Computers are widely present in our daily life and are used in critical applic-ations like cars, planes, pacemakers. Those real-time systems are nowadaysbased on processors which have an increasing complexity and have specifichardware services designed to reduce task preemption and migration over-heads. However using those services can add unpredictable overheads whenthe system has to switch from one task to another in some cases.This document screens existing solutions used in commonly availableprocessors to ease preemption and migration to highlight their strengths andweaknesses. A new hardware service is proposed to speed up task switchingat the L1 cache level, to reduce context switch overheads and to improvesystem predictability.The solution presented is based on stacking several identical cachememories at the L1 level. Each layer is able to save and restore its completestate independently to/from the main memory. One layer can be used forthe active task running on the processor while another layers can be restoredor saved concurrently. The active task can remain in execution until thepreempting task is ready in another layer after restoration from the mainmemory. The context switch between tasks can then be performed in avery short time by switching to the other layer which is now ready to runthe preempting task. Furthermore, the task will be resumed with the exactL1 cache memory state as saved earlier after the previous preemption. Theprevious task state can be sent back to the main memory for future use.Using this mechanism can lead to minimise the time required for migrationsand preemptions and consequently lower overheads and limit cache missesdue to preemptions and usually considered in the cache migration andpreemption delays. Isolation between tasks is also provided as they areexecuted from a dedicated layer.Both uniprocessor and multiprocessor designs are presented along withimplications on the real-time theory induced by the use of this hardware ser-vice. An implementation of the system is characterized and results show im-provements to the maximum and average execution time of a set of varioustasks: When the same size is used for the baseline cache and HwCS layers,94% of the tasks have a better execution time (up to 67%) and 80% have a bet-ter Worst Case Execution Time (WCET). 80% of the tasks are more predictableand the remaining 20% still have a better execution time. When we split thebaseline cache size among layers of the HwCS, measurements show that 75%of the tasks have a better execution time (up to 67%) leading to 50% of thetasks having a better WCET. Only 6% of the tasks suffer from worse executiontime and worse predictability while 75% of the tasks remain more predictablewhen using the HwCS compared to the baseline cache. / Les ordinateurs ont envahi notre quotidien et sont de plus en plus souventutilisés pour remplir des missions critiques. Ces systèmes temps réel sontbasés sur des processeurs dont la complexité augmente sans cesse. Des ser-vices matériels spécifiques permettent de réduire les coûts de préemption etmigration. Malheureusement, ces services ajoutent des temps morts lorsquele système doit passer d’une tâche à une autre.Ce document expose les solutions actuelles utilisées dans les processeurscourants pour mettre en lumière leurs qualités et défauts. Un nouveau ser-vice matériel (HwCS) est proposé afin d’accélérer le changement de tâches aupremier niveau de mémoire (L1) et de réduire ainsi les temps morts dus auxchangements de contextes tout en améliorant la prédictibilité du système.Bien que cette thèse se concentre sur le cache L1, le concept développépeut également s’appliquer aux autres niveaux de mémoire ainsi qu’àtout bloc dépendant du contexte. La solution présentée se base sur unempilement de caches identiques au premier niveau. Chaque couche del’empilement est capable de sauvegarder ou recharger son état vers/depuisla mémoire principale du système en toute autonomie. Une couche peutêtre utilisée par la tâche active pendant qu’une autre peut sauvegarder ourestaurer l’état d’une autre tâche. La tâche active peut ainsi poursuivre sonexécution en attendant que la tâche suivante soit rechargée. Le changementde contexte entre la tâche active et la tâche suivante peut alors avoir lieu enun temps très court. De plus, la tâche reprendra son exécution sur un cacheL1 dont l’état sera identique à celui au moment où elle a été interrompueprécédemment. L’état du cache de la tâche désormais inactive peut êtresauvegardé dans la mémoire principale en vue d’une utilisation ultérieure.Ce mécanisme permet de réduire au strict minimum le temps de calculperdu à cause des préemptions et migrations, les temps de sauvegarde et derechargement de la L1 n’ayant plus d’influence sur l’exécution des tâches. Deplus, chaque niveau étant dédié à une tâche, les interférences entre tâchessont réduites.Les propriétés ainsi que les implications sur les aspects temps réelsthéoriques sont présentées pour des systèmes mono et multiprocesseurs.Une implémentation d’un système uniprocesseur incluant ce servicematériel et sa caractérisation par rapport à l’exécution d’un set de tâchessont également présentées ainsi que les bénéfices apportés par le HwCS:Lorsque les couches du HwCS ont la même taille que le cache de base, 94%des tâches ont un meilleur temps d’exécution (jusqu’à 67%) et 80% ont unmeilleur pire temps d’exécution (WCET). 80% des tâches deviennent plusprédictibles et les 20% restants bénéficient néanmoins d’un meilleur WCET.Toutefois, si la taille du cache est partagée entre les couches du HwCS, lesmesures montrent que 75% des tâches ont un meilleur temps d’exécution,impliquant un meilleur WCET pour la moitié des tâches du système. Seule-ment 6% des tâches voient leur WCET augmenter et leur prédictibilitédiminuer tandis que 75% des tâches améliorent leur prédictibilité grâce auHwCS. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le développement rapide de l’informatique mobile a donné lieu à l’apparition et à la popularisation de téléphones mobiles dits intelligents ou smart phones (ex.: iPhone, HTC, etc.) dont le nombre et les performances sans cesse croissantes en font de potentielles plateformes alternatives aux ordinateurs de bureau. Cette avancée technologique a contribué à l’émergence d’une nouvelle catégorie d’acteurs du monde des affaires n’ayant pas de bureau fixe, travaillant directement sur le terrain dans divers endroits (à la maison, en voiture, en avion, chez le client, à l’hôtel, chez le fournisseur, etc.) à l’aide d’équipements mobiles ou nomades, et se déplaçant partout où les affaires l’exigent pour assurer la compétitivité de leurs organisations: ce sont les travailleurs mobiles parmi lesquels on retrouve un grand nombre de décideurs. Étant donné ce monde des affaires de plus en plus compétitif où les gens d’affaires sont de plus en plus mobiles et confrontés à la nécessité de prendre des décisions de plus en plus rapides et efficaces basées sur des analyses pertinentes, l’aide à la prise de décision en mobilité s’avère indispensable. Pour leur apporter une telle aide, la présente thèse de doctorat propose d'aller au-delà du simple accès à distance à une plateforme d’intelligence d’affaire géo-spatiale ou non géo-spatiale (GeoBI/BI) comme le proposent les solutions actuelles. Elle propose de prendre également en considération la localisation et le contexte de travail du décideur/analyste mobile dans l’aide à la décision, et d’enrichir sémantiquement les données d’affaire. Afin de proposer une telle solution de GeoBI mobile sémantiquement augmentée et sensible au contexte mobile du décideur, la présente thèse s’est attelée d’une part à identifier, modéliser et enrichir les informations contextuelles pertinentes pour supporter un raisonnement GeoBI basé sur le contexte, et s’est évertuée d’autre part à proposer une solution d’augmentation sémantique des données d’affaire GeoBI qui permettrait de mettre en exergue les [cor]relations sémantiques pouvant exister entre les données. Un prototype mettant en œuvre une application mobile sensible au contexte et une architecture orientée services web a été développé et testé comme preuve de concept. Les tests ont montré que celui-ci permettait par exemple de soumettre et de visualiser le resultat de requêtes contextuelles du type : « dans un rayon de 5 km autour de ma position actuelle, quelles sont les compagnies partenaires ayant des relations de concurrence avec nos actionnaires et dont le chiffre d’affaire des deux années précédentes dépasse chacune le million ; les relations de partenariat/actionnariat pouvant être transitives, symétriques ou avoir la même sémantique ? » / The rapid development of mobile computing has enabled the emergence and popularization of mobile devices whose increasing number and computing capabilities position them as potential alternative platforms to desktop computers. This technological progress has contributed to the emergence of a new category of business actors having no permanent workplaces, spending very short time in their offices, working directly on the field in various locations (home, car, plane, with the client at the hotel at the supplier, etc.) by using mobile and nomadic devices, and moving to places where business requires them: these are mobile workers including a large number of decision makers. Given this increasingly competitive business world where decision makers are increasingly mobile and are facing the need to take faster and suitable decisions based on relevant analysis, these mobile business people deserve to be supported with appropriate mobile decision support systems (DSS). To give an improved support to these mobile business professionals, this PhD thesis proposes to go further than just allowing a simple remote access to a Geospatial or non-geospatial Business Intelligence (GeoBI/BI) platform as do current solutions. It also proposes to take into account the location and the context of mobile professionals, and to enrich semantically BI data. To propose such a semantically augmented and context-based mobile GeoBI solution, the present thesis has endeavored on the one hand, to identify, model and enrich contextual information that is relevant to support GeoBI context-based reasoning. On the other hand, it has strived to provide a solution that semantically enriches business data in order to help decision makers discover semantic [cor]relations which might exist between the data. A prototype implementing a context-aware mobile application and a services-oriented architecture has been developed and tested as a proof of concept. These tests has shown among other things, that the prototype was able to answer and visualize the result of contextual queries such as: “Within 5 km around my current position, what are partnering companies that are competing with our owners; with the possibility of partnership/ownership relationships to be transitive, symmetric, or have the same semantics?”

Le nombre croissant de logiciels malveillants Android s’accompagne d’une préoccupation profonde liée aux problèmes de la sécurité des terminaux mobiles. Les enjeux deviennent sans conteste de plus en plus importants, suscitant ainsi beaucoup d’attention de la part de la communauté des chercheurs. En outre, la prolifération des logiciels malveillants va de pair avec la sophistication et la complexité de ces derniers. En effet, les logiciels malveillants plus élaborés, tels que les maliciels polymorphes et métamorphiques, utilisent des techniques d’obscurcissement du code pour créer de nouvelles variantes qui préservent la sémantique du code original tout en modifiant sa syntaxe, échappant ainsi aux méthodes de détection usuelles. L’ambition de notre recherche est la proposition d’une approche utilisant les méthodes formelles et l’apprentissage automatique pour la détection des maliciels sur la plateforme Android. L’approche adoptée combine l’analyse statique et l’apprentissage automatique. En effet, à partir des applications Android en format APK, nous visons l’extraction d’un modèle décrivant de manière non ambiguë le comportement de ces dernières. Le langage de spécification formelle choisi est LNT. En se basant sur le modèle généré, les comportements malicieux exprimés en logique temporelle sont vérifiés à l’aide d’un vérificateur de modèle. Ces propriétés temporelles sont utilisées comme caractéristiques par un algorithme d’apprentissage automatique pour classifier les applications Android. / The ever-increasing number of Android malware is accompanied by a deep concern about security issues in the mobile ecosystem. Unquestionably, Android malware detection has received much attention in the research community and therefore it becomes a crucial aspect of software security. Actually, malware proliferation goes hand in hand with the sophistication and complexity of malware. To illustrate, more elaborated malware like polymorphic and metamorphic malware, make use of code obfuscation techniques to build new variants that preserve the semantics of the original code but modify it’s syntax and thus escape the usual detection methods. In the present work, we propose a model-checking based approach that combines static analysis and machine learning. Mainly, from a given Android application we extract an abstract model expressed in terms of LNT, a process algebra language. Afterwards, security related Android behaviours specified by temporal logic formulas are checked against this model, the satisfaction of a specific formula is considered as a feature, finally machine learning algorithms are used to classify the application as malicious or not.

Les besoins croissants en ressources de calcul ont mené au parallélisme et au calcul distribué, qui exploitent des infrastructures de calcul large échelle de manière concurrente. Récemment, les technologies de virtualisation sont devenues plus populaires, grâce à l'amélioration des hyperviseurs, le passage vers des architectures multi-cœur, et la diffusion des services Internet. Cela a donné lieu à l'émergence de l'informatique en nuage, un paradigme qui offre des ressources de calcul de façon élastique et à la demande, en facturant uniquement les ressources consommées. Dans ce contexte, cette thèse propose quatre contributions pour tirer parti des capacités de multiples nuages informatiques. Elles suivent deux directions : la création de plates-formes d'exécution élastiques au-dessus de nuages fédérés, et la migration à chaud entre nuages pour les utiliser de façon dynamique. Nous proposons des mécanismes pour construire de façon efficace des plates-formes d'exécution élastiques au-dessus de plusieurs nuages utilisant l'approche de fédération sky computing. Resilin est un système pour créer et gérer des plates-formes d'exécution MapReduce au-dessus de nuages fédérés, permettant de facilement exécuter des calculs MapReduce sans interagir avec les interfaces bas niveau des nuages. Nous proposons des mécanismes pour reconfigurer des infrastructures réseau virtuelles lors de migrations à chaud entre nuages, mis en œuvre dans le réseau virtuel ViNe de l'Université de Floride. Enfin, Shrinker est un protocole de migration à chaud améliorant la migration de grappes de calcul virtuelles dans les réseaux étendus en éliminant les données dupliquées entre machines virtuelles.

Il est important d'assurer la qualité des données dans les applications géomatiques. Aussi, dès leur conception, un langage de contraintes peut être associé aux langages de modélisation classiques afin de spécifier formellement les contraintes alphanumériques et spatiales que le langage devra respecter. Le but de cette thèse était donc de proposer un langage de contraintes pour spécifier les conditions qu'un système agricole doit respecter pour être cohérent. Pour cela, nous avons étendu au niveau spatiale OCL, le langage de contrainte associé à UML. Par l'intégration de types spatiaux et de modèles de spécifications de relations topologiques, les extensions proposées permettent de décrire des contraintes spatiales à partir d'un modèle de classe UML étendu au spatial. L'expressivité de chaque proposition d'extension d'OCL a été étudiée. Ces langages ont été implémentés à travers l'extension d'un générateur de code, OCL2SQL et expérimenté au Cemagref dans le cadre SIGEMO

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les réseaux actuels sont souvent caractérisés par une intégration dynamique de nœuds étrangers. La possibilité qu’une entité dissidente égoïste exploite un nœud augmente alors, ce qui peut constituer une violation du protocole de collaboration en vue d’accroître un avantage personnel. Si de telles violations diffèrent des objectifs du système, elles peuvent même être considérées comme une attaque. Si des techniques de tolérance aux fautes existent pour affaiblir l’impact sur le système, celui-ci ne peut pas totalement se prémunir de ce type d’attaque. Cela justifie la nécessité d’une approche pour maintenir un degré de collaboration nœuds égoïstes dans les systèmes distribues. Dans cette thèse, nous considérons le problème d’atteindre un niveau ciblé de collaboration dans une architecture répartie intégrant des nœuds égoïstes, qui ont intérêt à violer le protocole de collaboration pour tirer parti du système. L’architecture et le protocole seront modifies le moins possible. Un mécanisme d’inspection de chaque nœud sera mis en place pour décider de la légitimité de ses interactions avec ses voisins. Le concepteur du système d’inspection est confronté avec une situation complexe. Il doit corréler plusieurs aspects tels que les circonstances particulières de l’environnement ou des préférences individuelles du nœud. En outre, il doit tenir compte du fait que les nœuds peuvent connaitre l’état de ses voisins et construire ses décisions en conséquence. La surveillance proposée dans cette thèse correspond à une classe de modèles de la théorie des jeux connus sous le nom « Inspection Game » (IG). Ils modélisent la situation générale où un « inspecteur » vérifie par des inspections du comportement correct d’une autre partie, appelée « inspectee ». Toutefois, les inspections sont coûteuses et les ressources de l’inspecteur sont limitées. Par conséquent, une surveillance complète n’est pas envisageable et un inspecteur tentera de minimiser les inspections. Dans cette thèse, le modèle initial IG est enrichi par la possibilité d’apparition de faux négatifs, c’est à dire la probabilité qu’une violation ne soit pas détectée lors d’une inspection. Appliqué sur des systèmes distribués, cette approche permet de modéliser les choix collaboratifs de chacun des acteurs (violer le protocole ou pas, inspecter ou pas). Comme résultat, le modèle IG retourne les paramètres du système pour atteindre le niveau de collaboration souhaité. L’approche est conçue comme un « framework ». Elle peut donc s’adapter à toutes les architectures et toutes les techniques de fiabilité. Cette approche IG sera présentée à l’aide d’un exemple concret d’architecture Publish/Subscribe. L’approche du jeu d’inspection de cette thèse pour objectif de sécuriser l’ensemble du protocole de collaboration. Ceci constitue un nouveau concept de mécanisme de fiabilité. [...] / Today’s networks are often characterized by a free aggregation of independent nodes. Thus, the possibility increases that a selfish party operates a node, which may violate the collaborative protocol in order to increase a personal benefit. If such violations differ from the system goals they can even be considered as attack. Current fault-tolerance techniques may weaken the harmful impact to some degree but they cannot always prevent them. Furthermore, the several architectures differ in their fault-tolerance capabilities. This emphasizes the need for approaches able to achieve collaboration from selfish nodes in distributed systems. In this PhD thesis, we consider the problem of attaining a targeted level of collaboration in a distributed architecture deployed over rational selfish nodes. They have interest in deviating from the collaborative protocol to increase a personal benefit. In order to cover a broad spectrum of systems, we do not modify the collaborative protocol itself. Instead, we propose to add a monitoring logic to inspect the correctness of a node’s behaviour. The designer of the monitoring system is faced with a complex and dynamic situation. He needs to consider aspects such as the specific circumstances (e.g. message traffic), the inspection effort or the node’s individual preferences. Furthermore, he should consider that each agent could be aware of the other agents’ preferences as well as selfishness and perform strategic choices consequently. This complex and interdependent setup corresponds to a class of Game Theory (GT) known as Inspection Games (IG). They model the general situation where an inspector verifies through inspections the correct behaviour of another party, called inspectee. However, inspections are costly and the inspector’s resources are limited. Hence, a complete surveillance is not possible and an inspector will try to minimize the inspections. In this thesis, the initial IG model is enriched by the possibility that a violation is not detected during an inspection (false negatives). Applied to distributed systems, the IG is used to model the network participants’ strategy choice. As outcome, it enables to calculate system parameters to attain the desired collaboration value. The approach is designed as generic framework. It can be therefore applied to any architecture considering any selfish goal and any reliability technique. For the sake of concreteness, we will discuss the IG approach by means of the illustrative case of a Publish/Subscribe architecture. The IG framework of this thesis secures the whole collaborative protocol by a monitoring approach. This represents a new way in terms of reliability mechanisms. The applicability is furthermore supported by the software library RCourse. Simplifying robustness evaluations of distributed systems, it is suitable for model verification and parameter calibration.

Les communautés de la sécurité informatique parlent de "pirates informatiques", mais en réalité, très peu est connu au sujet de leurs compétences. Durant la dernière décennie, le nombre d'attaques a augmenté de façon exponentielle et les pots de miels ont été alors introduits afin de recueillir des informations sur les attaquants. Ces pots de miel viennent en des saveurs différentes en fonction de leur potentiel d'interaction. Cette thèse abordera le paradigme des pots de miel adaptatifs pouvant changer leur comportement dans l’intention de tromper les attaquants en dévoilant le plus de renseignements possibles sur eux-mêmes. Plutôt que d'être autorisé simplement pour effectuer des attaques, les attaquants sont confrontés à des interférences stratégiques. En utilisant des critères mesurables, les compétences et les capacités de l'attaquant peuvent être évaluées par des pots de miel adaptatifs. Nous avons modélisé les interactions des attaquants. L'idée clé derrière la modélisation des interactions des attaquants élaborée dans cette thèse est d'utiliser la théorie des jeux pour définir la configuration d'un pot de miel adaptatif. Nous avons utilisé des mécanismes d'apprentissage par renforcement dans le but de trouver le meilleur comportement face à des attaquants. Un pot de miel adaptatif est capable d'adopter des stratégies comportementales au niveau de l’exécution de commandes par l'attaquant. Nos résultats expérimentaux montrent que ces stratégies dépendent des paramètres contextuels qui peuvent ainsi servir pour construire des pots de miel intelligents / Information security communities are always talking about "attackers" but in reality very little is known about their skills.In the last decade the number of attacks has increased exponentially and honeypots were introduced in order to gather information about attackers. Honeypots come in different flavors with respect to their interaction potential. Choosing the best trade-off between attacker freedom and honeypot restrictions is challenging. In this dissertation, we address the issue ofself-adaptive honeypots that can change their behavior and lure attackers into revealing as much information as possible about themselves. Rather than being allowed simply to carry out attacks, attackers are challenged by strategic interference from adaptive honeypots. The observation of the attackers' reactions is particularly interesting and, using derivedmeasurable criteria, the attacker's skills and capabilities can be assessed by the honeypot operator. We formally model the interactions of attackers with a compromised system. The key idea is to leverage game-theoretic concepts to define the configuration and reciprocal actions of high-interaction honeypots. We have also leveraged reinforcement learningmachine learning in order to arrive at the best behavior when facing attackers. Our experimental results show that behavioral strategies are dependent on contextual parameters and can serve as advanced building blocks forintelligent honeypots

Les applications data-intensive sont largement utilisées au sein de domaines diverses dans le but d'extraire et de traiter des informations, de concevoir des systèmes complexes, d'effectuer des simulations de modèles réels, etc. Ces applications posent des défis complexes tant en termes de stockage que de calcul. Dans le contexte des applications data-intensive, nous nous concentrons sur le paradigme MapReduce et ses mises en oeuvre. Introduite par Google, l'abstraction MapReduce a révolutionné la communauté intensif de données et s'est rapidement étendue à diverses domaines de recherche et de production. Une implémentation domaine publique de l'abstraction mise en avant par Google, a été fournie par Yahoo à travers du project Hadoop. Le framework Hadoop est considéré l'implémentation de référence de MapReduce et est actuellement largement utilisé à des fins diverses et sur plusieurs infrastructures. Nous proposons un système de fichiers distribué, optimisé pour des accès hautement concurrents, qui puisse servir comme couche de stockage pour des applications MapReduce. Nous avons conçu le BlobSeer File System (BSFS), basé sur BlobSeer, un service de stockage distribué, hautement efficace, facilitant le partage de données à grande échelle. Nous étudions également plusieurs aspects liés à la gestion des données intermédiaires dans des environnements MapReduce. Nous explorons les contraintes des données intermédiaires MapReduce à deux niveaux: dans le même job MapReduce et pendant l'exécution des pipelines d'applications MapReduce. Enfin, nous proposons des extensions de Hadoop, un environnement MapReduce populaire et open-source, comme par example le support de l'opération append. Ce travail inclut également l'évaluation et les résultats obtenus sur des infrastructures à grande échelle: grilles informatiques et clouds.