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Earthquake engineering is increasingly focusing on large international collaborations to address complex problems. Recent computing advances have greatly contributed to the way scientific collaborations are conducted, where web-based solutions are an emerging trend to manage and present results to the scientific community and the general public. However, collaborations in earthquake engineering lack a common interoperability framework, resulting in tedious and complex processes to integrate results, which cannot be efficiently used by third-party institutions. The work described in this thesis applies novel computing techniques to enable the interoperability of earthquake engineering resources, by integrating data, distributed simulation services and laboratory facilities. This integration focuses on distributed approaches rather than centralised solutions, and has been materialised in a platform called Celestina, that supports the integration of hazard mitigation resources. The prototype of Celestina has been implemented and validated within the context of two of the current largest earthquake engineering networks, the SERIES network in Europe and the NEES network in the USA. It has been divided into three sub-systems to address different problems: (i) Celestina Data, to develop best methods to define, store, integrate and share earthquake engineering experimental data. Celestina Data uses a novel approach based on Semantic Web technologies, and it has accomplished the first data integration between earthquake engineering institutions from the United States and Europe by means of a formalised infrastructure. (ii) Celestina Tools, to research applications that can be implemented on top of the data integration, in order to provide a practical benefit for the end user. (iii) Celestina Simulations, to create the most efficient methods to integrate distributed testing software and to support the planning, definition and execution of the experimental workflow from a high-level perspective. Celestina Simulations has been implemented and validated by conducting distributed simulations between the Universities of Oxford and Kassel. Such validation has demonstrated the feasibility to conduct both flexible, general-purpose and high performance simulations under the framework. Celestina has enabled global analysis of data requirements for the whole community, the definition of global policies for data authorship, curation and preservation, more efficient use of efforts and funding, more accurate decision support systems and more efficient sharing and evaluation of data results in scientific articles.

Les technologies de communication et les services web sont devenus disponibles dans notre vie numérique, les réseaux informatiques continuent de croître et de nouveaux protocoles de communication sont constamment définis et développés. Par la suite, la standardisation et la normalisation des protocoles sont dispensables pour permettre aux différents systèmes de dialoguer. Bien que ces normes peuvent être formellement vérifiés, les développeurs peuvent produire des erreurs conduisant à des implémentations défectueuses. C'est la raison pour laquelle leur mise en œuvre doit être strictement examinée. Cependant, la plupart des approches de tests actuels exigent une stimulation de l’exécution dans le cadre des tests (IUT). Si le système ne peut être consulté ou interrompu, l'IUT ne sera pas en mesure d'être testé. En outre, la plupart des travaux existants sont basées sur des modèles formels et très peu de travaux s'intéressent à la formalisation des exigences de performance. Pour résoudre ces problèmes, nous avons proposé une approche de test basé sur la logique "Horn" afin de tester passivement la conformité et la performance des protocoles. Dans notre approche, les exigences peuvent être formalisées avec précision. Ces exigences formelles sont également testées par des millions de messages collectés à partir des communicants réels. Les résultats satisfaisants des expériences effectuées ont prouvé le bon fonctionnement et l'efficacité de notre approche. Aussi pour satisfaire les besoins croissants de tests distribués en temps réel, nous avons également proposé un cadre de tests distribués et un cadre de tests en ligne et nous avons mis en œuvre notre plateforme dans un environnement réel à petite échelle avec succès / While today’s communications are essential and a huge set of services is available online, computer networks continue to grow and novel communication protocols are continuously being defined and developed. De facto, protocol standards are required to allow different systems to interwork. Though these standards can be formally verified, the developers may produce some errors leading to faulty implementations. That is the reason why their implementations must be strictly tested. However, most current testing approaches require a stimulation of the implementation under tests (IUT). If the system cannot be accessed or interrupted, the IUT will not be able to be tested. Besides, most of the existing works are based on formal models and quite few works study formalizing performance requirements. To solve these issues, we proposed a novel logic-based testing approach to test the protocol conformance and performance passively. In our approach, conformance and performance requirements can be accurately formalized using the Horn-Logic based syntax and semantics. These formalized requirements are also tested through millions of messages collected from real communicating environments. The satisfying results returned from the experiments proved the functionality and efficiency of our approach. Also for satisfying the increasing needs in real-time distributed testing, we also proposed a distributed testing framework and an online testing framework, and performed the frameworks in a real small scale environment. The preliminary results are obtained with success. And also, applying our approach under billions of messages and optimizing the algorithm will be our future works

Le test à base de modèles des systèmes réactifs est le processus de vérifier si un système sous test (SUT) est conforme à sa spécification. Il consiste à gérer à la fois la génération des données de test et le calcul de verdicts en utilisant des modèles. Nous spécifions le comportement des systèmes réactifs à l'aide des systèmes de transitions symboliques temporisées à entrée-sortie (TIOSTS). Quand les TIOSTSs sont utilisés pour tester des systèmes avec une interface centralisée, l'utilisateur peut ordonner complètement les événements (i.e., les entrées envoyées au système et les sorties produites). Les interactions entre le testeur et le SUT consistent en des séquences d'entrées et de sortie nommées traces, pouvant être séparées par des durées dans le cadre du test temporisé, pour former ce que l'on appelle des traces temporisées. Les systèmes distribués sont des collections de composants locaux communiquant entre eux et interagissant avec leur environnement via des interfaces physiquement distribuées. Différents événements survenant à ces différentes interfaces ne peuvent plus être ordonnés. Cette thèse concerne le test de conformité des systèmes distribués où un testeur est placé à chaque interface localisée et peut observer ce qui se passe à cette interface. Nous supposons qu'il n'y a pas d’horloge commune mais seulement des horloges locales pour chaque interface. La sémantique de tels systèmes est définie comme des tuples de traces temporisées. Nous considérons une approche du test dans le contexte de la relation de conformité distribuée dtioco. La conformité globale peut être testée dans une architecture de test en utilisant des testeurs locaux sans communication entre eux. Nous proposons un algorithme pour vérifier la communication pour un tuple de traces temporisées en formulant le problème de message-passing en un problème de satisfaction de contraintes (CSP). Nous avons mis en œuvre le calcul des verdicts de test en orchestrant à la fois les algorithmes du test centralisé off-line de chacun des composants et la vérification des communications par le biais d'un solveur de contraintes. Nous avons validé notre approche sur un cas étude de taille significative. / Model-based testing of reactive systems is the process of checking if a System Under Test (SUT) conforms to its model. It consists of handling both test data generation and verdict computation by using models. We specify the behaviour of reactive systems using Timed Input Output Symbolic Transition Systems (TIOSTS) that are timed automata enriched with symbolic mechanisms to handle data. When TIOSTSs are used to test systems with a centralized interface, the user may completely order events occurring at this interface (i.e., inputs sent to the system and outputs produced from it). Interactions between the tester and the SUT are sequences of inputs and outputs named traces, separated by delays in the timed framework, to form so-called timed traces. Distributed systems are collections of communicating local components which interact with their environment at physically distributed interfaces. Interacting with such a distributed system requires exchanging values with it by means of several interfaces in the same testing process. Different events occurring at different interfaces cannot be ordered any more. This thesis focuses on conformance testing for distributed systems where a separate tester is placed at each localized interface and may only observe what happens at this interface. We assume that there is no global clock but only local clocks for each localized interface. The semantics of such systems can be seen as tuples of timed traces. We consider a framework for distributed testing from TIOSTS along with corresponding test hypotheses and a distributed conformance relation called dtioco. Global conformance can be tested in a distributed testing architecture using only local testers without any communication between them. We propose an algorithm to check communication policy for a tuple of timed traces by formulating the verification of message passing in terms of Constraint Satisfaction Problem (CSP). Hence, we were able to implement the computation of test verdicts by orchestrating both localised off-line testing algorithms and the verification of constraints defined by message passing that can be supported by a constraint solver. Lastly, we validated our approach on a real case study of a telecommunications distributed system.