La richesse des réponses aux requêtes posées aux systèmes pair-à-pair de gestion de données (PDMS) dépend du nombre de mappings entre les ontologies des différents pairs. Augmenter ce nombre permet d'améliorer les réponses aux requêtes. C'est à ce problème que nous nous intéressons dans cette thèse. Il s'agit de découvrir des liens sémantiques entre les ontologies des différents pairs du système. Ce problème, connu sous le nom d'alignement d'ontologies, est spécifique dans les systèmes pair-à-pair, au sein desquels les ontologies ne sont pas a priori complètement connues, le nombre d'ontologies à aligner est très important et l'alignement doit s'opérer en l'absence de contrôle centralisé. Nous proposons des techniques semi-automatiques pour identifier : (1) des raccourcis de mappings correspondant à une composition de mappings existants et (2) des mappings nouveaux ne pouvant être inférés en l'état actuel du système. Ces techniques sont basées sur l'exploitation des mécanismes de raisonnement des PDMS et sur des critères de filtrage restreignant le nombre de couples d'éléments à aligner. Les raccourcis de mappings sont identifiés à partir de l'analyse de la trace des requêtes posées par les utilisateurs, mais également après application de critères estimant leur utilité. La découverte de nouveaux mappings consiste à identifier les éléments de l'ontologie d'un pair donné qui permettent d'identifier des mises en correspondance jugées intéressantes puis à sélectionner les éléments de pairs distants avec lesquels il est pertinent de les aligner. Les techniques d'alignement proposées sont soit des adaptations de techniques existantes soit des techniques innovantes tirant parti des spécificités de notre cadre de travail

Les systèmes pair-à-pair permettent de concevoir des systèmes de très grande taille à forte disponibilité, tout cela à faible coût. Au contraire des clients dans un système client-serveur, les pairs d'un réseau pair-à-pair jouent un rôle actif dans le fonctionnement du réseau et fournissent leur bande passante, leur puissance de calcul et leur capacité de stockage : la présence de pairs malveillants ou ne se conformant pas au comportement attendu peut rompre le service proposé. L'obtention de propriétés de sécurité dans un réseau pair-à-pair pose de nouveaux problèmes car, au contraire des systèmes actuels dans lesquels, le plus souvent, une autorité ponctuelle autorise ou non les opérations demandées, aucun pair ne doit avoir un rôle critique pour le système entier. La contribution principale de cette thèse est une autorité de certification distribuée qui permet la signature distribuée de certificats. Au contraire des autorités de certification centralisées actuellement utilisées, y compris dans des réseaux pair-à-pair, l'autorité que nous proposons est entièrement distribuée dans le réseau pair-à-pair et ce sont les pairs eux-mêmes qui prennent les décisions, par l'accord d'un pourcentage fixé d'entre eux. Nous présentons dans ce mémoire les mécanismes cryptographiques mis en œuvre ainsi que deux applications de cette autorité permettant de limiter l'attaque sybile et de nommer les utilisateurs de manière sécurisée.

Cette thèse porte sur la réplication de données dans les systèmes pair-à-pair (P2P). Elle est motivée par l'importance croissante des applications de collaboration répartie et leurs besoins spécifiques en termes de réplication de données, cohérence de données, passage à l'échelle, et haute disponibilité. En employant comme exemple un Wiki P2P, nous montrons que les besoins de réplication pour les applications collaborative sont : haut niveau d'autonomie, réplication multi-maître, détection et résolution de conflit basé sur sémantique, cohérence éventuelle parmi des répliques, hypothèses faibles de réseau, et indépendance des types de données. Bien que la réplication optimiste adresse la plupart de ces besoins, les solutions existantes sont peu applicables aux réseaux P2P puisqu'elles sont centralisées ou ne tiennent pas compte des limitations de réseau. D'autre part, les solutions existantes de réplication P2P ne répondent pas à toutes ces exigences simultanément. En particulier, aucune d'elles ne fournit la cohérence éventuelle parmi des répliques avec des hypothèses faibles de réseau. Cette thèse vise à fournir une solution de réconciliation fortement disponible et qui passe à l'échelle pour des applications de collaboration P2P en développant un protocole de réconciliation qui assure la cohérence éventuelle parmi des répliques et tient compte des coûts d'accès aux données. Cet objectif est accompli en cinq étapes. D'abord, nous présentons des solutions existantes pour la réplication optimiste et des stratégies de réplication P2P et nous analysons leurs avantages et inconvénients. Cette analyse nous permet d'identifier les fonctionnalités et les propriétés que notre solution doit fournir. Dans une deuxième étape, nous concevons un service de réplication pour le système APPA (en anglais, Atlas Peer-to-Peer Architecture). Troisièmement, nous élaborons un algorithme pour la réconciliation sémantique répartie appelée DSR, qui peut être exécuté dans différents environnements répartis (par ex. grappe, grille, ou P2P). Dans une quatrième étape, nous faisons évoluer DSR en protocole de réconciliation pour des réseaux P2P appelé P2P-reconciler. Finalement, la cinquième étape produit une nouvelle version de P2P-reconciler, appelée P2P-reconciler-TA, qui exploite les réseaux P2P conscients de leur topologie (en anglais, topology-aware) afin d'améliorer les performances de la réconciliation. Nous avons validé nos solutions et évalué leurs performances par l'expérimentation et la simulation. Les résultats ont montré que notre solution de réplication apporte haute disponibilité, excellent passage à l'échelle, avec des performances acceptables et surcharge limitée.

La société de l'information demande un accès efficace à un ensemble d'informations qui sont souvent hétérogènes et distribuées. Dans le but d'un partage efficace de cette information, plusieurs solutions techniques ont été proposées. L'infrastructure Pair-à-Pair (P2P) est un paradigme émergent et offrant de nouvelles opportunités pour la mise en place de systèmes distribués à grande échelle. D'autre part, le concept de base de données distribuée a été introduit dans le but d'organiser une collection multiple de bases de données logiquement liées et distribuées sur un réseau d'ordinateurs. Récemment, les systèmes P2P de gestion de données communément appelés PDMS (Peer Data Management System) ont vu le jour. Ils combinent les avantages des systèmes P2P avec ceux des bases de données distribuées. Dans le but de contribuer à la recherche sur la gestion de données dans un contexte P2P, nous proposons le PDMS SenPeer. SenPeer suit une topologie super-pair basée sur l'organisation des pairs en communautés sémantiques en fonction de leur thème d'intérêt. Pour faciliter l'échange de données entre pairs nous établissons des processus de découverte de correspondances sémantiques et de reformulation de requêtes en présence de plusieurs modèles de données. Ces correspondances sémantiques, en combinaison avec les schémas des pairs sont à la base d'une topologie sémantique au dessus du réseau physique et utilisée pour un routage efficace des requêtes. Les requêtes sont échangées à travers un format commun d'échange de requête et un processus d'optimisation distribué permet de choisir le meilleur plan d'exécution de la requête en fonction des caractéristiques du PDMS. Une validation expérimentale par la mise en place d'un simulateur permet d'affirmer l'utilité et la performance des techniques proposées.

Le but de cette thèse est de contribuer au développement des techniques de localisation et de description de données dans des environnements P2P. Au niveau de la couche application, nous nous concentrons sur l'exploitatoin des sémantiques qui peuvent être capturées à partir des données partagées. Ces sémantiques peuvent améliorer l'efficacité de recherche, ainsi que permettre des requêtes complexes. A cet effet, nous présentons une technique originale d'indexation de données dans les systèmes P2P qui se base sur les résumés linguistiques. Nos résumés sont des vues synthétiques et multidimensionnelles qui supportent la localisation des données pertinentes en se basant sur leur contenu. Plus intéressant, ils fournissent des représentations intelligibles de données, qui peuvent renvoyer des réponses approximatives à des requêtes d'utilisateur. Au niveau de la couche réseau P2P, nous nous concentrons sur l'exploitation des caractéristiques de la topologie, à savoir les caractéristiques de leur regroupement (clustering). Des informations sur le clustering du réseau P2P peuvent être utilisées pour réduire le trafic de réseau produit par le mécanisme de flooding. Ceci permet d'améliorer l'exécution des systèmes P2P, indépendamment de l'emploi des index de données à la couche application, puisque le mécanisme de flooding représente toujours un bloc constitutif fondamental des systèmes non structurés P2P. Dans cette thèse, nous présentons un bref état de l'art sur les systèmes P2P de partage de données P2P et nous nous concentrons sur l'évolution des systèmes simples de partages des fichiers vers des systèmes de gestion des données. En second lieu, nous proposons une solution pour la gestion des résumés de données dans des systèmes P2P. Nous définissons un modèle approprié et des techniques efficaces pour la création et la mise à jour des résumés. Nous discutons également le traitement des requêtes dans le cadre des résumés. Troisième- ment, nous proposons une technique de recherche basée sur clustering implémentée au dessus d'un protocole de custering selon la connectivité des noeuds. Nous nous concentrons sur la reduction des messages de re- quêtes redondants qui surchargent inutilement le système. Nous avons validé nos solutions par la simulation et les résultats montrent une bonne performance.

Dans une base de données répartie, la réplication de données peut servir à augmenter la fiabilité et la disponibilité de données ainsi que les performances d'accès. En général, l'unité de réplication (copie ou replique) est un table relationnelle (ou un fragment), un document ou un fichier. La réplication consiste alors en placer plusieurs copies sur différents noeuds distincts. Cela fournit une grande disponibilité de données. Si un noeud devient non opérationnel à la suite d'une panne par exemple, une autre copie est toujours accessible sur un autre noeud. La réplication permet aussi aussi de améliorer les performances d'accès en augmentant la localité des références. Lorsque le coût de communication est un facteur dominant, le placement d'une copie sur le noeud où il est le plus souvent accédé favorise les accès locaux et évite l'accès au réseau. Les avantages apportés par la réplication sont à comparer avec la complexité et les coûts supplémentaires de maintenance des copies qui doivent, en théorie rester identiques à tout moment. La mise à jour d'une copie doit être répercutée automatiquement sur toutes ses repliques. Le problème est compliqué par la présence de pannes de noeud ou réseau. Le compromis recherché entre performance d'accès en consultation et en mise à jour des données rend difficile le choix du niveau de réplication. Celui-ci est très dépendant de la charge de travail demandée par les applications. Face à ces défis dans mes travaux de recherche nous avons focalisé sur la gestion de la cohérence pour réplication asynchrone pour plusieurs contextes : entrepôts de données, grappes et applications collaboratives et en pair à pair (P2P). 1. Entrepôts de Données Dans les architectures proposes pour la gestion de entrepôts de données les configurations mono- maître sont souvent utilisés. Dans la réplication mono-maître, plusieurs types configurations acycliques dirigés sont possibles: diffusion, mono-consolidation multi-consolidation, triangulaire. La gestion de la cohérence se pose surtout pour certaines configurations comme dans la multi-consolidation et triangulaire et ses généralisations en combinant les configurations de base. 2. Grappes Les applications dans lesquelles sont utilisées les grappes sont typiquement des applications de lectures intensives, ce qui rend plus facile l'exploitation du parallélisme. Cependant, les grappes peuvent également être utilisées dans un nouveau modèle économique, les Fournisseurs de Services d'Applicatons ASP - Application Service Providers. Dans un contexte ASP, les applications et les bases de données des clients sont stockées chez le fournisseur et sont disponibles, typiquement depuis Internet, aussi efficacement que si elles étaient locales pour les clients. Pour améliorer les performances, les applications et les données peuvent être répliquées sur plusieurs noeuds. Ainsi, les clients peuvent être servis par n'importe quel noeud en fonction de la charge. Cet arrangement fournit également une haute disponibilité: dans le cas de la panne d'un noeud, d'autres noeuds peuvent effectuer le même travail. Le défie est de gérer la réplication multimaître totale et partiel en assurant la cohérence forte et toute en passant à l'échelle. 3 Applications Collaboratives en P2P Les systèmes P2P adoptent une approche complètement décentralisée au partage des ressources. En distribuant données et traitements sur tous les pairs du réseau, ils peuvent passer à très grande échelle sans recourir à des serveurs très puissants. La réplication de données dans les systèmes P2P devient un enjeu majeur pour les applications collaboratives, comme les forums de discussion, les calendriers partagés, ou les catalogues e-commerce, etc. En effet, les données partagées doivent pouvoir être mises à jour en parallèle par différents pairs. Les premiers systèmes P2P existants supposent que les données sont statiques et n'intègrent aucun mécanisme de gestion des mises à jour et de réplication. Une mise à jour d'une donnée par le pair qui la possède implique une nouvelle version non propagée à ceux répliquant cette donnée. Cela résulte en diverses versions sous le même identifiant et l'utilisateur accède à celle stockée par le pair qu'il contacte. Aucune forme de cohérence entre les répliques n'est alors garantie. Le défi est gérer la cohérence éventuelle face au dynamisme des pairs tout en passant à l'échelle.

Dans le domaine de l'Optimisation Combinatoire, la résolution de manière optimale de problèmes de grande taille par le biais d'algorithmes Branch-and-Bound requiert un nombre très élevé de ressources de calcul. De nos jours, de telles ressources sont accessibles grâce aux grilles de calcul, composées de grappes de clusters réparties sur différents sites géographiques. Ces environnements parallèles posent de nombreux défis scientifiques, notamment en termes de passage à l'échelle, de la prise en compte de l'hétérogénéité des ressources ainsi qu'en termes de tolérance aux pannes. La plupart des approaches existantes pour l'algorithme Branch-and-Bound parallèle sont basées sur une architecture de type Maître-Esclave, où un processus maître répartit les tâches à accomplir auprès de processus esclaves en charge de les traîter. L'utilisation d'une telle entité centrale constitue un obstacle majeur en ce qui concerne le passage à l'échelle. Dans cette thèse, nous proposons de relever ces défis ainsi que de surmonter cet obstacle grâce à une approche innovante et complètement distribuée, basée sur une architecture Pair-à-Pair (P2P). Celle-ci repose sur un seul type de processus (le pair), qui a pour mission d'explorer son propre ensemble de tâches, de le partager avec d'autres pairs et de diffuser l'information globale. Nous définissons des mécanismes adaptés en lien avec l'algorithme Branch-and-Bound, qui traitent de la répartition de la charge, de la diffusion de la meilleure solution trouvée et de la détection de la terminaison des calculs. En plus de multiples expérimentations sur le problème d'ordonnancement du Flow-Shop sur la grille de calcul Grid'5000, nous proposons une preuve formelle de la correction de notre approche. Par ailleurs, nous traîtons une problématique souvent ignorés dans les travaux relatifs au calcul P2P, qui est l'importance de la topologie du réseau P2P. Généralement, une topologie très simple est utilisée. Les résultats obtenus montrent que notre approche permet le déploiement de réseaux de calculs à de très grandes échelles, constitués potentiellement de centaines de milliers de coeurs de calcul. Notre dernière contribution consiste en une approche Pair-à-Pair tolérante aux pannes afin de prendre en compte la nature généralement très volatile des ressources de calcul. Les résultats obtenus prouvent la robustesse de l'approche dans des environnements à la fois réalistes et sujets à de nombreux dysfinctionnements

Cette thèse a pour objectif de faciliter le déploiement d'applications distribuées sur des grilles de calcul à grande échelle, en utilisant une infrastructure pair-à-pair (P2P) pour les grilles. De plus, cette thèse propose aussi une bibliothèque basée sur la technique << Elagage et Branchement >> (de l'anglais, Branch-and-Bound -- B&B) pour résoudre les problèmes d'optimisation combinatoire.<br /><br />Les modèles et infrastructures pour le P2P existant sont plutôt décevants : seulement des tâches indépendantes généralement sans communication entre les tâches, et des API de bas niveau. Cette thèse propose une infrastructure P2P qui partage des noeuds de calcul, afin de fournir des grilles à grande échelle. L'infrastructure est un réseau P2P non-structuré, auto-organisé, configurable et qui permet le déploiement d'applications communicantes.<br /><br />Les environnements P2P semblent être bien adaptés aux applications avec un faible ratio communication/computation, comme les algorithmes de recherche parallèle et plus particulièrement les algorithmes de B&B. En plus d'une infrastructure P2P, cette thèse propose une bibliothèque de B&B parallèle pour la grille. Cette bibliothèque aide les utilisateurs, en masquant toutes les difficultés liées à la distribution, à paralléliser leurs problèmes sur des grilles. La bibliothèque repose sur un modèle maître-travailleur hiérarchique et offre un système transparent de communication afin d'améliorer la vitesse de résolution.<br /><br />Nous avons tout d'abord implémenté notre infrastructure P2P au-dessus de l'intergicielle Java pour la grille, ProActive. Cette infrastructure P2P a été déployée comme grille de bureau de manière permanente, avec laquelle nous avons pu réaliser un record mondial de calcul en résolvant le problème des n-reines avec 25 reines. Ensuite, nous avons aussi implémenté avec ProActive notre bibliothèque pour le B&B. Nous montrons le passage à l'échelle et l'efficacité de la bibliothèque en déployant sur une grille de taille nationale (Grid'5000) une application qui résout le problème du << flow-shop >>. Pour finir, nous avons mixé Grid'5000 et notre grille de bureau pour expérimenter le déploiement à grande échelle des n-reines et du flow-shop.

Le déploiement sensible au contexte et la reconfiguration des applications dans les sessions collaboratives sont les processus permettant de gérer la distribution initiale et ultérieure des outils collaboratifs sur les nSuds des participants en prenant en compte diverses contraintes. Ces contraintes proviennent de la structure de la session, des environnements d'exécution et des relations entre les participants. La majorité des travaux liés au déploiement et à la reconfiguration proposent des solutions qui couvrent essentiellement les deux premiers points mais qui n'accordent pas beaucoup d'importance au dernier point. Ainsi, les applications déployées couvrent les besoins des utilisateurs et sont compatibles avec le contexte local mais l'interopérabilité avec les applications déjà déployées sur les nSuds des voisins n'est pas vérifiée. De plus, le contrôle du déploiement et la découverte des applications requises se fait de façon centralisée et nécessite l'intervention humaine. Nous proposons une approche de déploiement et de reconfiguration automatique basée sur un algorithme décentralisé qui s'exécute sur chaque nSud de déploiement. Cet algorithme utilise des modèles abstraits pour générer des configurations de déploiement valides permettant de respecter les diverses contraintes. Nous avons développé une plate-forme Pair-à-Pair offrant des modules génériques pour supporter cet algorithme. Enfin, nous avons réalisé des prototypes et nous avons mené des tests de performance afin d'évaluer expérimentalement notre approche.

During the past few years, pair-programming is a programming technique that has received an increasing amount of attention in the teaching of computer programming skills. Pair programming can briefly be described as a programming situation in which two persons sit at one computer and execute the task together. Although much research has been done on the advantages and disadvantages of pair programming, the assessment of computer skills acquired in pairs still remains a problem. The perception exists that pair assessment is not a reliable indicator of students' computer programming abilities. The purpose of the study was to determine whether (1) the results of programming skills assessed in pairs correlate with those of programming skills assessed individually, and (2) to investigate students' perceptions of pair and individual assessment. To reach these objectives, a literature study was performed to investigate pair programming as programming technique and the assessment of programming skills acquired in pairs. The empirical study has revealed that a positive relation exists between programming skills assessed in pairs and programming skills assessed individually. Furthermore, it was found that in general students' perceptions concerning pair assessment have changed positively. Based on the results arising from the empirical study, guidelines were suggested for the facilitation and assessment of pair programming skills. / Thesis (M.Ed.)--North-West University, Potchefstroom Campus, 2008.