La convergence de récentes avancées technologiques permet l'émergence de nouveaux environnements informatiques pervasifs, dans lesquels des terminaux en réseaux coopèrent et communiquent de manière transparente pour les utilisateurs. Ces utilisateurs demandent des fonctionalités de plus en plus avancées de la part de ces terminaux. Etant données les limites intrinsèques des terminaux mobiles, ces fonctionalités, au lieu d'être directement implémentées dans les terminaux, sont appelées à être fournies par des fournisseurs de services situés à la périphérie du réseau. Ce derniers devient alors une source illimitée de services, et non plus seulement un medium de communication. Ces services, ou applications d'overlays, sont formés de plusieurs éléments applicatifs distribués qui coopèrent et communiquent entre eux via un réseau de recouvrement dynamique particulier, une association d'overlay. La Qualité de Service (QdS) perçue par les utilisateurs d'une application d'overlay dépend de la QdS existant au niveau des chemins de communications qui forment l'association d'overlay correspondante. Cette thèse montre qu'il est possible de fournir de la QdS à une application d'overlay en utilisant des chemins Internet alternatifs, résultant de la composition de chemins distincts. De plus, cette thèse montre également qu'il est possible de découvrir, sélectionner, et composer d'une manière distribuée ces chemins élémentaires, au sein d'une communauté comprenant un nombre important d'entités paires (telles que les précédents fournisseurs de services). Les principales contributions de cette thèse sont : i) une description et une analyse des caractéristiques de QdS de ces chemins alternatifs composés, ii) une architecture originale appelée SPAD (Super-Peer based Alternate path Discovery), qui permet la découverte et la sélection de manière distribuée de ces chemins alternatifs. SPAD est un système complètement décentralisé, qui peut être facilement et incrémentalement déployé sur l' Internet actuel. Il permet aux utilisateurs situés à la périphérie du réseau de découvrir et d'utiliser directement des chemins alternatifs.

La première partie de cette thèse est dédiée à l’état de l’art sur les réseaux pair-à-pair, la recherche d’information dans de tels réseaux et la problématique de la fouille des données dans le contexte pair-à-pair en se focalisant plus particulièrement sur les méthodes de regroupement (clustering) et les arbres de décision.La seconde partie traite des réseaux où les pairs disposent de leurs propres schémas de données. On y analyse plus particulièrement les fondements et le fonctionnement du système SenPeer. On propose alors une architecture supportant une organisation communautaire des réseaux pair-à-pairs sémantiques. Cela nous permet alors de construire des réseaux pair-à-pair sémantiques structurés en communautés appelés cSON (CommunitySemantic Overlay Network).Ce qui pose alors les questions concernant l’explicitation des communautés et leur exploitation pour améliorer les performances (temps de réponse, nombres de messages, précision et le rappel). Pour construire les communautés, nous étudions deux alternatives différentes : (1) Médiation sémantique : la construction des communautés se base sur les liens sémantiques entre les super-pairs et la confiance qu’ils ont les uns envers les autres et (2) Clustering : un algorithme de clustering basé sur l’analyse des requêtes traitées par les super-pairs est à la base de construction des communautés. Ensuite, nous proposons deux méthodes pour calculer des caractérisations des communautaires en se plaçant dans les deux champs de recherche suivants : (1) Data mining: on cherche à caractériser chaque communauté à l’aide d’une connaissance extraite des requêtes traitées par ses super-pairs d’une même communauté CK (Communauty Knowledge) et (2) Hypergraphes : A l’inverse de la méthode précédente, notre objectif maintenant est de caractériser collectivement les communautés. On formalise ce problème comme la recherche des MCS (minimal covering shortcuts) qui sont des raccourcis, entre les super pairs,minimaux couvrants toutes les communautés. Nous développons ensuite deux méthodes de routages de requêtes CK-rooting et MCS-rooting en utilisant respectivement la connaissance communautaire et les MCS afin d’identifier les super-pairs susceptibles de traiter une requête donnée.Dans la troisième partie, nous présentons le simulateur développé pour supporter l’approche cSON. Nous présentons alors les résultats empiriques résultant de simulations et qui montrent une amélioration significative des performances de l’approche basée uniquement sur la médiation sémantique. Cette partie se termine avec la description d’une application de recherche d’information basée sur le partage de documents scientifiques enrichis. / The first part of this thesis is dedicated to the state of the art on the peer-to-peer networks, the information retrieval in such networks, and the problematic of data mining in the peer-to-peer context more particularly on clustering methods and decision trees.The second part deals with networks where peers have their own data schemas. We examine more particularlythe fundamentals and functioning of the system “SenPeer”. Then, we propose an architecture supporting acommunity organization of semantic peer-to-peer networks. This allows us to build peer-to-peer semantic structured communities called cSON (Communauty Semantic Overlay Network).This raises many questions concerning the explanation of communities and their operating to improve performances (response time, number of messages, precision and recall). To build communities, we study two different alternatives: (1) Semantic Mediation: the building of communities is based on semantic links between super-peers and the confidence that they have between them and (2) Clustering: a clustering algorithm, based onthe analysis of queries processed by the super-peers, is the base of community building. Then, we propose twomethods to calculate the characterizations of communities in the two research fields: (1) Data mining: we try to characterize each community using knowledge extracted from applications processed by his super-peers of the same community CK (Community Knowledge) and (2) Hypergraphs: Unlike the previous method, our goal nowis to characterize the communities collectively. We formalize this problem as the research of the MCS (minimalcovering shortcuts) which are shortcuts between the super-peers, minimum shortcuts covering all communities.Then, we develop two methods of queries routing CK-rooting and MCS-rooting respectively using community knowledge and MCS to identify the super-peers may process a given query.In the third section, we present the simulator developed to support the cSON approach. We present the empirical results representing the simulations and which show a significant improvement of performance of the approachonly based on semantic mediation.This part ends with a description of an application of information retrieval based on sharing enriched scientific documents.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les schémas de routage locaux basés sur des coordonnées prises dans le plan hyperbolique ont attiré un intérêt croissant depuis quelques années. Cependant, les solutions proposées sont toutes appliquées à des réseaux au topologie aléatoire et au nombre de nœuds limités. Dans le même temps, plusieurs travaux se sont concentrés sur la création de modèle topologique basé sur les lois de la géométrie hyperbolique. Dans ce cas, Il est montré que les graphes ont des topologies semblables à Internet et qu'un routage local hyperbolique atteint une efficacité proche de la perfection. Cependant, ces graphes ne garantissent pas le taux de réussite du routage même si aucune panne ne se produit. Dans cette thèse, l'objectif est de construire un système passant à l'échelle pour la création de réseau recouvrant capable de fournir à ses membres un service d'adressage et de routage résilient dans un environnement dynamique. Ensuite, nous étudions de quelle manière les réseaux P2PTV pourraient supporter un nombre d'utilisateur croissant. Dans cette thèse, nous essayons de répondre à cette question en étudiant les facteurs d'efficacité et de passage à l'échelle dans un système de diffusion vidéo P2P typique. Au travers des données fournies par Zattoo, producteur de réseau P2PTV, nous réalisons des simulations dont les résultats montrent qu'il y a encore des obstacles à surmonter avant que les réseaux P2P de diffusion vidéo puissent dépendre uniquement de leurs utilisateurs. / Local routing schemes based on virtual coordinates taken from the hyperbolic plane have attracted considerable interest in recent years.However, solutions have been applied to ad-hoc and sensor networks having a random topology and a limited number of nodes. In other hand, some research has focused on the creation of network topology models based on hyperbolic geometric laws. In this case, it has been shown that these graphs have an Internet-like topology and that local hyperbolic routing achieves a near perfect efficiency. However, with these graphs, routing success is not guaranteed even if no failures happen. In this thesis, we aim at building a scalable system for creating overlay networks on top of the Internet that would provide reliable addressing and routing service to its members in a dynamic environment.Next, we investigate how well P2PTV networks would support a growing number of users. In this thesis, we try to address this question by studying scalability and efficiency factors in a typical P2P based live streaming network. Through the use of the data provided by Zattoo a production P2PTV network, we carry out simulations whose results show that there are still hurdles to overcome before P2P based live streaming could depend uniquely of their users.

Les systèmes complexes sont présents partout dans notre environnement : internet, réseaux de distribution d'électricité, réseaux de transport. Ces systèmes ont pour caractéristiques d'avoir un grand nombre d'entités autonomes, des structures dynamiques, des échelles de temps et d'espace différentes, ainsi que l'émergence de phénomènes. Ce travail de thèse se focalise sur la problématique du contrôle de tels systèmes. Il s'agit de déterminer, à partir d'une perception partielle de l'état du système, quelle(s) actions(s) effectuer pour éviter ou au contraire favoriser certains états globaux du système. Cette problématique pose plusieurs questions difficiles : pouvoir évaluer l'impact au niveau collectif d'actions appliqués au niveau individuel, modéliser la dynamique d'un système hétérogène (plusieurs comportements différents en interaction), évaluer la qualité des estimations issues de la modélisation de la dynamique du système. Nous proposons une architecture de contrôle selon une approche " equation-free ". Nous utilisons un modèle multi-agents pour évaluer l'impact global d'actions de contrôle locales avant d'appliquer la plus pertinente. Associée à cette architecture, une plateforme a été développée pour confronter ces idées à l'expérimentation dans le cadre d'un phénomène simulé de " free-riding " dans les réseaux d'échanges de fichiers pair à pair. Nous avons montré que cette approche permettait d'amener le système dans un état où une majorité de pairs partagent alors que les conditions initiales (sans intervention) feraient évoluer le système vers un état où aucun pair ne partage. Nous avons également expérimenté avec différentes configurations de l'architecture pour identifier les différents moyens d'améliorer ses performances / Complex systems are present everywhere in our environment: internet, electricity distribution networks, transport networks. This systems have as characteristics: a large number of autonomous entities, dynamic structures, different time and space scales and emergent phenomena. This thesis work is centered on the problem of control of such systems. The problem is defined as the need to determine, based on a partial perception of the system state, which actions to execute in order to avoid or favor certain global states of the system. This problem comprises several difficult questions: how to evaluate the impact at the global level of actions applied at a global level, how to model the dynamics of an heterogeneous system (different behaviors issue of different levels of interactions), how to evaluate the quality of the estimations issue of the modeling of the system dynamics. We propose a control architecture based on an ``equation-free'' approach. We use a multi-agent model to evaluate the global impact of local control actions before applying the most pertinent set of actions. Associated to our architecture, an experimental platform has been developed to confront the basic ideas or the architecture within the context of simulated ``free-riding'' phenomenon in peer to peer file exchange networks. We have demonstrated that our approach allows to drive the system to a state where most peers share files, despite given initial conditions that are supposed to drive the system to a state where no peer shares. We have also executed experiments with different configurations of the architecture to identify the different means to improve the performance of the architecture

Dans cette nouvelle ère du numérique, l'accès à l'information est entré désormais dans une autre dimension. Nous assistons à la dominance d'un modèle fondé sur les opportunités offertes par un accès mondialisé à l'Internet et à son application phare : le "World Wide Web". Les services se sont multipliés. Les terminaux se sont diversifiés. Les technologies de transport se sont améliorées. Les attentes se sont élevées. Dans cette spirale que nous nous abstenons de qualifier, les opérateurs se trouvent désormais confrontés à une croissance soutenue du trafic dans leurs réseaux, en grande partie due au transport de flux vidéo. Les fournisseurs de services sur Internet se trouvent aussi concernés par la problématique de la qualité de service dont dépend la satisfaction de leurs utilisateurs. Pour l'ensemble des acteurs, ces nouvelles tendances présentent à la fois des défis et des opportunités. Les défis se concentrent dans la problématique de gestion de la demande croissante du trafic tout en maintenant une qualité d'expérience appropriée pour les utilisateurs. Les opportunités proviendront de l'adéquation entre une demande croissante des services Web en termes de qualité de services et des ressources qui devront supporter la distribution de ces services. Il est crucial pour chaque acteur de bien se positionner dans la chaîne de valeur pour gérer cette adéquation. Le rôle que prendra le réseau support, simple ensemble de tuyaux surdimensionnés, ou bien réseau intelligent offrant des fonctions avancées de contrôle illustre parfaitement cet enjeu. Ces deux alternatives sont respectivement connues sous les termes "dumb-pipe" ou "smart network". Dans cette thèse, nous considérons une nouvelle approche, qui se veut simple, efficace et adaptée pour faire face à ces défis. Les opérateurs réseaux et les fournisseurs de services sont mutuellement gagnants dans l'amélioration du transport de données dans les réseaux tout en continuant à opérer leur propre infrastructure. Cette démarche coopérative est le point de départ de nos travaux qui visent à définir un cadre, une architecture et des techniques appropriées qui amèneront ces acteurs à collaborer en vue de gérer conjointement cette problématique. Cette collaboration est nécessaire car chaque acteur quoique prisonnier de ses contraintes peut les transformer en relations contractuelles dans un processus client fournisseur pour l'optimisation de la gestion du trafic. / In this new digital world, driven by the dominance of a model based on the opportunities offered by global access to the Internet and its killer app: the World Wide Web, access to information is becoming a matter of a good experience and responsiveness. We are witnessing the Web services are of increasing popularity. New types of terminals are proposed. Communications technologies are improved. Users expectations are becoming higher. In such a context, network operators are facing serious challenges arising from the management of a massive traffic growth, largely driven by the increasing amount of video streams while internet services providers are also concerned by the issue of providing an adequate quality of experience to their end-users. For both actors, these dual trends present both challenges and opportunities. The challenges arise from the issues of managing the growing demand for traffic while maintaining appropriate quality of experience for users. Opportunities come from a smart management of the increasing demands of Web services in terms of quality of services and of the resources that will support the delivery of these services. It is then crucial for each actor to be well-positioned in the value chain to take part in this process. The role that will be played by the networks, as a basic set of oversized pipes, or as an intelligent network providing advanced management facilities, perfectly illustrates this issue. These two alternatives are respectively known as the "dumb-pipe" or "smart networks". In this thesis, we consider a new approach, which is simple, effective and adapted to meet these challenges. Network operators and service providers can mutually benefit from improving the data delivery in the networks while continuing to fully control their infrastructures. This collaborative approach is the starting bloc of our work aiming at defining a framework, an architecture and appropriate procedures to bring these actors to work together to manage this problem. This collaboration is particularly necessary because each actor, though prisoner of its constraints and capacities, can turn them into a contractual relation with the other in a client-supplier process for the optimization of traffic management.

Ce rapport présente mes principaux résultats en trois axes de recherche depuis 1989 : les Bases de Données Géographiques, l'Intégration de Données et la prise en compte de la Sémantique dans les Systèmes Pair-a-pair (P2P). Une base de données géographiques est dédiée à la représentation, au stockage et à la récupération d'informations référencées dans l'espace. Les techniques traditionnelles de modélisation n'étaient pas adéquates pour le traitement de ces types de données. La difficulté vient du fait que la plupart des données sont validées en termes de leurs localisation dans l'espace, du temps et de leur disponibilité. Dans ce contexte, notre contribution a été la proposition d'un modèle de données géographiques orienté-objet, MGeo+, et son langage de requête, LinGeo. Nous avons aussi travaillé sur l'analyse des méthodes d'accès spatiales et sur la proposition d'un langage de requêtes visuel et son interface utilisateur. Les systèmes d'intégration de données sont des outils qui offrent un accès uniforme à des sources de données distribuées et hétérogènes. Cela est accompli en identifiant les hétérogénéités et en fournissant une vue unifiée sur les diverses sources. Les utilisateurs envoient leurs requêtes sur cette vue intégrée sans perdre du temps à naviguer sur le Web. Nous travaillons sur la spécification et l'implémentation d'un système d'intégration de données et, en particulier, sur les aspects d'évolution du schéma de médiation et de la qualité des schémas. Les schémas et les instances des sources de données hétérogènes, dynamiques et distribuées contiennent rarement des descriptions sémantiques explicites qui puissent être utilisées pour dériver le sens des éléments du schéma (entité, attributs et associations). L'information sémantique implicite doit être extraite pour clarifier la signification des éléments du schéma. Pour permettre cela, une ontologie du domaine fournira les informations des associations sémantiques entre les termes du vocabulaire partagé par les sources. Cependant, l'information sémantique a un rapport avec la compréhension des gens et est une tâche dépendante du contexte et qui nécessite une connaissance spécifique du domaine. Le concept de contexte peut être employé pour améliorer la prise de décision afin de résoudre l'hétérogénéité sémantique des processus d'intégration de données une fois qu'il aide à la compréhension sémantique du schéma des sources et de leurs contenus. Nous présentons notre proposition d'un modèle de contextes, d'un gestionnaire de contextes indépendant du domaine, d'une ontologie d'informations contextuelles pour l'intégration de données et d'une approche pour la prise en compte des aspects sémantiques dans les systèmes pair-a-pair (P2P).

Dans le domaine du Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO) la recherche sinterroge toujours sur les fondements à adopter lors du développement dapplications collaboratives, aussi dites collecticiels, capables de supporter et de répondre au mieux aux besoins des utilisateurs. Outre la multidisciplinarité associée à ce domaine, le fait que les activités collaboratives impliquent plusieurs personnes exprimant des besoins différents et souvent imprévisibles de travail en groupe imposent des fortes exigences en terme dévolutivité et flexibilité pour les applications collaboratives. Manque dun environnement collaboratif intégré assez ouvert, extensible et reconfigurable pour répondre à ces exigences, différentes applications collaboratives doivent être parallèlement employées pour réaliser de manière effective un travail en groupe. Bien quelles soient utilisées pour accomplir une tâche collaborative commune, ces applications sont exécutées de manière indépendante, sans profiter réellement les unes des autres. Lintégration de telles applications permettrait de les faire interagir de manière dynamique tout en combinant de manière contrôlée leurs fonctionnalités. Cette thèse a donc pour objectif de concevoir un nouvel environnement pour rendre possible lintégration de collecticiels existants tout en évitant de considérer des détails internes à ces systèmes. Cet environnement, que nous avons appelé LEICA (Loosely-coupled Environment for Integrating Collaborative Applications) définit une approche générale dintégration faiblement couplée qui sappuie sur la technologie des services Web, sur un système de notification dévénements, et sur des politiques de collaboration pour contrôler les interactions entre applications intégrées. Nous réalisons tout dabord une description informelle de lapproche générale dintégration, où les applications intégrées sont initialement contactées à travers leurs interfaces de services Web et interagissent par la suite en échan geant des notifications dévénements. Leurs interactions sont contrôlées par la politique de collaboration spécifiée pour une session de travail définissant comment lactivité collaborative supportée par une application est affectée par linformation reçue dune ou plusieurs autres applications. Nous spécifions de façon détaillée larchitecture de LEICA permettant de mettre en Suvre une telle approche dintégration. Nous proposons ensuite une méthode pour formaliser et valider cette architecture au moyen du profil UML/SDL et du module de simulation supportés par loutil TAU G2 de Telelogic. Un premier prototype de LEICA a été également implémenté et deux applications collaboratives se trouvent actuellement intégrée à lenvironnement. null null

Le travail effectué aborde la problématique des services de communication multipoints fiables à grande échelle. Dans ce contexte, la possibilité de déployer un tel service au moyen d'un satellite géostationnaire émettant en bande Ka est étudiée. L'emploi de la bande $Ka$ introduit cependant une grande variabilité de la qualité de réception au niveau des utilisateurs finals, rendant nécessaire l'utilisation d'un protocole de transport mettant en oeuvre des mécanismes spécifiques. Selon une fonction de coût définie, la comparaison des solutions basées sur IP Multicast classiquement utilisées montre que l'utilisation d'une approche hybride couplant l'utilisation des réseaux satellites et terrestres est avantageuse. Le principe de la proposition, nommée Hybrid Satellite Terrestrial Reliable Multicast, consiste ainsi à choisir, en fonction de la taille du groupe, le moyen de diffusion le plus rentable --- au vu d'une fonction de coût définie. Une description détaillée de la position inclut le comportement de la source et des récepteurs, et le format des messages échangés. Bien que le principe de cette approche soit simple, plusieurs points durs sont liés à la conception des mécanismes adéquats. Ces problèmes concernent notamment la gestion de la fiabilité (utilisation de code correcteur d'erreur ou FEC), l'estimation de taille de très grands groupes, et la reprise des erreurs par voie terrestre (utilisation de réseaux de pair-à-pairs). Ces mécanismes sont étudiés de manière unitaire afin de déterminer des configurations satisfaisantes, et pour détecter des problèmes de performances. Ces mécanismes étant définis, la proposition de transport a été globalement modélisée, de manière à obtenir une vérification fonctionnelle du service proposé. Le protocole a été décrit au moyen du profil UML temps réel TURTLE. Les résultats de validation ont été obtenus grâce à la chaîne d'outils TTool-RTL, et à CADP.

Le développement de l'internet a conduit à une grande augmentation de l'information disponible pour les utilisateurs. Ces utilisateurs veulent exprimer leur besoins de manière simple, par l'intermédiaire des requêtes, et ils veulent que ces requêtes soient évaluées sans se soucier où les données sont placées ou comment les requêtes sont évaluées. Le travail qui est présenté dans cette thèse contribue à l'objectif de la gestion du contenu du Web de manière déclarative et efficace et il est composé de deux parties. Dans le premier partie, nous présentons OptimAX, un optimiseur pour la langage Active XML qui est capable de reécrire un document Active XML donné dans un autre document équivalent dont l'évaluation sera plus efficace. OptimAX contribue à résoudre le problème d'optimisation des requêtes distribuées dans le cadre d'Active XML et nous présentons deux études de cas. Dans le deuxième partie, nous proposons une solution au problème de l'optimisation d'un point de vue différent. Nous optimisons des requêtes en utilisant un ensemble des requêtes pré-calculées (vues matérialisées). Nous avons développé une plateforme pair-à-pair, qui s'appelle ViP2P (views in peer-to-peer) qui permet aux utilisateurs de publier des documents XML et de spécifier des vues sur ces documents en utilisant une langage de motifs d'arbres. Quand un utilisateur pose une requête, le système essaiera de trouver des vues qui peuvent être combinées pour construire une réécriture équivalente à la requête. Nous avons fait des expérimentations en utilisant des ordinateurs des différents laboratoires en France et nous avons montré que notre plateforme passe à l'échelle jusqu'à plusieurs GB de données.