The capability to easily find useful services (software applications, software components, scientific computations) becomes increasingly critical in several fields. Current approaches for services retrieval are mostly limited to the matching of their inputs/outputs possibly enhanced with some ontological knowledge. Recent works have demonstrated that this approach is not sufficient to discover relevant components. In this dissertation we argue that, in many situations, the service discovery should be based on the specification of service behavior. The idea behind it, is to develop matching techniques that operate on behavior models and allow delivery of partial matches and evaluation of semantic distance between these matches and the user requirements. Consequently, even if a service satisfying exactly the user requirements does not exist, the most similar ones will be retrieved and proposed for reuse by extension or modification. To do so, we reduce the problem of behavioral matching to a graph matching problem and we adapt existing algorithms for this purpose. <br /><br />Motivated by these concerns, we developed the WS-BeM platform for ranking web services based on behavior matchmaking, which takes as input two WSCL or BPEL protocols and evaluates the semantic distance between them. The prototype is also available as a web service. Furthermore, an application is described concerning the tool for evaluating the effectiveness of the behavioral matchmaking method.

Description d'un outil d'aide à la conception et à la vérification de systèmes communicants qui est basé sur le calcul CCS de Milner.

Cette thèse étudie différents aspects de la réalisabilité classique due à Jean-Louis Krivine. Celle-ci permet de mettre en oeuvre l'isomorphisme de Curry-Howard: on peut ainsi associer un programme à chaque démonstration mathématique, et considérer chaque théorème comme une spécification. Dans un premier temps, on rappelle le formalisme de la réalisabilité classique ainsi que certains de ses résultats fondamentaux. On s'attache ensuite à l'analyse des contenus opérationnels obtenus suivant deux méthodes différentes d'étude des entiers des modèles de la réalisabilité. Dans un second temps, on rappelle la notion de jeu qui peut être associée à chaque formule du premier ordre dans ce cadre. Ces jeux permettent d'établir une correspondance entre les formules valides du calcul des prédicats et les protocoles de la couche transport des réseaux, que l'on peut spécifier de manière claire et précise par ce biais. La dernière partie est consacrée à l'étude de l'axiome du choix dépendant. On montre que la méthode développée pour le réaliser s'adapte à une expression simple de celui-ci au niveau des individus d'un modèle. On utilise enfin l'instruction associée pour réaliser un cas particulier du théorème de Herbrand. Le terme obtenu effectue une opération très générale, qui peut être interprétée dans le cadre des protocoles réseaux.

Les protocoles cryptographiques jouent un rôle majeur dans les applications ou l'intégrité des données, la confidentialité, l'authenticité et autres propriétés sont essentielles. Ils sont utilisés par exemple dans le commerce électronique, la téléphonie mobile, le vote électronique. Dans la première partie de la thèse nous montrons que le problème d'atteignabilité pour des protocoles cryptographiques temporisés bornés est décidable est NP-complet. Notre procédure se base sur une logique de Hoare complète pour des protocoles cryptographiques bornés et un langage de propriétés très expressif. Dans la deuxième partie, en utilisant des techniques d'interprétation abstraite, nous appliquons cette méthode pour vérifier des propriétés de secret pour les protocoles cryptographiques dans un modèle général. Nous traitons un nombre non borné de sessions, de participants et de nonces ainsi que des messages de taille arbitraire. Nous proposons un algorithme qui calcule un invariant inductif en utilisant des patterns comme représentation symbolique. Cette méthode a été implanté dans l'outil Hermes et validée sur plusieurs études de cas.

L'utilisation des méthodes formelles pour la conception de protocoles de télécommunication est désormais reconnue comme la seule approche en mesure de garantir leur bon fonctionnement avant la mise en service. Cependant, la complexité toujours croissante ainsi que les contraintes de fiabilité et de sûreté de plus en plus sévères nécessitent l'extension des formalismes de description et l'amélioration continue des méthodes et des techniques de validation. Cette thèse définit une représentation intermédiaire nommé IF pour la description de protocoles. IF est construit à base d'automates temporisés communicants à échéances. Les échéances permettent la modélisation explicite de l'urgence des actions et sont un moyen très fin pour décrire l'évolution temporelle d'un système. Les automates communiquent soit de manière asynchrone, par files d'attente, soit de manière synchrone par rendez-vous. La sémantique opérationnelle de IF est formellement définie et des techniques de simulation efficaces sont proposées. De plus, ayant une structure statique, IF permet l'application intensive des techniques d'analyse statique, comme par exemple celles issues du domaine de l'optimisation de code. Certains informations calculées de cette manière peuvent améliorer considérablement les performances de la validation automatique. Une plate-forme ouverte de validation a été mise en place autour de IF. Elle intègre un grand nombre d'outils autant académiques que industriels et couvre la plupart des techniques actuellement employées pour la vérification et le test des protocoles. Cette plate-forme a été utilisée avec beaucoup de succès sur des protocoles de communication réels, comme par exemple SSCOP ou STARI.

Dans le cadre de la télécommunication, les entreprises développent des protocoles gérant le transfert de données entre machines. Ces protocoles fonctionnent sur le principe d'envoi de messages entre deux parties par l'intermédiaire de canaux non fiables. Pour s'assurer que tous les messages ont bien été reçus, les techniques employées consistent à réémettre les messages perdus et/ou à attendre un laps de temps déterminé avant de conclure à l'échec de la transmission. De plus, les systèmes sont souvent modélisés en fonction de paramètres. Nous avons travaillé sur un modèle mathématique permettant la vérification de spécifications (comportements attendus des systèmes) pour des protocoles manipulant à la fois des compteurs, des files d'attente ou des horloges, ainsi que des paramètres. Le but de l'analyse est de calculer l'ensemble des comportements possibles du système puis de vérifier qu'aucun d'eux ne viole une spécification attendue. Le problème ici est que cet ensemble est infini. En effet, un comportement est fonction des valeurs prises par les variables du système au cours de l'exécution et certaines sont définies sur un domaine infini. Il faut alors pouvoir représenter ces comportements de façon finie et aussi trouver des méthodes pour calculer en un temps fini un ensemble infini. Plus formellement, nous nous sommes placés dans le cadre de l'analyse automatique des systèmes (model-checking). La représentation choisie pour les modèles à compteurs et horloges paramétrés est une extension des matrices de bornes pour laquelle nous avons une méthode exacte d'accélération (calcul en un temps fini d'ensembles de comportements infinis). Du côté pratique, nous avons implanté ces méthodes dans un outil TReX qui est, à notre connaissance, le seul pouvant manipuler de manière exacte des compteurs, des horloges et des files d'attente. Nous avons pu vérifier des exemples conséquents tels que le protocole de retransmission bornée.

Avec l'évolution des machines parallèles, le besoin en protocole de tolérance aux fautes devient de plus en plus important. Les protocoles de tolérance aux fautes existants ne sont pas adaptés à ces architectures car soit ils forcent un redémarrage global (protocoles de sauvegarde de points de reprise coordonnés) soit ils forcent l'enregistrement de tous les messages (protocoles à enregistrement de messages). Nous avons étudié les caractéristiques des protocoles existants. Dans un premier temps, nous avons étudié le déterminisme des applications, étant donné que les protocoles existants supposent des exécutions non déterministes ou déterministes par morceaux. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés au modèle par échange de messages, et plus précisément aux applications MPI. Nous avons analysé 26 applications MPI et avons mis avant une nouvelle caractéristique appelée "déterminisme des émissions" qui correspond à la majorité des applications étudiées. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux schémas de communications des applications afin d'étudier l'existence des groupes de processus dans ces schémas. L'étude a montré que pour la plupart des applications, il est possible de créer des groupes de processus de façon à minimiser la taille des groupes et le volume des messages inter-groupe. A partir de là nous avons proposé deux protocoles de tolérance aux fautes. Le premier est un protocole de sauvegarde de points de reprise non coordonnés pour les applications à émissions déterministes qui évite l'effet domino en n'enregistrant qu'un sous ensemble des messages de l'application. Nous avons également adapté le protocole pour l'utiliser sur des groupes de processus. Par la suite, nous avons proposé HydEE, un protocole hiérarchique fondé sur le déterminisme des émissions et les groupes de processus. Il combine un protocole de sauvegarde de points de reprise coordonnés au sein des groupes à un protocole à enregistrement de messages entre les groupes.

Les contraintes de déductibilité ont été introduites pour vérifier les protocoles cryptographiques. Cette thèse présente une procédure de décision pour le problème de satisfaisabilité des systèmes généraux de contraintes de déductibilité. Deux cas sont envisagés: la théorie de Dolev-Yao standard et son extension par un opérateur associatif, commutatif, idempotent. Le résultat est utilisé pour résoudre le problème de l'orchestration automatique et distribué de services Web sécurisés. Comme seconde application nous proposons une procédure pour décider la sécurité d'un nombre fini de sessions de protocole en présence de plusieurs intrus qui ne communiquent pas. Nous montrons également comment il est possible de détecter certaines attaques par réécriture qui exploitent le format des messages en XML.

Ce travail est fondé sur l'étude de nouveaux outils de télémédecine ; l'accent est mis sur la création d'un système d'auscultation. Trois points ont été développés : - la conception d'une plateforme innovante pour un meilleur suivit du patient et des échanges simplifiés entre professionnels de santé. Le système d'auscultation proposé permet notamment de réaliser des enregistrements et visualisations d'auscultations antérieures, des télé-auscultations, des envois de données auscultatoires à un expert, de demander un second avis temps réel, d'apporter une aide pédagogique pour l'enseignement de l'auscultation. - l'étude et la réalisation d'un prototype de stéthoscope électronique. En effet, nos travaux ont mis en lumière la nécessité de disposer d'un outil de capture du son performant et adapté à une analyse automatique. Cet outil doit disposer de caractéristiques particulières en termes de courbe de réponse, de bande de fréquence, de filtrage... mais également d'ergonomie. - l'étude d'un format d'échange des données auscultatoires. Aujourd'hui, il n'existe pas de standard pour transmettre de telles données. Nous avons mis en lumière l'intérêt de permettre cet échange d'informations, défini la nature des données devant être transportées (son mais également données patient, médico-légales, sémiologie...) et le moyen de les transmettre.

Les systèmes de production manufacturiers sont une classe des systèmes à événements discrets. Leur taille nécessite de distribuer le logiciel de contrôle sur une architecture industrielle de plusieurs ordinateurs reliés en réseau. Dans ce contexte, il devient essentiel d'être capable d'évaluer l'impact d'une architecture réseau spécifique sur les services des systèmes manufacturiers en termes de la performance et la qualité. Les performances du réseau sous-jacent peuvent notamment nuire à la productivité du système. Dans la méthodologie traditionnelle proposée dans la littérature, cet aspect n'est pas pris en compte au niveau conception. Cependant, la modélisation de tels systèmes est importante pour vérifier certaines propriétés. Dans cette thèse, nous proposons une approche de modélisation par composants à l'aide des réseaux de Petri haut niveau pour la modélisation de certains protocoles de réseaux afin d'évaluer les systèmes manufacturiers comme étant des systèmes distribués. La sélection des réseaux de Petri est justifiée par leur pouvoir d'expression en ce qui concerne la modélisation des systèmes distribués et concurrents. L'approche par composants permet de diminuer la complexité de la modélisation et encourage la généricité, la modularité et la réutilisabilité des composants prêt-à-utiliser. Cela permet de construire facilement de nouveaux modèles et de réduire les coûts de développement de systèmes. En outre, cela peut aider à une meilleure gestion des services et des protocoles et à changer facilement/modifier un élément du système. Notre modélisation permet enfin d'évaluer ces systèmes par le biais de simulations centralisées