La plupart de nos activités quotidiennes sont aujourd'hui rythmées et régies par Internet, qu'il s'agisse de partage de fichiers, d'interaction sur les réseaux sociaux, de banques et de cours en ligne, ou encore de publication de blogs. En ce qui concerne le partage de fichiers, l'une des activités les plus pratiquées sur Internet, diverses solutions ont déjà été proposées, créées et implantées, pour constituer des réseaux de partage de fichiers aux performances et objectifs parfois très différents. Cette société du numérique permet le profilage des utilisateurs. Chaque information envoyée ou reçue sur Internet va ainsi traverser une série de noeuds intermédiaires jusqu'à atteindre sa destination. Un observateur pourra ainsi déterminer la provenance et la destination des paquets et de ce fait surveiller et profiler les activités des utilisateurs en identifiant le serveur auquel ils se connectent ou la durée de leur session. Parallèlement, les communications anonymes se sont développées afin de permettre aux utilisateurs d'utiliser Internet sans que leur identité ne soit nécessairement révélée.Notre contribution se veut double. Nous nous intéressons tout d'abord aux environnements de partage de fichiers hybrides en nous focalisant sur des réseaux réels largement déployés. Nous visons, au travers de cette étude, deux objectifs. Le premier consiste en l'amélioration du système d'indexation de contenu au sein de l'environnement de partage de fichiers BitTorrent. Il s'agit, plus précisément, de renforcer le système BitTorrent par le biais d'une indexation de son contenu dans la table de hachage distribuée Kad. Notre second but est d'améliorer les conditions d'accès au contenu ainsi que sa disponibilité au sein de l'environnement I2P de partage de fichiers. Nous permettons aux utilisateurs d'I2P d'accéder anonymement au contenu public de BitTorrent et nous aboutissons ainsi à un environment de partage de fichiers totalement anonyme, indexation et distribution du contenu comprises. Nous centrons ensuite notre analyse sur une meilleure compréhension des environnements anonymes par le biais d'une surveillance à grande échelle. Nous définissons les caractéristiques du réseau I2P, en visant l'intégralité de l'environnement anonyme et son large champ d'activités et de services anonymes. Nous analysons les différents aspects du réseau, comme le nombre des utilisateurs, leurs caractéristiques ainsi que le nombre de services anonymes disponibles. Au travers des mesures et évaluations réalisées à long terme sur le réseau, couplées à différentes analyses de corrélation, nous avons réussi à identifier et caractériser un petit groupe d'individus exécutant un service anonyme spécifique comme, par exemple, les habitants d'une même ville utilisant une application anonyme de partage de fichiers / Most of our daily activities are carried out over the Internet, from file-sharing and social networking to home banking, online-teaching and online-blogging. Considering file-sharing as one of Internet top activities, different architectures have been proposed, designed and implemented, leading to a wide set of file-sharing networks with different performances and goals. This digital society enables as well users' profiling. As Internet users surf the World Wide Web, every sent or received packet passes through several intermediate nodes until they reach their intended destination. So, an observer will be able to determine where a packet comes from and where it goes to, to monitor and to profile users' online activities by identifying to which server they are connected or how long their sessions last. Meanwhile, anonymous communications have been significantly developed to allow users to carry out their online activities without necessarily revealing their real identity. Our contribution is twofold. On the one hand, we consider hybrid file-sharing environments, with a special focus on widely deployed real-world networks and targeting two defined goals. The first goal is to improve content indexation in the BitTorrent file-sharing environment, enabling BitTorrent content to be indexed in the Kad distributed has table and leading to a more robust BitTorrent system. The second goal is to improve content availability in the I2P file-sharing environment. We allow I2P users to anonymously access public BitTorrent content and we obtain a fully anonymous file-sharing environment, including anonymous content indexation and anonymous content distribution. On the other hand, we focus on the understanding of anonymous environments through extensive monitoring. We characterise the I2P network, targeting the entire anonymous environment and its anonymous services. We consider different aspects of the network, such as the number of users, their characteristics as well as the number of anonymous services available. Through long-term measurements on the network and along with different correlation analyses, we are able to characterise a small group of users using a specific anonymous service, such as the users from a particular city performing anonymous file-sharing

L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'appliquer de nouvelles méthodes de supervision capables d'appréhender les problèmes de sécurité affectant les données au sein des réseaux P2P structurés (DHT). Ceux-ci sont de deux types. D'une part les réseaux P2P sont utilisés pour diffuser des contenus illégaux dont l'activité est difficile à superviser. D'autre part, l'indexation des contenus légitimes peut être corrompue (attaque Sybil). Nous proposons tout d'abord une méthode de supervision des contenus basée sur l'insertion de sondes et le contrôle du mécanisme d'indexation du réseau. Celle-ci permet d'attirer l'ensemble des requêtes des pairs pour un contenu donné, puis de vérifier leur intention en générant des appâts très attractifs. Nous décrivons ainsi les faiblesses du réseau permettant la mise en œuvre de notre méthode en dépit des protections existantes. Nous présentons les fonctionnalités de notre architecture et en évaluons l'efficacité sur le réseau P2P KAD avant de présenter un déploiement réel ayant pour but l'étude des contenus pédophiles. Nous considérons ensuite la sécurité des données indexées dans une DHT. Nous supervisons le réseau KAD et montrons que celui-ci est victime d'une pollution particulièrement néfaste affectant 2/3 des fichiers mais aussi de nombreuses attaques ciblées affectant la sécurité des contenus stockés. Nous proposons un moyen de détecter efficacement cette dernière attaque en analysant la distribution des identifiants des pairs autour d'une référence ainsi qu'une contre-mesure permettant de protéger les pairs à un coût négligeable. Nous terminons par l'évaluation de la protection au sein de réseaux P2P réels.

L'objectif de cette thèse est de concevoir et d'appliquer de nouvelles méthodes de supervision capables d'appréhender les problèmes de sécurité affectant les données au sein des réseaux P2P structurés (DHT). Ceux-ci sont de deux types. D'une part les réseaux P2P sont utilisés pour diffuser des contenus illégaux dont l'activité est difficile à superviser. D'autre part, l'indexation des contenus légitimes peut être corrompue (attaque Sybil).Nous proposons tout d'abord une méthode de supervision des contenus basée sur l'insertion de sondes et le contrôle du mécanisme d'indexation du réseau. Celle-ci permet d'attirer l'ensemble des requêtes des pairs pour un contenu donné, puis de vérifier leur intention en générant des appâts très attractifs. Nous décrivons ainsi les faiblesses du réseau permettant la mise en oeuvre de notre méthode en dépit des protections existantes. Nous présentons les fonctionnalités de notre architecture et en évaluons l'efficacité sur le réseau P2P KAD avant de présenter un déploiement réel ayant pour but l'étude des contenus pédophiles.Nous considérons ensuite la sécurité des données indexées dans une DHT. Nous supervisons le réseau KAD et montrons que celui-ci est victime d'une pollution particulièrement néfaste affectant 2/3 des fichiers mais aussi de nombreuses attaques ciblées affectant la sécurité des contenus stockés. Nous proposons un moyen de détecter efficacement cette dernière attaque en analysant la distribution des identifiants des pairs autour d'une référence ainsi qu'une contre-mesure permettant de protéger les pairs à un coût négligeable. Nous terminons par l'évaluation de la protection au sein de réseaux P2P réels. / The purpose of this thesis is to design and implement new monitoring solutions which are able to deal with the security issues affecting data stored in large structured P2P networks (DHT). There are two major types of issues. First, P2P networks are used to spread illegal contents whose activity is difficult to monitor accurately. Second, the indexation of regular contents can be corrupted (Sybil attack).We first designed a new approach to monitor contents based on the insertion of distributed probes in the network to take control of the indexation mechanism. The probes can attract all the related requests for a given content and assess the peers intent to access it by generating very attractive honeypots. We describe the weaknesses of the network allowing our solution to be effective despite recent protection mechanisms. We then present the services offered by our monitoring architecture and we evaluate its efficiency on KAD. We also present a real deployment whose purpose is to study pedophile contents on this network.Then, we focus on data integrity in distributed hash tables. We performed large scale monitoring campaigns on the KAD network. Our observations show that it suffers from a very harmful pollution of its indexation mechanism affecting 2/3 of the shared files and from a large number of localized attacks targeting contents. To mitigate these threats, we propose a new efficient way to detect attacks by analysing the distribution of the peers' ID found around an entry after a DHT lookup and a counter-measure which can protect the peers at a negligible cost. Finally, we evaluate our solution in real P2P networks.