Cette thèse comprend deux axes de recherche. D´abord, un nouveau cadre méthodologique pour évaluer la conformité des données RSO (Radar à Synthèse d’Ouverture) multivariées à haute résolution spatiale est proposé en termes de statistique asymptotique par rapport au modèle produit. Plus précisément, la symétrie sphérique est étudiée en appliquant un test d'hypothèses sur la structure de la matrice de quadri-covariance. Deux jeux de données, simulées et réelles, sont prises en considération pour étudier la performance du test obtenu par l’analyse qualitative et quantitative des résultats. La conclusion la plus importante, en ce qui concerne la méthodologie employée dans l'analyse des données RSO multivariées, est que, selon les différents cas d’usages, une partie considérable de données hétérogènes peut ne pas s’ajuster asymptotiquement au modèle produit. Par conséquent, les algorithmes de classification et/ou détection conventionnels développés sur la base de celui-ci deviennent sub-optimaux. Cette observation met en évidence la nécessité de développer de modèles plus sophistiqués comme l'Analyse en Composantes Indépendantes, ce qui conduit à la deuxième partie de cette thèse qui consiste en l’étude du biais d’estimation des paramètres TSVM (Target Scattering Vector Model) lorsque l’ACP est utilisée. Enfin, les performances de l'algorithme sont également évaluées sous l'hypothèse du bruit gaussien corrélé spatialement. L’évaluation théorique de l'ACI comme un outil de type ICTD (In Coherent Target Decomposition) polarimétrique permet une analyse plus efficace de l’apport d’information fourni. A ce but, deux espaces de représentation sont utilisé, notamment H /alpha et TSVM / This thesis comprises two research axes. First, a new methodological framework to assess the conformity of multivariate high-resolution Synthetic Aperture Radar (SAR) data with respect to the Spherically Invariant Random Vector model in terms of asymptotic statistics is proposed. More precisely, spherical symmetry is investigated by applying statistical hypotheses testing on the structure of the quadricovariance matrix. Both simulated and real data are taken into consideration to investigate the performance of the derived test by a detailed qualitative and quantitative analysis. The most important conclusion drawn, regarding the methodology employed in analysing SAR data, is that, depending on the scenario under study, a considerable portion of high heterogeneous data may not fit the aforementioned model. Therefore, traditional detection and classification algorithms developed based on the latter become sub-optimal when applied in such kind of regions. This assertion highlights for the need of the development of model independent algorithms, like the Independent Component Analysis, what leads to the second part of the thesis. A Monte Carlo approach is performed in order to investigate the bias in estimating the Touzi's Target Scattering Vector Model (TSVM) parameters when ICA is employed using a sliding window approach under different scenarios. Finally, the performance of the algorithm is also evaluated under Gaussian clutter assumption and when spatial correlation is introduced in the model. These theoretical assessment of ICA based ICTD enables a more efficient analysis of the potential new information provided by the ICA based ICTD. Both Touzi TSVM as well as Cloude and Pottier H/alpha feature space are then taken into consideration for that purpose. The combined use of ICA and Touzi TSVM is straightforward, indicating new, but not groundbreaking information, when compared to the Eigenvector approach. Nevertheless, the analysis of the combined use of ICA and Cloude and Pottier H/alpha feature space revealed a potential aspect of the Independent Component Analysis based ICTD, which can not be matched by the Eigenvector approach. ICA does not introduce any unfeasible region in the H/alpha plane, increasing the range of possible natural phenomenons depicted in the aforementioned feature space.

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 porte sur des aspects structuraux et algorithmiques des graphes. Elle est divisée en deux parties, qui comportent deux études différentes : une partie sur des algorithmes centralisés-séquentiels, et une autre sur des algorithmes distribués. Dans la première partie, on étudie des aspects algorithmiques de deux structures de graphes appelés séparateurs minimaux et cliques maximales potentielles. Ces deux objets sont au coeur d'un méta-théorème dû à Fomin, Todinca and Villanger (SIAM J. Comput. 2015), qui affirme qu'une grande famille des problèmes d'optimisation peut être résolue en temps polynomial, si le graphe d'entrée contient un nombre polynomial de séparateurs minimaux. La contribution de cette partie consiste à prolonger le méta-théorème de Fomin et al. de deux manières : d'un côté, on l'adapte pour qu'il soit valide pour une plus grande famille des problèmes ; de l'autre, on étend ces résultats à des version paramétrées, pour certains paramètres des graphes. La deuxième partie de la thèse correspond à une étude du modèle appelé « Diffusion dans une Clique Congestionnée ». Dans ce modèle, les sommets d'un graphe communiquent entre eux dans des rondes synchrones, en diffusant un message de petite taille, visible par tout autre sommet. L'objectif ici est d'élaborer des protocoles qui reconnaissent des classes de graphes, en minimisant la taille des messages et le nombre de rondes. La contribution de cette partie est l'étude du rôle du hasard dans ce modèle, et la conception de protocoles pour la reconnaissance et la reconstruction des certaines classes des graphes. / This thesis is about structural and algorithmic aspects of graphs. It is divided in two parts, which are about two different studies: one part is about centralized-sequential algorithms, and the other part is about distributed algorithms. In the first part of the thesis we study algorithmic applications of two graph structures called minimal separators and potential maximal cliques. These two objects are in the core of a meta-theorem due to Fomin, Todinca and Villanger (SIAM J. Comput. 2015), which states that a large family of graph optimization problems can be solved in polynomial time, when the input is restricted to the family of graphs with polynomially many minimal separators. The contribution of this part of the thesis is to extend the meta-theorem of Fomin et al. in two ways. On one hand, we adapt it to be valid into a larger family of problems. On the other hand, we extend it into a parameterized version, for several graph parameters. In the second part of this thesis we study the broadcast congested clique model. In this model, the nodes of a graph communicate in synchronous rounds, broadcasting a message of small size visible to every other node. The goal is to design protocols that recognize graph classes minimizing the number of rounds and the message sizes. The contribution of this part is to explore the role of randomness on this model, and provide protocols for the recognition and reconstruction of some graph classes.

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.

En algorithmique distribuée, le modèle asynchrone par envoi de messages et à pannes est connu et utilisé dans de nombreux articles de par son réalisme,par ailleurs il est suffisamment simple pour être utilisé et suffisamment complexe pour représenter des problèmes réels. Dans ce modèle, les n processus communiquent en s'échangeant des messages, mais sans borne sur les délais de communication, c'est-à-dire qu'un message peut mettre un temps arbitrairement long à atteindre sa destination. De plus, jusqu'à f processus peuvent tomber en panne, et ainsi arrêter définitivement de fonctionner. Ces pannes indétectables à cause de l'asynchronisme du système limitent les possibilités de ce modèle. Dans de nombreux cas, les résultats connus dans ces systèmes sont limités à une stricte minorité de pannes. C'est par exemple le cas de l'implémentation de registres atomiques et de la résolution du renommage. Cette barrière de la majorité de pannes, expliquée par le théorème CAP, s'applique à de nombreux problèmes, et fait que le modèle asynchrone par envoi de messages avec une majorité de pannes est peu étudié. Il est donc intéressant d'étudier ce qu'il est possible de faire dans ce cadre.Cette thèse cherche donc à mieux comprendre ce modèle à majorité de pannes, au travers de deux principaux problèmes. Dans un premier temps, on étudie l'implémentation d'objets partagés similaires aux registres habituels, en définissant les bancs de registres x-colorés et les α-registres. Dans un second temps, le problème du renommage est étendu en renommage k-redondant, dans ses versions à-un-coup et réutilisable, et de même pour les objets partagés diviseurs, étendus en k-diviseurs. / In distributed computing, asynchronous message-passing model with crashes is well-known and considered in many articles, because of its realism and it issimple enough to be used and complex enough to represent many real problems.In this model, n processes communicate by exchanging messages, but withoutany bound on communication delays, i.e. a message may take an arbitrarilylong time to reach its destination. Moreover, up to f among the n processesmay crash, and thus definitely stop working. Those crashes are undetectablebecause of the system asynchronism, and restrict the potential results in thismodel.In many cases, known results in those systems must verify the propertyof a strict minority of crashes. For example, this applies to implementationof atomic registers and solving of renaming. This barrier of a majority ofcrashes, explained by the CAP theorem, restricts numerous problems, and theasynchronous message-passing model with a majority of crashes is thus notwell-studied and rather unknown. Hence, studying what can be done in thiscase of a majority of crashes is interesting.This thesis tries to analyse this model, through two main problems. The first part studies the implementation of shared objects, similar to usual registers,by defining x-colored register banks, and α-registers. The second partextends the renaming problem into k-redundant renaming, for both one-shotand long-lived versions, and similarly for the shared objects called splitters intok-splitters.

Dans cette thèse, nous présentons des approches formelles permettant de simplifier la modélisation et la preuve du calcul distribué. Un système distribué est défini par une collection d’entités de calcul autonomes,qui communiquent ensemble pour accomplir une tâche commune. Chaque entité exécute localement son calcul et ne peut interagir qu’avec ses voisins.Le développement et la preuve du calcul distribué est un défi qui nécessite l’utilisation de méthodes et outils avancés. Dans nos travaux de thèse,nous étudions quelques problèmes fondamentaux du distribués, en utilisant Event-B, et nous proposons des schémas de preuve basés sur une approche“correct-par-construction”. Nous considérons un système distribué défini par réseau fiable, de processus anonymes et avec un modèle de communication basé sur l’échange de messages. Dans certains cas, nous faisons abstraction du modèle de communications en utilisant le modèle des calculs locaux. Nous nous focalisons d’abord sur le problème de détection de terminaison du calcul distribué. Nous proposons un patron formel permettant de transformer des algorithmes “avec détection de terminaison locale” en des algorithmes“avec détection de terminaison globale”. Ensuite, nous explicitons les preuves de correction d’un algorithme d’énumération. Nous proposons un développement formel qui servirait de point de départ aux calculs qui nécessitent l’hypothèse d’identification unique des processus. Enfin, nous étudions le problème du snapshot et du calcul d’état global. Nous proposons une solution basée sur une composition d’algorithmes existants. / In this work, we propose formal approaches for modeling andproving distributed algorithms. Such computations are designed to run oninterconnected autonomous computing entities for achieving a common task :each entity executes asynchronously the same code and interacts locally withits immediate neighbors. Correctness of distributed algorithms is a difficulttask and requires advancing methods and tools. In this thesis, we focus onsome basic problems of distributed computing, and we propose Event-B solutionsbased on the ”correct-by-construction” approach. We consider reliablesystems. We also assume that the network is anonymous and processes communicatewith asynchronous messages. In some cases, we refer to local computationsmodel to provide an abstraction of the distributed computations.We propose a formal framework enhancing the termination detection propertyof distributed algorithms. By relying on refinement and composition,we show that an algorithm specified with “local termination detection”, canbe reused in order to compute the same algorithm with “global terminationdetection”. We then focus on the enumeration problem : we start with anabstract initial specification of the problem, and we enrich it gradually bya progressive and incremental refinement. The computed result constitutesbasic initial steps of others distributed algorithms which assume that processeshave unique identifiers. We therefore focus on snapshot problems, andwe propose to investigate how existing algorithms can be composed, withrefinement, in order to compute a global state in an anonymous network.