Les réseaux ad hoc sont des réseaux sans fil et mobile sans aucune infrastructure, et le routage ad hoc est très différent de celui des réseaux traditionnels. Pour la sécurisation du routage ad hoc, il faut contrer non seulement les attaques actives, mais aussi des comportements égoïstes. De plus, il faut éviter la dégradation de performance causée par les mécanismes de sécurité. Dans cette thèse, nous présentons d'abord une classification de vulnérabilités du routage ad hoc, avec laquelle le modèle 'l'arbre des attaques' est utilisé. La séparation des objectives et des mécanismes d'attaques va nous permettre de repérer facilement quelles sont les attaques à contrer pour un objectif de sécurité donné. Ensuite, nous avons proposé quelques mécanismes de sécurité pour le routage des réseaux ad hoc, tout en limitant la dégradation de QoS due à ces mécanismes. Premièrement, un schéma de watchdog sécurisé appelé SWAN a été proposé. Il garantit l'authentification dans la supervision de watchdog et réduit le besoin de stockage du watchdog. Deuxièmement, nous proposons TRP qui est un protocole de routage réactif sécurisé intégrant un modèle de confiance. Troisièmement, deux mécanismes de sécurité appelé respectivement HPLS et TCSec ont été proposés pour sécuriser le protocole de routage proactive OLSR. Les simulations sur les mécanismes de sécurité que nous proposons dans cette thèse montrent qu'ils sont robustes et performants. Finalement, nous décrivons nos considérations pour concevoir un nouveau protocole de routage ad hoc sécurisé dès le départ, et quelques perspectives dégagées par les travaux de cette thèse.

Cette thèse contribue à l'amélioration de la fiabilité des réponses fournies par les systèmes pair-à-pair sémantiques de plusieurs façons. La première partie de la thèse a pour but de garantir de ne produire que des réponses bien-fondées quand le réseau global d'un tel système est inconsistant. Deux algorithmes ont été proposés. Le premier détecte des causes d'inconsistances. Il termine, est décentralisé, complet, correct. Le deuxième profite des résultats du premier pour garantir de ne raisonner que de manière bien-fondée. Il termine, est décentralisé, correct. Des résultats prometteurs ont été obtenus à partir des expérimentations. La seconde partie de la thèse considère le problème de modéliser la confiance des pairs en des réponses obtenues. Basé sur un modèle probabiliste, le modèle de confiance proposé a une sémantique claire et permet aux pairs d'estimer la confiance en des réponses obtenues avec une bonne précision même avec peu observations.

De nos jours, les technologies de l'information offrent aux utilisateurs la possibilité de travailler avec n'importe qui, à n'importe quel moment, de n'importe où et avec plusieurs dispositifs hétérogènes. Cette évolution favorise un nouveau modèle distribué de collaboration de confiance où les utilisateurs peuvent travailler sur des documents partagés avec qui ils ont confiance. La collaboration multi-synchrone est largement utilisée pour soutenir le travail collaboratif en maintenant des flux simultanés de l'activité des utilisateurs qui divergent et convergent continuellement. Cependant, ce modèle n'offre pas de support concernant l'expression et la vérification de restriction d'usage des données. Cette thèse présente C-PPC, un modèle de collaboration basé sur les contrats et sur la confiance. Dans ce modèle, des contrats sont utilisés comme des règles d'utilisation des données et les utilisateurs collaborent en fonction des niveaux de confiance qu'ils attribuent aux autres en accord avec le respect des contrats. Nous formalisons les contrats en utilisant des concepts déontiques: permission, obligation et prohibition. Les contrats sont inclus dans les historiques d'opérations des données partagées. Le modèle C-PPC fournit un mécanisme pour la fusion des modifications des données et des contrats. N'importe quel utilisateur peut auditer les historiques à n'importe quel moment et les résultats de l'audit sont utilisés pour actualiser les niveaux de confiance en se basant sur une métrique de confiance. Nous proposons une solution reposant sur des authentificateurs basés sur les chaînes de hachage pour garantir l'intégrité des historiques et la responsabilité des utilisateurs. Nous fournissons des algorithmes pour construire les authentificateurs et vérifier les historiques puis nous prouvons leur correction. Des résultats expérimentaux montrent la faisabilité du modèle C-PPC.

De nos jours, les technologies de l'information offrent aux utilisateurs la possibilité de travailler avec n'importe qui, à n'importe quel moment, de n'importe où et avec plusieurs dispositifs hétérogènes. Cette évolution favorise un nouveau modèle distribué de collaboration de confiance où les utilisateurs peuvent travailler sur des documents partagés avec qui ils ont confiance. La collaboration multi-synchrone est largement utilisée pour soutenir le travail collaboratif en maintenant des flux simultanés de l'activité des utilisateurs qui divergent et convergent continuellement. Cependant, ce modèle n'offre pas de support concernant l'expression et la vérification de restriction d'usage des données. Cette thèse présente C-PPC, un modèle de collaboration basé sur les contrats et sur la confiance. Dans ce modèle, des contrats sont utilisés comme des règles d'utilisation des données et les utilisateurs collaborent en fonction des niveaux de confiance qu'ils attribuent aux autres en accord avec le respect des contrats. Nous formalisons les contrats en utilisant des concepts déontiques: permission, obligation et prohibition. Les contrats sont inclus dans les historiques d'opérations des données partagées. Le modèle C-PPC fournit un mécanisme pour la fusion des modifications des données et des contrats. N'importe quel utilisateur peut auditer les historiques à n'importe quel moment et les résultats de l'audit sont utilisés pour actualiser les niveaux de confiance en se basant sur une métrique de confiance. Nous proposons une solution reposant sur des authentificateurs basés sur les chaînes de hachage pour garantir l'intégrité des historiques et la responsabilité des utilisateurs. Nous fournissons des algorithmes pour construire les authentificateurs et vérifier les historiques puis nous prouvons leur correction. Des résultats expérimentaux montrent la faisabilité du modèle C-PPC / Nowadays, information technologies provide users ability to work with anyone, at any time, from everywhere and with several heterogeneous devices. This evolution fosters a new distributed trustworthy collaboration model where users can work on shared documents with whom they trust. Multi-synchronous collaboration is widely used for supporting collaborative work by maintaining simultaneous streams of user activities which continually diverge and converge. However, this model lacks support on how usage restrictions on data can be expressed and checked within the model. This thesis proposes "C-PPC", a multi-synchronous contract-based and trust-aware collaboration model. In this model, contracts are used as usage rules and users collaborate according to trust levels they have on others computed according to contract compliance. We formalize contracts by using deontic concepts: permission, obligation and prohibition. Contracts are enclosed in logs of operations over shared data. The C-PPC model provides a mechanism for merging data changes and contracts. Any user can audit logs at any time and auditing results are used to update user trust levels based on a trust metric. We propose a solution relying on hash-chain based authenticators that ensures integrity of logs and user accountability. We provide algorithms for constructing authenticators and verifying logs and prove their correctness. A set of experimental results shows the feasibility of the C-PPC model

Les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs) permettent le partage de différents types de données entre les véhicules, de manière collaborative. Dans cette thèse, nous nous sommes tout particulièrement intéressés aux applications de sûreté et de sécurité routière, dédiées à l'échange des informations sur l'état de l'environnement routier. Les contraintes de ces applications en termes de qualité de services sont des plus rigoureuses, car l'acheminent de leurs données doit être exhaustif et ne souffrir d'aucun retard pour assurer une information utile et en temps opportun au profit de tous les usagers concernés. Cet acheminement doit faire face aux difficultés induites par la dispersion et la forte mobilité des véhicules, l'absence ou l'insuffisance d'infrastructure, la densité variable du réseau, la surcharge en informations à envoyer et l'étendue des zones géographiques à couvrir. En effet, la problématique de diffusion des données dans les VANETs s'avère non-triviale et de nombreux verrous scientifiques doivent être levés pour permettre un support efficace, collaboratif et fiable pour les applications de sûreté et de sécurité routière.Plus précisément, nous aborderons la problématique de la dissémination collaborative en se posant trois questions : “comment disséminer les données ? À quel moment le faire ? Mais aussi quoi disséminer et comment inciter à le faire ? ” Nous avons apporté des réponses à travers les trois contributions de cette thèse. La première consiste à proposer une stratégie de dissémination efficace, qui soit adaptée à l'importance de l'information échangée et à sa durée de vie, permettant ainsi d'éviter un processus de diffusion intensif. Celui-ci est inapproprié dans ce cas de figure, car il génère de la congestion et beaucoup de redondance. Une étude de performances par simulation est réalisée, laquelle montre une diminution de 90% du taux de messages redondants par rapport au cas de la diffusion par inondation. Afin d'améliorer plus encore les performances du processus de diffusion des messages de sûreté, nous proposons, dans un second temps, un ordonnanceur pour l'accès au canal de communication qui a pour objectif de réduire le nombre de collisions dues aux synchronisations afférentes à l'utilisation du multi-canal dans le standard IEEE 802.11p/1609.4 et donc élever le taux de réception des données. Nous basons notre proposition sur la théorie de l'arrêt optimal, qui décide du moment opportun pour l'envoi d'une information en conciliant occupation du canal, efficacité de l'envoi et délai d'ajournement toléré par une information. Dans notre cas, la théorie de l'arrêt optimal est formulée par un processus de décision Markovien (MDP). Nous montrons ainsi par simulation une amélioration substantielle du taux de réception (de 25%) et une diminution importante des pertes (de 47%).Après s'être intéressé à l'aspect quantitatif des performances du réseau, nous nous intéresserons ensuite à l'amélioration de la fiabilité du processus de diffusion. Cette fiabilité est obtenue grâce à l'incitation des véhicules à la coopération et à l'exclusion des véhicules malicieux de celui-ci. Ceci est réalisé au travers de la proposition d'un modèle de confiance, inspiré des jeux de signaux. Le modèle crée une situation d'équilibre, tel que les différentes parties le composant ne soient pas tentées de le contourner, ainsi découle une auto-sélection des véhicules, laquelle est rapide et peu coûteuse. À notre connaissance, notre modèle est le seul à s'attaquer aux effets néfastes des deux types de véhicules, malicieux et égoïstes, en même temps. Comme précédemment, nous évaluons les performances de notre solution au travers d'une modélisation par une chaîne de Markov et divers jeux de simulation. Ceci a permis de montrer que 100% des véhicules malicieux sont exclus, avec le maintien d'un taux de coopération élevé dans le réseau, soit une amélioration de 42% / Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) allow sharing different kinds of data between vehicles in a collaborative way. In this thesis, we are particularly interested in road safety applications, designed for the exchange of information on road traffic and conditions. This kind of applications have strict Quality of Service (QoS) requirements, as data must be routed thoroughly and without any delays so for assuring the timely delivery of useful information to the drivers. In this context, data routing must face several issues raised by the high mobility and dispersion of vehicles, inadequate or completely lacking infrastructure, a variable network density, network saturation due to the large of information to deliver, and the size of the geographical areas to cover. Indeed, the problem of data dissemination in VANETs is non-trivial, and several research challenges must be solved in order to provide an efficient, collaborative, and reliable support for road safety applications. Specifically, we will address the problem of collaborative data dissemination through the following three questions: “How to perform data dissemination?”, “When should we do it?”, and “What must be disseminated?” We have provided answers to these questions through the three contributions of this thesis. Our first contribution is an efficient dissemination strategy, specifically tailored to the importance of the exchanged information as well as its lifespan, which is able to avoid the intensive dissemination process that generates network congestion and data redundancy. We confirm our statements and validate the performance of our solution by modeling it using a discrete-time Markov chain, which demonstrates the number of necessary retransmissions for all concerned vehicles to receive information. Moreover, we performed extensive simulations that show a reduction of up to 90% of redundant messages with respect to message flooding dissemination strategies. Next, in order to further improve the road safety message dissemination process, we propose a communications channel access scheduler, which aims at reducing the number of collisions caused by IEEE 802.11p/1609.4 multi-channel synchronizations, and thus improving the data reception rate. We base our solution on the optimal stopping theory, which chooses the right moment to send information by balancing the channel occupancy rate, the data delivery efficiency, and the maximum deferment delay tolerated by the information. To this end, we formulate the optimal stopping theory through a Markov decision process (MDP). We show through simulation-based evaluations an improvement of the reception rate of up to 25% and a reduction of up to 47% of message losses. Finally, after being interested in the quantitative aspect of network performance, we centered our efforts on improving the reliability of the dissemination process, which is obtained by motivating vehicles to cooperate and evicting malicious vehicles from the process. To this end, we propose a trust model inspired on signaling games, which are a type of dynamic Bayesian games. Through the use of our model, equilibrium is achieved, thus resulting in a fast and low-cost vehicle self-selection process. We define the parameters of our trust model through a discrete-time Markov chain model. To the best of our knowledge, our solution is the only existing solution that tackles the negative effects introduced by the presence of both malicious and selfish vehicles in a VANET. We evaluated the performance of our solution by modeling it using a Markov chain, and a set of simulations. Our results show that up to 100% of malicious vehicles are evicted while keeping a high cooperation rate, thus achieving an improvement of 42% when compared to other similar solutions

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes de découverte, de sélection et de composition de services. L'objectif est de satisfaire une requête complexe d'un demandeur de services. Pour ce faire, nous proposons une approche multi-agents fondée sur la confiance et les réseaux sociaux. Nous définissions un modèle de confiance en tant que concept compositionnel formé de quatre composantes: une composante sociale, une composante d'expertise, une composante de recommandation et une composante de coopération. La composante sociale juge s'il est intéressant de suivre un fournisseur avant d'utiliser ses services. La composante d'expertise estime si un service se comporte bien et comme prévu. La composante de recommandation vérifie si un agent est pertinent ou pas et si l'on peut compter sur ses recommandations. La composante de coopération permet aux agents de décider avec qui interagir dans une composition de services. Nous proposons un algorithme distribué pour la découverte de services utilisant la confiance entre les agents ainsi que les systèmes de références dans les réseaux sociaux. Nous développons également une nouvelle méthode s'appuyant sur un modèle probabiliste pour inférer la confiance entre les agents non adjacents tout en tenant compte des rôles des agents intermédiaires. Finalement, nous présentons un processus original de formation de coalitions qui est incrémental, dynamique et recouvrant pour une composition de services dans les réseaux sociaux. Les résultats expérimentaux montrent que nos approches multi-agents sont efficaces, plus performants que les approches similaires existantes et peuvent offrir des résultats plus dignes de confiance à faible coût de communications. / This thesis deals with service discovery, selection and composition problems. The aim is to fulfill a complex requester query. To do that, we propose a multi-agent approach based on trust and social networks. We define a trust model as a compositional concept that includes social, expert, recommender and cooperation-based component. The social-based component judges whether or not the provider is worthwhile pursuing before using his services. The expert-based component estimates whether or not the service behaves well and as expected. The recommender-based component checks whether or not an agent is reliable and if we can rely on its recommendations. The cooperation-based component allows agents to decide with whom to interact in a service composition. We propose a distributed algorithm for service discovery using trust between agents and referral systems in social networks. We also develop a new method based on a probabilistic model to infer trust between non adjacent agents while taking into account roles of intermediate agents. Finally, we present an original coalition formation process which is incremental, dynamic and overlapping for service composition in social networks. %In particular, our coalition formation process engaging self-interested agents is incremental, dynamic and overlapping. Experimental results show that our multi-agents approaches are efficient, outperforms existing similar ones and can deliver more trustworthy results at low cost of communications.

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Le routage et la gestion des clés sont les plus grands défis dans les réseaux de véhicules. Un comportement de routage inapproprié peut affecter l’efficacité des communications et affecter la livraison des applications liées à la sécurité. D’autre part, la gestion des clés, en particulier en raison de l’utilisation de la gestion des certificats PKI, peut entraîner une latence élevée, ce qui peut ne pas convenir à de nombreuses applications critiques. Pour cette raison, nous proposons deux modèles de confiance pour aider le protocole de routage à sélectionner un chemin de bout en bout sécurisé pour le transfert. Le premier modèle se concentre sur la détection de noeuds égoïstes, y compris les attaques basées sur la réputation, conçues pour compromettre la «vraie» réputation d’un noeud. Le second modèle est destiné à détecter les redirecteurs qui modifient le contenu d’un paquet avant la retransmission. Dans la gestion des clés, nous avons développé un système de gestion des clés d’authentification et de sécurité (SA-KMP) qui utilise une cryptographie symétrique pour protéger la communication, y compris l’élimination des certificats pendant la communication pour réduire les retards liés à l’infrastructure PKI. / Routing and key management are the biggest challenges in vehicular networks. Inappropriate routing behaviour may affect the effectiveness of communications and affect the delivery of safety-related applications. On the other hand, key management, especially due to the use of PKI certificate management, can lead to high latency, which may not be suitable for many time-critical applications. For this reason, we propose two trust models to assist the routing protocol in selecting a secure end-to-end path for forwarding. The first model focusses on detecting selfish nodes, including reputation-based attacks, designed to compromise the “true” reputation of a node. The second model is intended to detect forwarders that modify the contents of a packet before retransmission. In key management, we have developed a Secure and Authentication Key Management Protocol (SA-KMP) scheme that uses symmetric cryptography to protect communication, including eliminating certificates during communication to reduce PKI-related delays.