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Data stream processing and analytics (DSPA) applications are widely used to process the ever increasing amounts of data streams produced by highly geographically distributed data sources, such as fixed and mobile IoT devices, in order to extract valuable information in a timely manner for actuation. DSPA applications are typically deployed in the Cloud to benefit from practically unlimited computational resources on demand. However, such centralized and distant computing solutions may suffer from limited network bandwidth and high network delay. Additionally, data propagation to the Cloud may compromise the privacy of sensitive data. To effectively handle this volume of data streams, the emerging Edge/Fog computing paradigm is used as the middle-tier between the Cloud and the IoT devices to process data streams closer to their sources and to reduce the network resource usage and network delay to reach the Cloud. However, Edge/Fog computing comes with limited computational resource capacities and requires deciding which part of the DSPA application should be performed in the Edge/Fog layers while satisfying the application response time constraint for timely actuation. Furthermore, the computational and network resources across the Edge-Fog-Cloud architecture can be shareable among multiple DSPA (and other) applications, which calls for efficient resource usage. In this PhD research, we propose a new model for assessing the usage cost of resources across the Edge-Fog-Cloud architecture. Our model addresses both computational and network resources and enables dealing with the trade-offs that are inherent to their joint usage. It precisely characterizes the usage cost of resources by distinguishing between abundant and constrained resources as well as by considering their dynamic availability, hence covering both resources dedicated to a single DSPA application and shareable resources. We complement our system modeling with a response time model for DSPA applications that takes into account their windowing characteristics. Leveraging these models, we formulate the problem of scheduling streaming operators over a hierarchical Edge-Fog-Cloud resource architecture. Our target problem presents two distinctive features. First, it aims at jointly optimizing the resource usage cost for computational and network resources, while few existing approaches have taken computational resources into account in their optimization goals. More precisely, our aim is to schedule a DSPA application in a way that it uses available resources in the most efficient manner. This enables saving valuable resources for other DSPA (and non DSPA) applications that share the same resource architecture. Second, it is subject to a response time constraint, while few works have dealt with such a constraint; most approaches for scheduling time-critical (DSPA) applications include the response time in their optimization goals. To solve our formulated problem, we introduce several heuristic algorithms that deal with different versions of the problem: static resource-aware scheduling that each time calculates a new system deployment from the outset, time-aware and resource-aware scheduling, dynamic scheduling that takes into account the current deployment. Finally, we extensively and comparatively evaluate our algorithms with realistic simulations against several baselines that either we introduce or that originate / are inspired from the existing literature. Our results demonstrate that our solutions advance the current state of the art in scheduling DSPA applications.; Les applications de traitement et d'analyse des flux de données (TAFD) sont largement utilisées pour traiter les quantités toujours plus importantes de flux de données produites par des sources de données hautement distribuées géographiquement, telles que les dispositifs de l'internet des objets (IdO) fixes et mobiles, afin d'extraire des informations précieuses le plus rapidement possible pour une action satisfaisant une limite de temps de réponse. Les applications TAFD sont généralement déployées dans le Cloud pour bénéficier de ressources de calcul pratiquement illimitées à la demande. Cependant, ces solutions de calcul centralisées et distantes peuvent souffrir d'une bande passante réseau limitée et des retards de réseau élevé. De plus, la propagation des données dans le nuage peut compromettre la confidentialité des données sensibles. Pour traiter efficacement ce volume de flux de données, le paradigme émergent du Edge/Fog computing est utilisé comme niveau intermédiaire entre le Cloud et les dispositifs IdO pour traiter les flux de données plus près de leurs sources afin de réduire l'utilisation des ressources réseau et les retards dans le réseau pour atteindre le Cloud. Cependant, le paradigme Edge/Fog computing contient des ressources de calcul limitées, il est donc nécessaire de décider quelle partie de l'application TAFD doit être exécutée au niveau du Edge/Fog tout en satisfaisant à la contrainte de temps de réponse de l'application. De plus, les ressources de calcul et de réseau de l'architecture Edge-Fog-Cloud peuvent être partagées entre plusieurs applications de TAFD (ou autres), ce qui nécessite une utilisation efficiente de ces ressources. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau modèle pour évaluer le coût d'utilisation des ressources à travers l'architecture Edge-Fog-Cloud. Notre modèle concerne à la fois les ressources de calcul et de réseau et permet de traiter les compromis inhérents à leur utilisation conjointe. Ce modèle caractérise précisément le coût d'utilisation des ressources en distinguant les ressources abondantes des ressources contraintes et en considérant leur disponibilité dynamique, couvrant ainsi les ressources dédiées à une seule application de TAFD et les ressources partageables. Nous complétons notre modélisation du système par un modèle de temps de réponse pour les applications TAFD qui prend en compte leurs caractéristiques de fenêtrage. En s'appuyant sur ces modèles, nous formulons le problème de l'ordonnancement d'opérateurs continus, qui constituent une application de TAFD, sur une architecture hiérarchique de ressources Edge-Fog-Cloud. Notre problème cible présente deux différentes caractéristiques. Premièrement, il vise à optimiser conjointement le coût d'utilisation des ressources de calcul et de réseau, alors que peu d'approches existantes ont pris en compte les ressources de calcul dans leurs objectifs d'optimisation. Plus précisément, notre objectif est de déployer une application de TAFD de manière à ce qu'elle utilise les ressources disponibles de la manière la plus efficace possible. Cela permet d'économiser des ressources précieuses pour les autres applications de TAFD (ou d'autre type) qui partagent la même architecture de ressources. Deuxièmement, il est soumis à une contrainte de temps réponse, alors que peu de travaux ont traité d'une telle contrainte ; la plupart des approches d'ordonnancement des applications soumises au contrainte de temps de réponse incluent le temps de réponse dans leurs objectifs d'optimisation. Nous introduisons plusieurs algorithmes basés sur des heuristiques qui traitent différentes versions du problème : l'ordonnancement statique tenant compte que des ressources de calcul et réseau, l'ordonnancement statique tenant compte à la fois des ressources et de la contrainte de temps de réponse, et l'ordonnancement dynamique qui prend en compte le déploiement actuel de l'application et des ressources disponibles. Enfin, nous évaluons de [...]

Livrable L5 présentant les travaux du workpackage 5 du projet de recherche DYMOA+. L'objectif de la première partie de ce Work Package n°5 (WP5) est d'améliorer les critères de détection d'un incident pour un 2RM définis et utilisés dans le projet antérieur DYMOA. Les choix des variables et des seuils retenus pour ces critères semblent bien adaptés pour recueillir des évènements utiles pour le diagnostic d'infrastructure. En revanche ces critères s'avèrent moins efficaces pour différencier ces évènements d'incidents et surtout pour détecter les incidents "réels". Beaucoup trop de faux positifs sont enregistrés et de plus, des faux négatifs nous échappent certainement. Le but de ces travaux est donc d'améliorer ces critères ou d'en identifier de nouveaux, permettant si possible, de détecter des incidents "réels" et de les discerner des "fortes sollicitations". Pour cela il est probablement pertinent de combiner les variables et/ou de rajouter des notions de durée de dépassement de seuil. Une attention particulière est portée sur les variations de sollicitations, signes d'un effet de surprise, et annonciateurs de la présence d'une situation non souhaitée, plus proche de la définition d'un incident. Nous avons employé des méthodes utilisant des algorithmes d'apprentissage supervisé appliqués sur des jeux de données du projet DYMOA et d'autres données complémentaires acquises dans le cadre de ce projet DYMOA+. Ces méthodes donnent des résultats prometteurs qui restent à approfondir. La deuxième partie de ce WP5 présente l'exploitation complémentaire de données recueillies à la toute fin du projet DYMOA. Les données de conduite naturaliste de l'expérimentation DYMOA, acquises pendant une période de 18 mois avec 26 motos privées dans trois régions de France, ont été exploitées pour évaluer les niveaux de sollicitations réelles des 2RM. Il s'agissait plus particulièrement de données agrégées fournies pour l'ensemble des trajets, appelées « synthèses de parcours » et croisant les données accélérométriques et gyrométriques ainsi que les niveaux de vitesses. Cette étude vient compléter les résultats du livrable 3.3 de DYMOA, qui n'exploitait qu'une partie des données, concernant environ 3200 trajets. Sur 7500 trajets collectés, environ 6500 trajets ont pu être exploités pleinement, en correspondance avec les traces GPS qui permettent notamment de calculer les distances parcourues. La distance globale parcourue lors de ces trajets est d'environ 88000 km. Les résultats obtenus sur le jeu complet des données concernent en premier lieu les distributions globales, en temps passé, des accélérations longitudinale, latérale et verticale, et des vitesses de rotation tangage, roulis et lacet et de la vitesse, puis les valeurs extrêmes atteintes au moins une fois par les motocyclistes pour ces mêmes paramètres. La variabilité des comportements est ensuite illustrée allant d'une conduite souple à une conduite sportive. Les motocyclistes subissent rarement des niveaux élevés de sollicitations dynamiques. En accélération et décélération notamment, ils ne dépassent +-4 m/s² que 0,5% du temps. En ce qui concerne les virages, leur vitesse de roulis ne dépasse 20°/s que 0,8% du temps et leur vitesse de lacet que 2,1% du temps. Si l'on exclut le temps passé à l'arrêt ou à très faible vitesse (moins de 5 km/h), les motocyclistes passent 80 % de leur temps en dessous de 90 km/h et 3,2 % du temps au-dessus de 130 km/h, avec seulement 0,3 % du temps au-dessus de 150 km/h. Le comportement est très variable d'un motocycliste à l'autre, même sur les mêmes itinéraires. Ces données permettent de caractériser la dynamique des motos et de discriminer les différents comportements des motards.

Résolution de problèmes de recherche opérationnelle par l'approche des flots sur les variétés

Nowadays, computer networks are used in many fields and their breakdown can strongly impact our daily life. Assessing their security is a necessity to reduce the risk of compromise by an attacker. Nevertheless, the solutions proposed so far are rarely adapted to the high complexity of modern computer systems. They often rely on too much human work and the algorithms used don't scale well. Furthermore, the evolution of the system over time is rarely modeled and is therefore not considered in the evaluation of its security.In this thesis, we propose a new attack graph model built from a dynamic description of the system. We have shown through our experimentations that our model allows to identify more attack paths than a static attack graph model. We then proposed an attack simulation algorithm to approximate the chances of success of system compromise by a malicious actor.We also proved that our solution was able to analyze the security of complex systems. The worst-case time complexity was assessed for each algorithm used. Several tests were performed to measure their real performances. Finally, we applied our solution on an IT network composed of several thousand elements.Future work should be done to improve the performance of the attack graph generation algorithm in order to analyze increasingly complex systems. Solutions should also be found to facilitate the system modeling step which is still a difficult task to perform, especially by humans. Finally, the simulation algorithm could be improved to be more realistic and take into account the real capabilities of the attacker. It would also be interesting to assess the impact of the attacks on the organization and its business processes., De nos jours, les réseaux informatiques sont utilisés dans de nombreux domaines et leur défaillance peut avoir un fort impact sur notre vie quotidienne. L'évaluation de leur sécurité est une nécessité pour réduire le risque de compromission par un attaquant. Néanmoins, les solutions proposées jusqu'à présent sont rarement adaptées à la grande complexité des systèmes informatiques modernes. Elles reposent souvent sur un travail humain trop important et les algorithmes utilisés ne sont pas assez performants. De plus, l'évolution du système dans le temps est rarement modélisée et n'est donc pas prise en compte dans l'évaluation de sa sécurité. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau modèle de graphe d'attaque construit à partir d'une description dynamique du système. Nous avons mis en évidence à travers nos expériences que notre modèle permettait d'identifier davantage de chemins d'attaque qu'un modèle de graphe d'attaque statique. Nous avons ensuite proposé un algorithme de simulation d'attaques permettant d'approximer les chances de succès de compromission du système par un acteur malveillant. Nous avons également prouvé que notre solution était capable d'analyser la sécurité de systèmes complexes. La complexité en temps dans le pire des cas a été évaluée pour chaque algorithme utilisé et plusieurs tests ont été réalisés pour mesurer leurs performances réelles. Pour terminer, nous avons appliqué notre solution sur un réseau IT composé de plusieurs milliers d'éléments. De futurs travaux devraient être réalisés pour améliorer les performances de l'algorithme de génération des graphes d'attaque afin de permettre d'analyser des systèmes toujours plus complexes. Des solutions devraient également être trouvées pour faciliter l'étape de modélisation du système qui reste encore à ce jour une tâche difficile à réaliser, surtout par des humains. Enfin, l'algorithme de simulation pourrait être amélioré pour être plus réaliste et tenir compte des réelles capacités de l'attaquant. Il serait également intéressant d'évaluer l'impact des attaques au niveau de l'organisation et de ses processus métiers

During naturalistic driving studies on Powered Two-Wheelers (PTW), a lot of data is acquired and difficulties appear to analyze all of it. So it seems interesting to focus on incident detection to shorten the driving sequences to study. Furthermore, a lot of studies were conducted concerning accidents, hence the decision to focus on near-crashes. This work deals with the determination of the most adequate PTW's dynamics parameters and their thresholds level allowing incidents detection. More than 60 experimental tests were performed on track (braking, slaloms, avoidance manoeuvres...) and on road with an instrumented motorcycle. Data recorded were speed, accelerations, rotation speeds, steering angle, steering torque, lean angle, brake pressure and trajectory. The method consists to observe these parameters in parallel with the feeling of the rider when performing manoeuvres. For example, the rider was not considering engaging strongly the motorcycle capacities for the slalom at 30km/h, while the avoidance manoeuvre at the same speed was considered as an emergency manoeuver. Then, criteria and thresholds have been determined to highlight the suddenness of a manoeuvre and the urgency of a situation. For the longitudinal dynamics, the retained conditions are: Longitudinal Speed greater than 10 km/h and Longitudinal Acceleration, under braking only, less than -6m/s². Concerning lateral dynamics, two possible criteria were retained: norm of Rotation Speed vector (Roll+Yaw+Pitch) greater than 80°/s or norm of Rotation Acceleration vector (Roll+Yaw+Pitch) greater than 300°/s². These criteria were afterwards validated on road travels were the rider ensures not to be confronted to any emergency situation. This study allows determining the PTW dynamics parameters that make possible the incident or near-crashes detection. About 30 vehicles were then instrumented to collect a large amount of data on the use of dynamics capacities. In the future these data collection will permit to refine these thresholds values.