventually, the presented solutions are recaptured in order to see their advantages/ disadvantages. In addition, we introduce other perspectives in terms of HSs and network interconnection.

This master's thesis deals with analysis and implementation of methods for BitTorrent monitoring focusing on the Mainline DHT protocol. The aim of the thesis was to create a system, that will be looking for BitTorrent peers that participe in the illegal file distribution. Another task of the system was to collect and analyze data for counting size of the BitTorrent network. That was achieved by taking over of existing method. The system was designed and implemented as a module for monitoring of cybernetic crime. It also defines an interface for storing and sharing data, that provides data evaluation, easy data manipulation and serves for possible future extensions.

Dans notre thèse, nous nous intéressons à la construction d'une infrastructure Pair-à-Pair (P2P) pour la réconciliation des données des applications d'édition de texte collaborative. Cependant, cette tâche est difficile à réaliser étant donné le comportement dynamique des pairs. Au regard de l'état de l'art, le modèle des transformées opérationnelles (OT) est une approche typiquement utilisée pour la gestion de la réplication optimiste dans le contexte d'édition de texte distribuée. Toutefois, la plupart des solutions d'OT ne passent pas à l'échelle et ne sont pas adaptées aux réseaux P2P. Pour répondre à ce problème, nous proposons une nouvelle approche appelée P2P-LTR (Estampillage et Journalisation P2P pour la Réconciliation) pour la réconciliation des données à base d'OT, qui assure la cohérence à terme malgré la dynamicité et les cas de pannes. P2P-LTR offre un service de journalisation P2P et un service d'estampillage fiable et réparti fonctionnant sur un modèle de réseau à base de DHT. Dans notre approche, les mises à jour sont estampillées et stockées en P2P dans des journaux à forte disponibilité. Lors de la réconciliation, ces mises à jour sont récupérées selon un ordre total continu afin d'assurer la cohérence à terme. En outre, P2P-LTR traite les cas où les pairs peuvent rejoindre ou quitter le système pendant les opérations de mise à jour. Nous avons évalué les performances de P2P-LTR par simulation. Les résultats montrent l'efficacité et le passage à l'échelle de notre solution.

Recently reported data demonstrate that Vav3, a Rho Guanine Nucleotide Exchange Factor (Rho GEF) is overexpressed in breast tumors, coexpressed with ER, necessary for proliferation in breast cancer cells, and predictive of response to neoadjuvant endocrine therapies in patients with ER+ tumors. Such data beg the question as to what roles Vav3 plays in modulation of steroid receptor activity in breast cancer and in resistance to current hormonal therapies. Using reporter assays, I provide novel evidence that Vav3 potentiates Estrogen Receptor activity and represses Androgen Receptor activity in breast cancer cells. Vav3 potentiates ligand-dependent estrogen receptor activity in the MCF-7. A truncated, constitutively active form of Vav3, caVav3 potentiates ligand dependent ER activity in both MCF-7 and T47D. Vav3 activates Rho GTPases through its GEF domain. ER potentiation by caVav3 is dependent upon GEF activity. A caVav3 mutant with defective GEF function represses basal and ligand-mediated ER activity in T47D. Although other studies have shown that Vav3 could activate various Rho GTPases, only constitutively active Rac1 mutants potentiated ER activity in both cell lines. Contrastingly, reporter assays were used to show that caVav3 inhibits ligand-mediated AR activity in the AR+ T47D cell line by both R1881 and DHT stimulation. caVav3-mediated repression of AR activity is GEF-dependent, as caVav3 GEF mutants potentiate AR activity. Constitutively active forms of Rho GTPases were found to repress AR activity to different extents, but R1881-mediated AR activity was only significantly repressed by caCdc42. My studies of the effect of androgens on AR protein by western blot show that androgens downregulate AR protein in the highly Vav3 positive T47D cell line. Previous studies have demonstrated that androgens stabilize AR protein in MCF-7, and I now provide evidence that overexpression of Vav3 or caVav3 reverses hormone-mediated AR protein stabilization in MCF-7. These data are especially relevant given recently published data that decreased AR protein levels contributed to failure of response to MPA in patients with metastatic breast cancer. Further breast cancer studies may prove Vav3 to be a potential drug target in hormone dependent, hormone independent, and metastatic disease.

We present a distributed data structure, which we call "RootChord". To our knowledge, this is the first distributed hash table which is able to adapt to changes in the size of the network and answer lookup queries within a guaranteed two hops while maintaining a routing table of size Theta(sqrt(N)). We provide pseudocode and analysis for all aspects of the protocol including routing, joining, maintaining, and departing the network. In addition we discuss the practical implementation issues of parallelization, data replication, remote procedure calls, dead node discovery, and network convergence.

We present a distributed data structure, which we call "RootChord". To our knowledge, this is the first distributed hash table which is able to adapt to changes in the size of the network and answer lookup queries within a guaranteed two hops while maintaining a routing table of size Theta(sqrt(N)). We provide pseudocode and analysis for all aspects of the protocol including routing, joining, maintaining, and departing the network. In addition we discuss the practical implementation issues of parallelization, data replication, remote procedure calls, dead node discovery, and network convergence.

Les paradigmes et architectures du pair-à-pair (P2P) sont au centre des réalisations d'applications à grande échelle de tout type. Il est nécessaire d'intégrer un niveau de contrôle sur de telles applications. De telles applications seront ainsi opérées et auront comme maître d'œuvre un opérateur de services. Dans la pratique actuelle les entités pairs partageant des ressources se placent d'une manière aléatoire sur un large réseau physique (IP). Nous proposons la conception d'une architecture globale pour la mise en place de telles applications sur des plateformes de type P2P. Dans ce paradigme il est possible d'isoler trois principales composantes : la première est celle qui concerne le service applicatif, la deuxième est le routage (ou la recherche), la troisième est celle qui traite du transport des données. Ce travail consiste à optimiser chaque composante du modèle P2P. Ces études nous permettent de spécifier des structures pour trois principales contributions. La première a pour objectif de cloisonner le trafic P2P et, après généralisation, d'appliquer un algorithme sensible au contexte où chaque groupe de pairs (appartenant à un même système autonome par exemple) est basé sur une DHT (Distributed Hash Table). La seconde est d'accélérer le transfert des données à l'aide du mécanisme FEC (Forward Error Correction). La troisième est d'intégrer une entité de Contrôle/Gestion. BitTorrent est le protocole choisi au niveau transport sur une architecture intégrant ces contributions. L'architecture SPOP (Service Oriented Provider P2P) a été validée par simulation et grâce à une application de sécurité de défense contre les attaques DDoS

Η ανάπτυξη των peer-to-peer βάσεων δεδομένων και η δυναμική εισαγωγή των συστημάτων αποθήκευσης σε νέφη υπολογιστών (cloudstores) ως τα κυρίαρχα μεγάλης κλίμακας συστήματα διαχείρισης δεδομένων, έχουν οδηγήσει τους ερευνητές να εξετάσουν το πρόβλημα της υποστήριξης πολύπλοκων ερωτημάτων με ένα πλήρως αποκεντρωμένο τρόπο. Περίπλοκα ερωτήματα επιλογής (select), συνένωσης join, καθώς και βαθμολογημένα ερωτήματα έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον της κοινότητας διαχείρισης δεδομένων. Ανάμεσα στις τάξεις των ερωτημάτων αυτών είναι το κεντρικής σημασίας top-k join. To κατανεμημένο top-k join, δεν έχει μελετηθεί επαρκώς, αν και συναντάται πολύ συχνά σε πραγματικό φόρτο εργασίας σε πολλά εμπορικά και άλλα συστήματα βάσεων δεδομένων. Με την εργασία αυτή αντιμετωπίζουμε τέτοιου είδους ερωτήματα πάνω σε δεδομένα που είναι κατανεμημένα σε ένα μεγάλου κλίμακας δίκτυο. Οι συνεισφορές μας με αυτήν την εργασία περιλαμβάνουν: (α) ένα νέο κατανεμημένο ευρετήριο, που επιτρέπει την πρόσβαση σε πλειάδες με τυχαίο και διατεταγμένο τρόπο, (β) ένα σύνολο αλγόριθμων για βαθμολογημένα ερωτημάτατα συνένωσης join. Οι αλγόριθμοί μας στηρίζονται στην προσαρμογή γνωστών αλγοριθμών κατωφλίου για βαθμολογημένο join σε κατανεμημένο περιβάλλον, (γ) μία νέα χρήση των Bloom φίλτρων και ιστογραμμάτων για την περαιτέρω μείωση του εύρους ζώνης που καταναλώνουν οι παραπάνω αλγόριθμοι, καθώς και απόδειξη για το ότι οι αλγόριθμοί μας που βασίζονται σε φίλτρα Bloom και ιστογράμματα παράγουν το σωστό top-k αποτέλεσμα, (δ) μια σε βάθος συζήτηση του σχεδιασμού των αλγορίθμων μας και θεμάτων που συνδέονται με τις επιδόσεις και τα trade-offs. Επιπλέον διερευνούμε την αποτελεσματικότητα και την ποιότητα των προτεινόμενων λύσεων μέσα από μία αναλυτική πειραματική αξιολόγηση, δείχνοντας τις περιπτώσεις που ο κάθε αλγόριθμός μας είναι κατάλληλος σε μαζικώς κατανεμημένα και αποκεντρωμένα περιβάλλοντα, ενώ τονίζουμε τα trade-offs που προκύπτουν. / The advent of peer-to-peer databases and the recent rise of cloudstores as key large-scale data management paradigms, have led researchers to look into the problem of supporting complex queries in a fully decentralized manner. Among the classes of queries considered in related centralized work, there is one that stands out as largely overlooked in widely distributed settings, albeit very common in real-world workloads: top-k joins. With this work we tackle such queries over data distributed across an internet-scale network. Our contributions include: (a) a novel distributed indexing scheme, allowing access to tuples in both a random and an ordered manner; (b) a set of query processing algorithms based on a novel adaptation of rank-join and threshold algorithms, appropriate for use in a distributed environment; (c) a novel use of Bloom Filters and histograms to further reduce the bandwidth consumption of the above algorithms; a proof that ensures that our algorithms based on Bloom filters and histograms produce the correct top-k results; and (d) an in-depth discussion of the design space and related performance trade-offs. We further investigate the efficiency and quality of the proposed solutions through an elaborate experimental evaluation, showcasing their appropriateness for widely-distributed and massively decentralized environments and highlighting related trade-offs.

Consistency preservation of replicated data is a critical aspect for distributed databaseswhich are strongly consistent. Further, in fail-recovery model each process also needs todeal with the management of stable storage and amnesia [1]. CATS is a key/value datastore which combines the Distributed Hash Table (DHT) like scalability and selforganization and also provides atomic consistency of the replicated items. However beingan in memory data store with consistency and partition tolerance (CP), it suffers frompermanent unavailability in the event of majority failure. The goals of this thesis were twofold (i) to implement disk persistent storage in CATS,which would allow the records and state of the nodes to be persisted on disk and (ii) todesign nodes failure recovery-algorithm for CATS which enable the system to run with theassumption of a Fail Recovery model without violating consistency. For disk persistent storage two existing key/value databases LevelDB [2] and BerkleyDB[3] are used. LevelDB is an implementation of log structured merged trees [4] where asBerkleyDB is an implementation of log structured B+ trees [5]. Both have been used as anunderlying local storage for nodes and throughput and latency of the system with each isdiscussed. A technique to improve the performance by allowing concurrent operations onthe nodes is also discussed. The nodes failure-recovery algorithm is designed with a goalto allow the nodes to crash and then recover without violating consistency and also toreinstate availability once the majority of nodes recover. The recovery algorithm is based onpersisting the state variables of Paxos [6] acceptor and proposer and consistent groupmemberships. For fault-tolerance and recovery, processes also need to copy records from the replicationgroup. This becomes problematic when the number of records and the amount of data ishuge. For this problem a technique for transferring key/value records in bulk is alsodescribed, and its effect on the latency and throughput of the system is discussed.

Les réseaux pair-à-pair (P2P) constituent un modèle de plus en plus populaire pour la programmation d’applications Internet car ils favorisent la décentralisation, le passage à l’échelle, la tolérance aux pannes et l’auto-organisation. à la différence du modèle traditionnel client-serveur, un réseau P2P est un système réparti décentralisé dans lequel tous les nœuds interagissent directement entre eux et jouent à la fois les rôles de fournisseur et d’utilisateur de services et de ressources. Une table de hachage distribuée (DHT) est réalisée par un réseauP2P et offre les mêmes services qu’une table de hachage classique, hormis le fait que les différents couples (clef, valeur) sont stockés dans différents nœuds du réseau. La fonction principale d’une DHT est la recherche d’une valeur associée à une clef donnée. Parmi les protocoles réalisant une DHT on peut nommer Chord, Pastry, Kademlia et Tapestry. Ces protocoles promettent de garantir certaines propriétés de correction et de performance ; or, les tentatives de démontrer formellement de telles propriétés se heurtent invariablement à des cas limites dans lesquels certaines propriétés sont violées. Tian-xiang Lu a ainsi décrit des problèmes de correction dans des versions publiées de Pastry. Il a conçu un modèle, appelé LuPastry, pour lequel il a fourni une preuve partielle, mécanisée dans l’assistant à la preuve TLA+ Proof System, démontrant que les messages de recherche de clef sont acheminés au bon nœud du réseau dans le cas sans départ de nœuds. En analysant la preuve de Lu j’ai découvert qu’elle contenait beaucoup d’hypothèses pour lesquelles aucune preuve n’avait été fournie, et j’ai pu trouver des contre-exemples à plusieurs de ces hypothèses. La présente thèse apporte trois contributions. Premièrement, je présente LuPastry+, une spécification TLA+ revue de LuPastry. Au-delà des corrections nécessaires d’erreurs, LuPastry+ améliore LuPastry en introduisant de nouveaux opérateurs et définitions, conduisant à une spécification plus modulaire et isolant la complexité de raisonnement à des parties circonscrites de la preuve, contribuant ainsi à automatiser davantage la preuve. Deuxièmement, je présente une preuve TLA+ complète de l’acheminement correct dans LuPastry+. Enfin, je démontre que l’étape finale du processus d’intégration de nœuds dans LuPastry (et LuPastry+) n’est pas nécessaire pour garantir la cohérence du protocole. Concrètement, j’exhibe une nouvelle spécification avec un processus simplifié d’intégration de nœuds, que j’appelle Simplified LuPastry+, et je démontre qu’elle garantit le bon acheminement de messages de recherche de clefs. La preuve de correction pour Simplified LuPastry+ est obtenue en réutilisant la preuve pour LuPastry+, et ceci représente un bon succès pour la réutilisation de preuves, en particulier considérant la taille de ces preuves. Chacune des deux preuves requiert plus de 30000 étapes interactives ; à ma connaissance, ces preuves constituent les preuves les plus longues écrites dans le langage TLA+ à ce jour, et les seuls exemples d’application de preuves mécanisées de théorèmes pour la vérification de protocoles DHT / A distributed hash table (DHT) is a peer-to-peer network that offers the function of a classic hash table, but where different key-value pairs are stored at different nodes on the network. Like a classic hash table, the main function provided by a DHT is key lookup, which retrieves the value stored at a given key. Examples of DHT protocols include Chord, Pastry, Kademlia and Tapestry. Such DHT protocols certain correctness and performance guarantees, but formal verification typically discovers border cases that violate those guarantees. In his PhD thesis, Tianxiang Lu reported correctness problems in published versions of Pastry and developed a model called {\LP}, for which he provided a partial proof of correct delivery of lookup messages assuming no node failure, mechanized in the {\TLA} Proof System. In analyzing Lu's proof, I discovered that it contained unproven assumptions, and found counterexamples to several of these assumptions. The contribution of this thesis is threefold. First, I present {\LPP}, a revised {\TLA} specification of {\LP}. Aside from needed bug fixes, {\LPP} contains new definitions that make the specification more modular and significantly improve proof automation. Second, I present a complete {\TLA} proof of correct delivery for {\LPP}. Third, I prove that the final step of the node join process of {\LP}/{\LPP} is not necessary to achieve consistency. In particular, I develop a new specification with a simpler node join process, which I denote by {\SLP}, and prove correct delivery of lookup messages for this new specification. The proof of correctness of {\SLP} is written by reusing the proof for {\LPP}, which represents a success story in proof reuse, especially for proofs of this size. Each of the two proofs amounts to over 32,000 proof steps; to my knowledge, they are currently the largest proofs written in the {\TLA} language, and---together with Lu's proof---the only examples of applying full theorem proving for the verification of DHT protocols