Les réseaux maillés sans fil (RMSF), grâce à leurs caractéristiques avantageuses, sont considérés comme une solution efficace pour le support des services de voix, vidéo et de données dans les réseaux de prochaine génération. Le standard IEEE 802.16-d a spécifié pour les RMSF, à travers son mode maillé, deux mécanismes de planifications de transmission de données; à savoir la planification centralisée et la planification distribuée. Dans ce travail, on a évalué le support de la qualité de service (QdS) du standard en se focalisant sur la planification distribuée. Les problèmes du système dans le support du trafic de voix ont été identifiés. Pour résoudre ces problèmes, on a proposé un protocole pour le support de VoIP (AVSP) en tant qu’extension au standard original pour permettre le support de QdS au VoIP. Nos résultats préliminaires de simulation montrent qu’AVSP offre une bonne amélioration au support de VoIP. / Wireless mesh networks (WMNs), because of their advantageous characteristics, are considered as an effective solution to support voice services, video and data in next generation networks. The IEEE 802.16-d specified for WMNs, through its mesh mode, two mechanisms of scheduling data transmissions; namely centralized scheduling and distributed scheduling. In this work, we evaluated the support of the quality of service (QoS) of the standard by focusing on distributed scheduling. System problems in the support of voice traffic have been identified. To solve these problems, we proposed a protocol for supporting VoIP, called Assisted VoIP Scheduling Protocol (AVSP), as an extension to the original standard to support high QoS to VoIP. Our preliminary simulation results show that AVSP provides a good improvement to support VoIP.

Dans cette thèse, nous considérons deux problèmes auxquels le model checking statistique doit faire face. Le premier concerne les systèmes hétérogènes qui introduisent complexité et non-déterminisme dans l'analyse. Le second problème est celui des propriétés rares, difficiles à observer et donc à quantifier. Pour le premier point, nous présentons des contributions originales pour le formalisme des systèmes composites dans le langage BIP. Nous en proposons une extension stochastique, SBIP, qui permet le recours à l'abstraction stochastique de composants et d'éliminer le non-déterminisme. Ce double effet a pour avantage de réduire la taille du système initial en le remplaçant par un système dont la sémantique est purement stochastique sur lequel les algorithmes de model checking statistique sont définis. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à la vérification de propriétés rares. Nous avons proposé le recours à un algorithme original d'échantillonnage préférentiel pour les modèles dont le comportement est décrit à travers un ensemble de commandes. Nous avons également introduit les méthodes multi-niveaux pour la vérification de propriétés rares et nous avons justifié et mis en place l'utilisation d'un algorithme multi-niveau optimal. Ces deux méthodes poursuivent le même objectif de réduire la variance de l'estimateur et le nombre de simulations. Néanmoins, elles sont fondamentalement différentes, la première attaquant le problème au travers du modèle et la seconde au travers des propriétés. / In this thesis, we consider two problems that statistical model checking must cope. The first problem concerns heterogeneous systems, that naturally introduce complexity and non-determinism into the analysis. The second problem concerns rare properties, difficult to observe, and so to quantify. About the first point, we present original contributions for the formalism of composite systems in BIP language. We propose SBIP, a stochastic extension and define its semantics. SBIP allows the recourse to the stochastic abstraction of components and eliminate the non-determinism. This double effect has the advantage of reducing the size of the initial system by replacing it by a system whose semantics is purely stochastic, a necessary requirement for standard statistical model checking algorithms to be applicable. The second part of this thesis is devoted to the verification of rare properties in statistical model checking. We present a state-of-the-art algorithm for models described by a set of guarded commands. Lastly, we motivate the use of importance splitting for statistical model checking and set up an optimal splitting algorithm. Both methods pursue a common goal to reduce the variance of the estimator and the number of simulations. Nevertheless, they are fundamentally different, the first tackling the problem through the model and the second through the properties.

La complexité du logiciel augmente tout le temps: les systèmes deviennent plus grands et plus complexes. La modélisation est un élément central de génie logicielle pour relever les défis de la complexité. Cependant, un défi majeur auquel est confronté le développement de logiciels axés sur les modèles est l'évolutivité des outils de modélisation avec une taille croissante de modèles. Certaines initiatives ont commencé à explorer la modélisation tout en stockant des modèles dans une base de données de graphes. Dans cette thèse, nous présentons NMF, un framework pour créer et éditer des modèles dans une base de données Neo4j élevée à l'abstraction du langage de modélisation. / Software complexity increases all the time: systems become larger and more complex. Modeling is a central part of software engineering to tackle challenges of complexity. However, a prominent challenge model-driven software development is facing is scalability of modeling tools with a growing size of models. Some initiatives started exploring modeling while storing models in a graph database. In this thesis, we present NMF, a framework to create and edit MDE models in a Neo4j database lifted to the abstraction of the modeling language.

La complexité des systèmes conçus actuellement devient de plus en plus importante. En effet,afin de rester compétitives, les entreprises concevant des systèmes cherchent à leur rajouter de plus en plusde fonctionnalités. Cette compétitivité introduit aussi une demande de réactivité lors de la conception desystèmes, pour que le système puisse évoluer lors de sa conception et suivre les demandes du marché.Un des éléments identifiés comme empêchant ou diminuant cette capacité à concevoir de manière flexibledes systèmes complexes concerne les spécifications des systèmes, et en particulier l’utilisation de la languenaturelle pour spécifier les systèmes. Tout d’abord, la langue naturelle est intrinsèquement ambiguë et celarisque donc de créer des non-conformités si client et fournisseur d’un système ne sont pas d’accord sur lesens de sa spécification. De plus, la langue naturelle est difficile à traiter automatiquement, par exemple, onpeut difficilement déterminer avec un programme informatique que deux exigences en langue naturelle secontredisent. Cependant, la langue naturelle reste indispensable dans les spécifications que nous étudions,car elle reste un moyen de communication pratique et très répandu.Nous cherchons à compléter ces exigences en langue naturelle avec des éléments permettant à la fois de lesrendre moins ambiguës et de faciliter les traitements automatiques. Ces éléments peuvent faire partie demodèles (d’architecture par exemple) et permettent de définir le lexique et la syntaxe utilisés dans lesexigences. Nous avons testé les principes proposés sur des spécifications industrielles réelles et développéun prototype logiciel permettant de réaliser des tests sur une spécification dotée de ces éléments de syntaxeet de lexique. / Systems are becoming more and more complex, because to stay competitive, companies whichdesign systems search to add more and more functionalities to them. Additionally, this competition impliesthat the design of systems needs to be reactive, so that the system is able to evolve during its conception andfollow the needs of the market.This capacity to design flexibly complex systems is hindered or even prevented by various variouselements, with one of them being the system specifications. In particular, the use of natural language tospecify systems have several drawbacks. First, natural language is inherently ambiguous and this can leadsto non-conformity if customer and supplier of a system disagree on the meaning of its specification.Additionally, natural language is hard to process automatically : for example, it is hard to determine, usingonly a computer program, that two natural language requirements contradict each other. However, naturallanguage is currently unavoidable in the specifications we studied, because it remains very practical, and itis the most common way to communicate.We aim to complete these natural language requirements with elements which allow to make them lessambiguous and facilitate automatic processing. These elements can be parts of models (architectural modelsfor example) and allow to define the vocabulary and the syntax of the requirements. We experimented theproposed principles on real industrial specifications and we developped a software prototype allowing totest a specification enhanced with these vocabulary and syntax elements.

Au cours de cette thèse, nous avons examinée les pratiques actuelles en matière d'éducation en IS. Nous avons proposé une approche centrée sur l'utilisation des processus normalisés en IS, tout en faisant en sorte que le scénario d'apprentissage soit très adaptable et qu'il puisse être piloté par les compétences d'IS acquises ou à acquérir. Ensuite, une plateforme Web a été développée pour soutenir cette nouvelle approche d'apprentissage. En utilisant cette approche, les étudiants ne seront pas seulement en mesure de bien concevoir le système demandé de manière distante et collaborative, mais ils seront aussi capables de l'élaborer de manière appropriée. Cela leur permettra d'apprendre les principes et processus fondamentaux de l'IS, à mieux communiquer dans un environement de travail, la gestion d'équipe, la collaboration et les compétences techniques connexes. Les formateurs d'un autre côté pourront mieux gérer leur parcours d'apprentissage, les ressources pédagogiques, et les résultats escomptés. En utilisant cette solution, les organisations de ces formateurs et étudiants, c'est-à-dire les universités et collèges, pourront gérer et normaliser les compétences acquises par leurs futurs ingénieurs systèmes à tous les niveaux. / This thesis surveys the current practices and advancements in SE education. We ended up proposing a novel solution for SE education (an approach with its supporting web-based platform). The proposed approach is based on the recommendations of academic and industrial communities. It is centered around the use of SE standardized processes and at the same time very adaptive, with learning scenarios that can be driven by the acquired or to-be-taught SE competencies. The proposed solution is a web based platform that has been developed to support this novel approach within a distant Project Based Learning (PBL) environment. The solution aims to ease the learning at the same time of fundamental principles and processes of systems engineering, along with communication, team management, collaboration, and related soft skills. On the other hand, educators will be able to better manage their learning scenarios, training resources, and the expected outcomes. Last, educators and students' organizations using this solution will be able to manage and normalize the competencies to be acquired by their future systems engineers at every level.

Par rapport aux exigences de plus en plus importantes relatives au Maintien en Condition Opérationnelle d'un système industriel, le processus de maintenance joue un rôle fondamental pour l'amélioration de la disponibilité, de la productivité, etc. Pour essayer de contrôler au mieux ces performances, les responsables de maintenance doivent donc être capables de choisir les stratégies de maintenance et les ressources à mettre en oeuvre les plus adaptées aux besoins. Dans un objectif d'aide à la prise de décisions en maintenance, les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objet de proposer une méthodologie pour l'élaboration d'un modèle support permettant par simulation d'évaluer les différentes stratégies. La valeur ajoutée de la méthodologie réside dans l'unification, à base de modèles relationnels probabilistes (PRM), des différents types de connaissance nécessaires à la construction de ce modèle d'évaluation. Ce dernier est ainsi construit à partir de motifs génériques et modulables représentatifs des variables décisionnels du système industriel (système principal) et de son système de maintenance. Ces motifs, par instanciation, facilitent la construction des modèles d'applications spécifiques. Cette méthodologie, issue du projet ANR SKOOB, est testée sur le cas applicatif de la maintenance d'un système de production de ferment. / Nowadays, the importance of the maintenance function has increased, due to the requirements on the maintain in operational conditions phase (MCO) of the system-of-interest (SI). As well as for the relevant role of maintenance in improving availability, performance efficiency, total plant availability, etc. To control performances, maintenance managers should be able to make some choices about the maintenance strategies and the resources that can fulfil the requirements. Within this context, we propose a methodology to formalize a model allowing to perform simulation to assess maintenance strategies. The scientific contribution of our work is that this approach unify by using a probabilistic relational model (PRM), different kind of knowledge needed to assess maintenance strategies. Knowledge is presented as generic and modular patterns based on PRM. These patterns integrate relevant decisional variables of the system of interest and of its maintenance system. This approach eases the modeling phase for a specific application. This methodology is one of the results of the project ANR SKOOB. This approach was tested on an industrial case for the maintenance of a harvest production process

Ces cinquante dernières annéees, les ordinateurs ont occupé une place toujours plus importante dans notre vie quotidienne. On les retrouve aujourd’hui présents dans de nombreuses applications, sous forme de systèmes enfouis. Ces applications sont parfois critiques, dans la mesure où toute défaillance du système informatique peut avoir des conséquences catastrophiques, tant sur le plan humain que sur le plan économique. <p>Nous pensons par exemple aux systèmes informatiques qui contrôlent les appareils médicaux ou certains systèmes vitaux (comme les freins) des véhicules automobiles. <p>Afin d’assurer la correction de ces systèmes informatiques, différentes techniques de vérification Assistée par Ordinateur ont été proposées, durant les trois dernières <p>décennies principalement. Ces techniques reposent sur un principe commun: donner une description formelle tant du système que de la propriété qu’il doit respecter, et appliquer une méthode automatique pour prouver que le système respecte la propriété. <p>Parmi les principaux modèles aptes à décrire formellement des systèmes informatiques, la classe des systèmes de transition bien structurés [ACJT96, FS01] occupe une place importante, et ce, pour deux raisons essentielles. Tout d’abord, cette classe généralise plusieurs autres classes bien étudiées et utiles de modèles à espace <p>d’états infini, comme les réseaux de Petri [Pet62](et leurs extensions monotones [Cia94, FGRVB06]) ou les systèmes communiquant par canaux FIFO avec pertes [AJ93]. Ensuite, des problèmes intéressants peuvent être résolus algorithmiquement sur cette classe. Parmi ces problèmes, on trouve le probléme de couverture, auquel certaines propriétés intéressantes de sûreté peuvent être réduites. <p>Dans la première partie de cette thèse, nous nous intéressons au problème de couverture. Jusqu’à présent, le seul algorithme général (c’est-à-dire applicable à n’importe quel système bien structuré) pour résoudre ce problème était un algorithme dit en arrière [ACJT96] car il calcule itérativement tous les états potentiellement non-sûrs et vérifie si l’état initial du système en fait partie. Nous proposons Expand, Enlarge and Check, le premier algorithme en avant pour résoudre le problème de couverture, qui calcule les états potentiellement accessibles du système et vérifie si certains d’entre eux sont non-sûrs. Cette approche est plus efficace en pratique, comme le montrent nos expériences. Nous présentons également des techniques permettant d’accroître l’efficacité de notre méthode dans le cas où nous analysons des réseaux de Petri (ou <p>une de leurs extensions monotones), ou bien des systèmes communiquant par canaux FIFO avec pertes. Enfin, nous nous intéressons au calcul de l’ensemble de couverture pour les réseaux de Petri, un objet mathématique permettant notamment de résoudre le problème de couverture. Nous étudions l’algorithme de Karp & Miller [KM69], une solution classique pour calculer cet ensemble. Nous montrons qu’une optimisation de cet algorithme présenté dans [Fin91] est fausse, et nous proposons une autre solution totalement neuve, et plus efficace que la solution de Karp & Miller. <p>Dans la seconde partie de la thèse, nous nous intéressons aux pouvoirs d’expression des systèmes bien structurés, tant en terme de mots infinis que de mots finis. Le pouvoir d’expression d’une classe de systèmes est, en quelque sorte, une mesure de la diversité des comportements que les modèles de cette classe peuvent représenter. En ce qui concerne les mots infinis, nous étudions les pouvoirs d’expression des réseaux de Petri et de deux de leurs extensions (les réseaux de Petri avec arcs non-bloquants et les réseaux de Petri avec arcs de transfert). Nous montrons qu’il existe une hiérarchie stricte entre ces différents pouvoirs d’expression. Nous obtenons également des résultats partiels concernant le pouvoir d’expression des réseaux de Petri avec arcs de réinitialisation. En ce qui concerne les mots finis, nous introduisons la classe des langages bien structurés, qui sont des langages acceptés par des systèmes de transition bien structurés étiquettés, où l’ensemble des états accepteurs est clos par le haut. Nous prouvons trois lemmes de pompage concernant ces langages. Ceux-ci nous permettent de réobtenir facilement des résultats classiques de la littérature, ainsi que plusieurs nouveaux résultats. En particulier, nous prouvons, comme dans le cas des mots infinis, qu’il existe une hiérarchie stricte entre les pouvoirs d’expression des extensions des réseaux de Petri considérées. / Doctorat en sciences, Spécialisation Informatique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La conception originale d’Internet n’a pas pris en compte les aspects de sécurité du réseau; l’objectif prioritaire était de faciliter le processus de communication. Par conséquent, de nombreux protocoles de l’infrastructure Internet exposent un ensemble de vulnérabilités. Ces dernières peuvent être exploitées par les attaquants afin de mener un ensemble d’attaques. Les attaques par déni de service distribué (Distributed Denial of Service ou DDoS) représentent une grande menace et l’une des attaques les plus dévastatrices causant des dommages collatéraux aux opérateurs de réseau ainsi qu’aux fournisseurs de services Internet. Les réseaux programmables, dits Software-Defined Networking (SDN), ont émergé comme un nouveau paradigme promettant de résoudre les limitations de l’architecture réseau actuelle en découplant le plan de contrôle du plan de données. D’une part, cette séparation permet un meilleur contrôle du réseau et apporte de nouvelles capacités pour mitiger les attaques par déni de service distribué. D’autre part, cette séparation introduit de nouveaux défis en matière de sécurité du plan de contrôle. L’enjeu de cette thèse est double. D’une part, étudier et explorer l’apport de SDN à la sécurité afin de concevoir des solutions efficaces qui vont mitiger plusieurs vecteurs d’attaques. D’autre part, protéger SDN contre ces attaques. À travers ce travail de recherche, nous contribuons à la mitigation des attaques par déni de service distribué sur deux niveaux (intra-domaine et inter-domaine), et nous contribuons au renforcement de l’aspect sécurité dans les réseaux programmables. / The original design of Internet did not take into consideration security aspects of the network; the priority was to facilitate the process of communication. Therefore, many of the protocols that are part of the Internet infrastructure expose a set of vulnerabilities that can be exploited by attackers to carry out a set of attacks. Distributed Denial-of-Service (DDoS) represents a big threat and one of the most devastating and destructive attacks plaguing network operators and Internet service providers (ISPs) in a stealthy way. Software defined networks (SDN), an emerging technology, promise to solve the limitations of the conventional network architecture by decoupling the control plane from the data plane. On one hand, the separation of the control plane from the data plane allows for more control over the network and brings new capabilities to deal with DDoS attacks. On the other hand, this separation introduces new challenges regarding the security of the control plane. This thesis aims to deal with various types of attacks including DDoS attacks while protecting the resources of the control plane. In this thesis, we contribute to the mitigation of both intra-domain and inter-domain DDoS attacks, and to the reinforcement of security aspects in SDN.