Yes / Cloud fault tolerance is an important issue in cloud computing platforms and applications. In the event of an unexpected system failure or malfunction, a robust fault-tolerant design may allow the cloud to continue functioning correctly possibly at a reduced level instead of failing completely. To ensure high availability of critical cloud services, the application execution and hardware performance, various fault tolerant techniques exist for building self-autonomous cloud systems. In comparison to current approaches, this paper proposes a more robust and reliable architecture using optimal checkpointing strategy to ensure high system availability and reduced system task service finish time. Using pass rates and virtualised mechanisms, the proposed Smart Failover Strategy (SFS) scheme uses components such as Cloud fault manager, Cloud controller, Cloud load balancer and a selection mechanism, providing fault tolerance via redundancy, optimized selection and checkpointing. In our approach, the Cloud fault manager repairs faults generated before the task time deadline is reached, blocking unrecoverable faulty nodes as well as their virtual nodes. This scheme is also able to remove temporary software faults from recoverable faulty nodes, thereby making them available for future request. We argue that the proposed SFS algorithm makes the system highly fault tolerant by considering forward and backward recovery using diverse software tools. Compared to existing approaches, preliminary experiment of the SFS algorithm indicate an increase in pass rates and a consequent decrease in failure rates, showing an overall good performance in task allocations. We present these results using experimental validation tools with comparison to other techniques, laying a foundation for a fully fault tolerant IaaS Cloud environment.

Des Réseaux de Capteurs Sans Fil (RdCSF) deviennent omniprésents et sont utilisés dans diverses applications domaines. Ils sont les pierres angulaires de l'émergence de l'Internet des Objets (IdO) paradigme. Déploiements traditionnels de réseaux de capteurs sont spécifiques à un domaine, avec des applications généralement incrustés dans le RdCSF, excluant la ré-utilisation de l'infrastructure par d'autres applications. Maintenant, avec l'avènement de l'IdO, cette approche est de moins en moins viable. Une solution possible réside dans le partage d'une même RdCSF par de plusieurs applications et services, y compris même les applications et services qui ne sont pas envisagées lors du déploiement de RdCSF. Deux principaux développements majeurs ont conduit à cette solution potentielle. Premièrement, comme les nœuds de RdCSF sont de plus en plus puissants, il devient de plus en plus pertinent de rechercher comment pourrait plusieurs applications partager les mêmes déploiements WSN. La deuxième évolution est le Cloud Computing paradigme qui promeut des ressources et de la rentabilité en appliquant le concept de virtualisation les ressources physiques disponibles. Grâce à ces développements de cette thèse fait les contributions suivantes. Tout d'abord, un vaste état de la revue d'art est présenté qui présente les principes de base de RdCSF la virtualisation et sa pertinence avec précaution motive les scénarios sélectionnés. Les travaux existants sont présentés en détail et évaluées de manière critique en utilisant un ensemble d'exigences provenant du scénario. Cette contribution améliore sensiblement les critiques actuelles sur l'état de l'art en termes de portée, de la motivation, de détails, et les questions de recherche futures. La deuxième contribution se compose de deux parties: la première partie est une nouvelle architecture de virtualization RdCSF multicouche permet l'approvisionnement de plusieurs applications et services au cours du même déploiement de RdCSF. Il est mis en œuvre et évaluée en utilisant un prototype basé sur un scénario de preuve de concept en utilisant le kit Java SunSpot. La deuxième partie de cette contribution est l'architecture étendue qui permet à l’infrastructure virtualisée RdCSF d'interagir avec un RdCSF Platform-as-a-Service (PaaS) à un niveau d'abstraction plus élevé. Grâce à ces améliorations RdCSF PaaS peut provisionner des applications et des services RdCSF aux utilisateurs finaux que Software-as-a-Service (SaaS). Les premiers résultats sont présentés sur la base de l'implantation de l'architecture améliorée en utilisant le kit Java SunSpot. La troisième contribution est une nouvelle architecture d'annotation de données pour les applications sémantiques dans les environnements virtualisés les RdCSF. Il permet en réseau annotation de données et utilise des superpositions étant la pierre angulaire. Nous utilisons la base ontologie de domaine indépendant d'annoter les données du capteur. Un prototype de preuve de concept, basé sur un scénario, est développé et mis en œuvre en utilisant Java SunSpot, Kits AdvanticSys et Google App Engine. La quatrième et dernière contribution est l'amélioration à l'annotation de données proposée l'architecture sur deux fronts. L'un est l'extension à l'architecture proposée pour soutenir la création d'ontologie, de la distribution et la gestion. Le deuxième front est une heuristique génétique basée algorithme utilisé pour la sélection de noeuds capables de stocker l'ontologie de base. L'extension de la gestion d'ontologie est mise en oeuvre et évaluée à l'aide d'un prototype de validation de principe à l'aide de Java kit SunSpot, tandis que les résultats de la simulation de l'algorithme sont présentés / Wireless Sensor Networks (WSNs) are becoming ubiquitous and are used in diverse applications domains. Traditional deployments of WSNs are domain-specific, with applications usually embedded in the WSN, precluding the re-use of the infrastructure by other applications. This can lead to redundant deployments. Now with the advent of IoT, this approach is less and less viable. A potential solution lies in the sharing of a same WSN by multiple applications and services, to allow resource- and cost-efficiency. In this dissertation, three architectural solutions are proposed for this purpose. The first solution consists of two parts: the first part is a novel multilayer WSN virtualization architecture that allows the provisioning of multiple applications and services over the same WSN deployment. The second part of this contribution is the extended architecture that allows virtualized WSN infrastructure to interact with a WSN Platform-as-a-Service (PaaS) at a higher level of abstraction. Both these solutions are implemented and evaluated using two scenario-based proof-of-concept prototypes using Java SunSpot kit. The second architectural solution is a novel data annotation architecture for the provisioning of semantic applications in virtualized WSNs. It is capable of providing in-network, distributed, real-time annotation of raw sensor data and uses overlays as the cornerstone. This architecture is implemented and evaluated using Java SunSpot, AdvanticSys kits and Google App Engine. The third architectural solution is the enhancement to the data annotation architecture on two fronts. One is a heuristic-based genetic algorithm used for the selection of capable nodes for storing the base ontology. The second front is the extension to the proposed architecture to support ontology creation, distribution and management. The simulation results of the algorithm are presented and the ontology management extension is implemented and evaluated using a proof-of-concept prototype using Java SunSpot kit. As another contribution, an extensive state-of-the-art review is presented that introduces the basics of WSN virtualization and motivates its pertinence with carefully selected scenarios. This contribution substantially improves current state-of-the-art reviews in terms of the scope, motivation, details, and future research issues

La virtualisation est une technologie dont la popularité ne cesse d’augmenter dans le monde de l’entreprise, et ce pour l’efficacité et la facilité de gestion qu’elle apporte. Cependant, le problème majeur de cette technologie est la sécurité. Dans cette thèse, nous proposons de renforcer la sécurité des systèmes virtualisés et nous introduisons de nouvelles approches pour répondre aux différents besoins en sécurité de cette technologie et aussi aux aspects liés à à son fonctionnement et son déploiement. Nous proposons une nouvelle architecture de supervision qui permet de contrôler la totalité de la plateforme virtualisée en temps réel. L’idée est de simuler une supervision décentralisée (plusieurs postes) sur un seul poste physique. Nous étudions les avantages et les limites de cette approche et nous montrons que cette solution est incapable de réagir é à un certain nombre d’attaques nouvelles. Comme remède, nous introduisons une nouvelle procédure qui permet de sécuriser les ressources critiques d’un système virtualisé pour s’assurer que des familles d’attaques ne peuvent être exécutées en ayant accès à ces ressources. Nous introduisons une variante de LTL avec de nouveaux opérateurs de passé et nous démontrons comment des politiques de sécurité formulées à l’aide de ce langage peuvent être facilement traduites en signatures d’attaques qui sont indispensables à la détection des intrusions dans le système. Nous analysons aussi l’impact d’une communication réseau non sécurisée entre machines virtuelles sur la sécurité globale du système virtualisé. Nous proposons un modèle d’une politique de sécurité multi-niveaux qui couvre la majorité des opérations liées au réseau et qui peuvent être exécutées par une machine virtuelle. Notre modèle couvre aussi des opérations de gestion de l’infrastructure virtualisée et étudie les contraintes de sécurité qui doivent être satisfaites. / Virtual machine technology is rapidly gaining acceptance as a fundamental building block in enterprise data centers. It is most known for improving efficiency and ease of management. However, the central issue of this technology is security. We propose in this thesis to enforce the security of virtualized systems and introduce new approaches that deal with different security aspects related not only to the technology itself but also to its deployment and maintenance. We first propose a new architecture that offers real-time supervision of a complete virtualized architecture. The idea is to implement decentralized supervision on one single physical host. We study the advantages and the limits of this architecture and show that it is unable to react according to some new stealthy attacks. As a remedy, we introduce a new procedure that permits to secure the sensitive resources of a virtualized system and make sure that families of attacks can not be run at all. We introduce a variant of the LTL language with new past operators and show how policies written in this language can be easily translated to attack signatures that we use to detect attacks on the system. We also analyse the impact that an insecure network communication between virtual machines can have on the global security of the virtualized system. We propose a multilevel security policy model that covers almost all the network operations that can be performed by a virtual machine. We also deal with some management operations and introduce the related constraints that must be satisfied when an operation is performed.

Les protocoles historiques d’Internet (TCP/IP) qui servaient à interconnecter les tous premiers ordinateurs ne sont plus adaptés à la diffusion massive de contenus qui en est fait aujourd’hui. De nouveaux protocoles réseau centrés sur les contenus (Information-Centric Networking) sont actuellement conçus pour optimiser ces échanges en pariant sur un changement de paradigme où les contenus, plutôt que les machines sont adressables à l’échelle d’Internet. Cependant, un tel changement ne peut se faire que progressivement et si tous les impératifs opérationnels sont assurés. Ainsi, cette thèse a pour objectif d’étudier et de lever les principaux verrous technologiques empêchant l’adoption du protocole NDN (Name Data Networking) par les opérateur en garantissant la sécurité, les performances, l’interopérabilité, la bonne gestion et le déploiement automatisé d’un réseau NDN. Dans un premier temps, nous évaluons les performances actuelles d’un réseau NDN à l’aide d’un outil de notre conception, ndnperf, et constatons le coût élevé pour un serveur utilisant ce protocole. Puis nous proposons un ensemble de solutions pour améliorer l’efficacité d’un serveur NDN pouvant être jusqu’à 6,4 fois plus efficient que les paramètres de base. Ensuite nous nous intéressons à la sécurité de NDN à travers l’évaluation de l’attaque par empoisonnement de contenus, connue pour être critique mais jamais caractérisée. Cette étude se base sur deux scénarios, en utilisant un serveur et un client pour effectuer la pollution, ou en exploitant une faille dans le traitement des paquets au niveau du routeur. Nous montrons ainsi la dangerosité de l’attaque et proposons une correction de la faille la permettant. Dans un troisième temps, nous cherchons à adapter le protocole HTTP pour qu’il puisse être transporté sur un réseau NDN à des fins d’interopérabilité. Pour ce faire, nous avons développé deux passerelles qui effectuent les conversions nécessaires pour qu’un contenu web puisse rentrer ou sortir d’un réseau NDN. Après avoir décrit notre solution, nous l’évaluons et l’améliorons afin de pouvoir bénéficier d’une fonctionnalité majeure de NDN, à savoir la mise en cache des contenus dans le réseau à hauteur de 61,3% lors de tests synthétiques et 25,1% lors de simulations de navigation avec plusieurs utilisateurs utilisant une loi Zipf de paramètre 1,5. Pour finir, nous proposons une architecture à base de microservices virtualisés et orchestrés pour le déploiement du protocole NDN en suivant le paradigme NFV (Network Function Virtualization). Les sept microservices présentés reprennent soit une fonction atomique du routeur, soit proposent un nouveau service spécifique. Ces fonctions peuvent ensuite être chaînées pour constituer un réseau optimisé. Cette architecture est orchestrée à l’aide d’un manager qui nous permet de pleinement tirer parti des avantages des microservices comme la mise à l’échelle des composants les plus lents ou encore le changement dynamique de topologie en cas d’attaque.Une telle architecture, associée aux contributions précédentes, permettrait un déploiement rapide du protocole NDN, notamment grâce à un développement facilité des fonctions, à l’exécution sur du matériel conventionnel, ou encore grâce à la flexibilité qu’offre ce type d’architecture. / Internet historical protocols (TCP/IP) that were used to interconnect the very first comput-ers are no longer suitable for the massive distribution of content that is now being made. New content-based network protocols (Information-Centric Networking) are currently being designed to optimize these exchanges by betting on a paradigm shift where content, rather than machines, are addressable across the Internet. However, such a change can only be made gradually and if all operational imperatives are met. Thus, this thesis aims to study and remove the main tech-nological obstacles preventing the adoption of the NDN (Name Data Networking) protocol by operators by guaranteeing the security, performance, interoperability, proper management and automated deployment of an NDN network. First, we evaluate the current performance of an NDN network thanks to a tool we made, named ndnperf, and observe the high cost for a provider delivering fresh content using this protocol. Then, we propose some optimizations to improve the efficiency of packet generation up to 6.4 times better than the default parameters. Afterwards, we focus on the security of the NDN protocol with the evaluation of the content poisoning attack, known as the second more critical attack on NDN, but never truly characterized. Our study is based on two scenarios, with the usage of a malicious user and content provider, or by exploiting a flaw we found in the packet processing flow of the NDN router. Thus, we show the danger of this kind of attacks and propose a software fix to prevent the most critical scenario. Thirdly, we are trying to adapt the HTTP protocol in a way so that it can be transported on an NDN network for interoperability purposes. To do this, we designed an adaptation protocol and developed two gateways that perform the necessary conversions so that web content can seamlessly enter or exit an NDN network. After describing our solution, we evaluate and improve it in order to make web content benefit from a major NDN feature, the in-network caching, and show up to 61.3% cache-hit ratio in synthetic tests and 25.1% in average for browsing simulations with multiple users using a Zipf law of parameter 1.5. Finally, we propose a virtualized and orchestrated microservice architecture for the deploy-ment of an NDN network following the Network Fonction Virtualization (NFV) paradigm. We developed seven microservices that represent either an atomic function of the NDN router or a new one for specific purposes. These functions can then be chained to constitute a full-fledged network. Our architecture is orchestrated with the help of a manager that allows it to take the full advantages of the microservices like scaling the bottleneck functions or dynamically change the topology for the current needs (an attack for example). Our architecture, associated with our other contributions on performance, security and in-teroperability, allows a better and more realistic deployment of NDN, especially with an easier development of new features, a network running on standard hardware, and the flexibility allowed by this kind of architecture.

Bien qu'Internet soit considéré comme le grand succès de ces dernières années, il est devenu une infrastructure critique à cause de l'absence de changements dans le réseau cœur et de la rigidité des équipements déployés. La mise en place et le déploiement des nouveaux services réseau sont devenus difficiles et coûteux. La virtualisation des réseaux a été présentée comme un nouveau paradigme pour palier aux problèmes de l’architecture actuelle de l'Internet. Dans ce travail de thèse, nous présentons la virtualisation des réseaux et les réseaux définis par logiciels (SDN) comme solution avec laquelle les fournisseurs de services peuvent offrir, au travers des réseaux virtuels (VN), des nouveaux services aux utilisateurs avec une meilleure qualité de service, tout en optimisant l'utilisation des ressources réseaux physiques. La première contribution consiste à démontrer le potentiel de SDN dans la gestion de la QoS dans le contexte d’un réseau domestique virtualisé. Nous proposons et implémentons le mécanisme ''FlowQoS'' qui peut être déployé par un fournisseur d’accès Internet au niveau de la boucle locale ou bien dans la passerelle domestique. Les mesures des performances montrent que cette solution permet de partager la bande passante entre plusieurs applications selon la configuration définie par l’utilisateur pour garantir la QoS pour chaque trafic actif. La seconde contribution est une modélisation, par la théorie des jeux, de l’interaction entre les fournisseurs de services et les fournisseurs de l’infrastructure pour le partage dynamique de l’infrastructure physique entre plusieurs VN avec différents besoins en QoS. Il s'agit d'un ensemble de jeux non-coopératifs pour modéliser la phase de négociation et celle de l’allocation dynamique des nœuds et des liens physiques pour chaque VN déployé. La troisième contribution porte sur une approche prédictive qui permet d’offrir un contrôle adaptatif de l’allocation de bande passante dans le but de réduire les délais des paquets d'un VN sur chaque lien physique. Ces deux dernières contributions offrent des modèles de partage dynamique des ressources d’une infrastructure physique tout en garantissant la QoS pour chaque VN / Internet has been successful in the recent years. The critical infrastructure of the internet has become stagnant due to the absence of changes in the core networks and stiffness of deployed equipment. It has become difficult and expensive to deploy new network services. Network virtualization is a new paradigm to overcome this problem. In this thesis, we present network virtualization and Software Defined Networking (SDN) as a solution that can be used by service providers. It enables them to provide new services to users through virtual networks (VNs) with better quality of service while optimizing the use of physical network resources. Firstly, we demonstrate the potential of SDN in the QoS management ofa virtualized home network (VN). We propose and implement ''FlowQoS'', a mechanism that can be deployed by an Internet Service Provider in the last-mile hop or in the home gateway. Performance measurements show that this solution can share bandwidth between applications according to user-defined configuration to guarantee QoS for each active traffic. The second contribution is modeling the interaction between service providers and infrastructure providers using game theoretic framework to offer dynamic sharing of physical infrastructure across multiple VN with different QoS requirements. We present a set of non-cooperative games to model the negotiation phase and the dynamic allocation of nodes and physical links for each deployed VN. Finally we focus on a predictive approach that allows an adaptive control of bandwidth allocation in order to reduce the packet delays for a given VN on each physical link. The last two contributions offer dynamic sharing models of physical infrastructure resources while guaranteeing the QoS for each VN

Avec la croissance exponentielle des demandes de service, les opérateurs ont déployé de nombreux équipements, et par conséquent, la gestion du réseau est devenue de plus en plus difficile et coûteuse. La virtualisation des fonctions réseau (NFV) a été proposée comme un nouveau paradigme pour réduire les coûts liés à l’acquisition et à la maintenance pour les réseaux de télécommunications. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons aux problèmes du chaînage des fonctions virtuelles (VNFs) qui combinent des décisions de localisation des VNFs et de routage des demandes. D'un point de vue d'optimisation, ce problème est une combinaison des problèmes de localisation (pour la partie d'installation des VNFs) et de conception de réseaux (pour la partie de routage). Ces deux problèmes ont été largement étudié dans la littérature. Cependant, leur combinaison représente des divers challenges en termes de modélisation et de résolution. Dans la première partie de cette thèse, nous considérons une version réaliste du problème du chaînage des VNFs (VNF-PR) afin de comprendre l'impact des différents aspects sur les coûts et les performances de gestion du réseau. Dans ce but, nous étendons le travail dans~\cite{Addis2015} en considérant des caractéristiques et des contraintes plus réalistes des infrastructures NFV et nous proposons un modèle de programmation linéaire et une heuristique mathématique pour le résoudre. Dans le but de mieux comprendre la structure du problème et ses propriétés, la deuxième partie de la thèse est orientée vers l'étude théorique du problème, où nous avons étudié une version compacte du problème du chaînage des VNFs. Nous fournissons des résultats sur la complexité de calcul sous divers cas de topologie et de capacité. Ensuite, nous proposons deux modèles et nous les testons sur un testbed avec plus de 100 instances différentes avec différents cas de capacité. Au final, nous abordons la scalabilité du problème en proposant des méthodes constructives et des méthodes heuristiques basées sur la programmation linéaire entière pour traiter efficacement des instances de taille grande (jusqu'à 60 nœuds et 1800 demandes). Nous montrons que les heuristiques proposées sont capables de résoudre efficacement des instances de taille moyenne (avec jusqu'à 30 nœuds et 1 000 demandes) de cas de capacité difficiles et de trouver de bonnes solutions pour les instances dures, où le modèle ne peut fournir aucune solution avec un temps de calcul limité. / Due to the exponential growth of service demands, telecommunication networks are populated with a large and increasing variety of proprietary hardware appliances, and this leads to an increase in the cost and the complexity of the network management. To overcome this issue, the NFV paradigm is proposed, which allows dynamically allocating the Virtual Network Functions (VNFs) and therefore obtaining flexible network services provision, thus reducing the capital and operating costs. In this thesis, we focus on the VNF Placement and Routing (VNF-PR) problem, which aims to find the location of the VNFs to allocate optimally resources to serve the demands. From an optimization point of view, the problem can be modeled as the combination of a facility location problem (for the VNF location and server dimensioning) and a network design problem (for the demands routing). Both problems are widely studied in the literature, but their combination represents, to the best of our knowledge, a new challenge. We start working on a realistic VNF-PR problem to understand the impact of different policies on the overall network management cost and performance. To this end, we extend the work in [1] by considering more realistic features and constraints of NFV infrastructures and we propose a linear programming model and a math-heuristic to solve it. In order to better understand the problem structure and its properties, in the second part of our work, we focus on the theoretical study of the problem by extracting a simplified, yet significant variant. We provide results on the computational complexity under different graph topology and capacity cases. Then, we propose two mathematical programming formulations and we test them on a common testbed with more than 100 different test instances under different capacity settings. Finally, we address the scalability issue by proposing ILP-based constructive methods and heuristics to efficiently deal with large size instances (with up to 60 nodes and 1800 demands). We show that our proposed heuristics can efficiently solve medium size instances (with up to 30 nodes and 1000 demands) of challenging capacity cases and provide feasible solutions for large size instances of the most difficult capacity cases, for which the models cannot find any solution even with a significant computational time.

Traditionnellement, dans le domaine avionique les logiciels utilisés à bord de l'avion sont totalement séparés des logiciels utilisés au dehors afin d'éviter toutes interaction qui pourrait corrompre les systèmes critiques à bord de l'avion. Cependant, les nouvelles générations d'avions exigent plus d'interactions avec le monde ouvert avec pour objectif de proposer des services étendu, générant ainsi un flux d'information potentiellement dan- gereux. Dans une précédente étude, nous avons proposé l'utilisation de la virtualisation pour assurer la sûreté de fonctionnement d'applications critiques assurant des communi- cations bidirectionnelles entre systèmes critiques et systèmes non sûr. Dans cette thèse nous proposons deux contributions. La première contribution propose une méthode de comparaison d'hyperviseur. Nous avons développé un banc de test permettant de mesurer les performances d'un système virtualisé. Dans cette étude, différentes configurations ont été expérimentées, d'un système sans OS à une architecture complète avec un hyperviseur et un OS s'exécutant dans une machine virtuelle. Plusieurs tests (processeur, mémoire et réseaux) ont été mesurés et collectés sur différents hyperviseurs. La seconde contribution met l'accent sur l'amélioration d'une architecture de sécurité existante. Un mécanisme de comparaison basé sur l'analyse des traces d'exécution est utilisé pour détecter les anomalies entre instances d'application exécutées sur diverse ma- chines virtuelles. Nous proposons de renforcer le mécanisme de comparaison à l'exécution par l'utilisation d'un modèle d'exécution issu d'une analyse statique du bytecode Java. Afin de valider notre approche, nous avons développé un prototype basé sur un cas d'étude identifié avec Airbus qui porte sur l'utilisation d'un ordinateur portable dédié à la maintenance.

Cette thèse s'intéresse aux architectures contenant des FPGAs reconfigurables dynamiquement et partiellement. Dans ces architectures, la complexité et la difficulté de portage des applications sont principalement dues aux connections étroites entre la gestion de la reconfiguration et le calcul lui-même. Nous proposons 1) un nouveau niveau d'abstraction, appelé gestionnaire de composants matériels (HCM) et 2) un mécanisme de communication scalable (SCM), qui permettent une séparation claire entre l'allocation d'une fonction matérielle et la procédure de reconfiguration. Cela réduit l'impact de la gestion de la reconfiguration dynamique sur le code de l'application, ce qui simplifie grandement l'utilisation des plateformes FPGA. Les application utilisant le HCM et le SCM peuvent aussi être portées de manière transparentes à des systèmes multi-FPGA et/ou multi-utilisateurs. L'implémentation de cette couche HCM et du mécanisme SCM sur des plateformes réalistes de prototypage virtuel démontre leur capacité à faciliter la gestion du FPGA tout en préservant les performances d'une gestion manuelle, et en garantissant la protection des fonctions matérielles. L'implémentation du HCM et du mécanisme SCM ainsi que leur environnement de simulation sont open-source dans l'espoir d'une réutilisation par la communauté.

Cette thèse traite de la préservation de l'intégrité des systèmes d'exploitation courants. L'objectif est de répondre aux menaces actuelles et futures que représentent les logiciels malveillants qui s'implantent dans le noyau de ces systèmes (comme les rootkits "noyau") ou du moins en altèrent l'intégrité (comme les rootkits "hyperviseur"). La première partie de ce document se focalise sur ces logiciels malveillants. Tout d'abord, les attaques logiques sur les systèmes informatiques sont présentées dans leur globalité. Ensuite est proposée une classification des actions malveillantes qui provoquent la perte de l'intégrité d'un noyau. Enfin, les résultats d'une étude sur les rootkits "noyau" sont donnés et la création d'un rootkit original est expliquée. La seconde partie s'intéresse à la protection des noyaux. Après une description de l'état de l'art, une approche originale est proposée, fondée sur le concept de préservation de contraintes. En premier lieu, les éléments essentiels sur lesquels reposent un noyau sont identifiés et les contraintes sur ces éléments, nécessaires à un fonctionnement correct du noyau, sont exposées. Un hyperviseur léger (Hytux) a été conçu pour empêcher la violation de ces contraintes en interceptant certaines des actions du noyau. Sa mise en oeuvre est décrite pour un noyau Linux 64 bits sur architecture x86 qui dispose des technologies Intel VT-x et VT-d.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le contexte général des réseaux logiciels, dits "Software-Defined Networking" (SDN). Ce paradigme récent est l'une des initiatives les plus notables pour rendre les réseaux actuels programmables ou, en d'autres termes, plus simple à configurer, à tester, à corriger et à faire évoluer. Dans un écosystème SDN, l'interface nord (Northbound API) est utilisée par l'administrateur réseaux pour définir ses politiques et programmer le plan de contrôle, elle représente donc un enjeu majeur. Idéalement, cette interface nord devrait permettre aux administrateurs de décrire, le plus simplement possible, des services réseaux et leurs interactions, plutôt que de spécifier comment et sur quels équipements physiques ils doivent être déployés. Des travaux existants montrent que cela peut être notamment réalisé grâce à des solutions de virtualisation de réseaux et des langages de programmation dédiés de haut niveau. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle interface nord qui, d'une part, exploiterait la virtualisation de réseau et, d'autre part, exposerait ses services sous la forme d'un langage de programmation dédié. Actuellement, plusieurs langages intégrant des solutions de virtualisation de réseau existent. Néanmoins, nous pensons que les modèles d'abstraction qu'ils utilisent pour construire des réseaux virtuels restent inappropriés pour assurer des critères de simplicité, modularité et flexibilité des topologies virtuelles et des programmes de contrôle. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau langage de contrôle de réseaux nommé AirNet. Ce dernier intègre un modèle d'abstraction dont la principale caractéristique est d'offrir une séparation nette entre les équipements de bordure (Edge) et de cœur de réseau (Fabric). Cette idée est bien connue et acceptée dans le domaine des architectures réseaux. L'originalité de notre contribution étant de faire remonter ce concept au niveau du plan de contrôle virtuel et non de le restreindre au seul plan physique. Ainsi, des frontières logiques entre les différents types de politiques existeront (fonctions de contrôle et de données vs. fonctions de transport), garantissant ainsi la modularité et la réutilisabilité de tout ou partie du programme de contrôle. De plus, dans l'approche proposée, la définition du réseau virtuel et des politiques peut être totalement dissociée de l'infrastructure physique cible, favorisant ainsi la portabilité des applications de contrôle. Une implémentation du langage AirNet a également été réalisée. Ce prototype inclut en particulier une bibliothèque des primitives et opérateurs du langage, ainsi qu'un hyperviseur qui assure la composition des politiques de contrôle sur un réseau virtuel, et leur transposition (mapping) sur l'infrastructure physique. Afin de s'appuyer sur des contrôleurs SDN existants, l'hyperviseur inclut des modules d'intégration des contrôleurs POX et RYU. Une validation expérimentale a été menée sur différents cas d'étude (filtrage, répartition de charge, authentification dynamique, limitation de bande passante, etc.) dont les résultats attestent de la faisabilité de la solution. Enfin, des mesures de performances ont montré que le surcoût apporté par cette nouvelle couche d'abstraction est parfaitement acceptable. / The work of this thesis falls within the general context of software-defined networking (SDN). This new paradigm is one of the most significant initiatives to enable networks programmability or, in other words, to make current networks easier to configure, test, debug and evolve. Within an SDN ecosystem, the Northbound interface is used by network administrators to define policies and to program the control plane, it thus represents a major challenge. Ideally, this northbound interface should allow administrators to describe, as simply as possible, network services and their interactions, rather than specifying how and on what physical device they need to be deployed. Current related works show that this can be partly achieved through virtualization solutions and high-level domain specific languages (DSL). The objective of this thesis is to propose a new Northbound interface which will, on the one hand, rely on network virtualization and, on the other hand, expose its services as a domain specific programming language. Currently, several languages that include network virtualization solutions exist. Nevertheless, we believe that the abstract models they are using to build virtual networks remain inadequate to ensure simplicity, modularity and flexibility of virtual topologies and control programs. In this context, we propose a new network control language named AirNet. Our language is built on top of an abstraction model whose main feature is to provide a clear separation between edge and core network devices. This concept is a well-known and accepted idea within the network designer community. The originality of our contribution is to lift up this concept at the virtual control plane, not limiting it solely at the physical plane. Thus, logical boundaries between different types of policies will exist (control and data functions vs. transport functions), ensuring modularity and reusability of the control program. Moreover, in the proposed approach, the definition of the virtual network and policies is totally dissociated from the target physical infrastructure, promoting the portability of control applications. An implementation of the AirNet language has also been done. This prototype includes in particular a library that implements the primitives and operators of the language, and a hypervisor that achieves the composition of the control policies on the virtual network, and their mapping on the physical infrastructure. In order to rely on existing SDN controllers, the hypervisor includes integration modules for the POX and RYU controllers. An experimental validation has been also conducted on different use cases (filtering, load balancing, dynamic authentication, bandwidth throttling, etc.), whose results demonstrate the feasibility of our solution. Finally, performance measurements have shown that the additional cost brought by this new abstraction layer is perfectly acceptable.