CONTRIBUTIONS À LA RÉSILIENCE ET AU RESPECT DE LA VIE PRIVÉE DES SYSTÈMES MOBIQUITAIRES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2013

TOWARDS RESILIENT AND PRIVATE MOBIQUITOUS SYSTEMS

CONTRIBUTIONS À LA RÉSILIENCE ET AU RESPECT DE LA VIE PRIVÉE DES SYSTÈMES MOBIQUITAIRES

Résumé

The works presented in this dissertation are representative of my activities in the field of resilience and privacy for ubiquitous mobile systems. They are organized according to three research areas : the use of reflection for the construction of dependable architectures, resilient mobiquitous systems (architectures, algorithms and evaluation) and geo-privacy. The first research area concerns fault tolerance for distributed systems, from an architectural and language viewpoint. In this work, I have investigated the use of compile-time reflection to facilitate the implementation of fault tolerance mechanisms independently of the application. The use of reflection has been studied in the context of both theoretical work on multi-level reflexivity, and more practical work on the implementation of reflective off-the-shelf components in embedded software architectures. The second research area concerns fault tolerance in mobile systems. My angle of attack was to consider mobility as an asset and not as a potential difficulty. This approach led me to explore the concept of geographical communication groups : how to define a group of communicating entities according to their respective location or as a function of their proximity. Then, I proposed a cooperative backup service, where the participating nodes offer a p2p secure storage service that they can use to back up their critical data. This approach was also followed to provide a virtual black box service for cars. These works were treated from both algorithmic and architectural viewpoints, and also in terms of analytical and experimental dependability assessment. As part of my research on the resilience of mobiquitous systems, ethical issues were raised : how to exploit mobility data of individuals, while preserving their privacy ? This raised my interest in what can be called geo-privacy. This third area is now the major focus of my research, both in terms of attacks and protection. We propose a Markov mobility model as a compact, accurate, understandable and easily adaptable tool to represent the mobility of an individual. Based on this mobility model, we propose several attacks that target, e.g., prediction of future mobility, and de-anonymisation. Regarding the protection of geo-privacy, we are currently working on middleware-level abstractions, such as locanyms and location proofs to provide a secure and private architecture for location-based systems. These works were linked with each other through a mixture of chance and serendipity, and the pursuit of a common goal : providing means for architectural and algorithmic resilience of current computer systems, namely distributed, mobile, ubiquitous systems. Many avenues of research are still open and are discussed.
Les travaux présentés dans ce mémoire résument l'ensemble de mes activités dans le domaine de la résilience et du respect de la vie privée dans les systèmes ubiquitaires mobiles. Ils s'orientent sur trois axes principaux : l'utilisation de la réfléxivité pour la construction d'architectures sûres, la résilience des systèmes mobiquitaires (architectures, algorithmes et leur évalution), et la geoprivacy. Le premier axe concerne la tolérance aux fautes pour les systèmes distribués, sous un angle architecture et langage. Dans ces travaux, j' ai étudié l'utilisation de la réflexivité à la compilation et à l'exécution afin de faciliter l'implémentation de mécanismes de tolérance aux fautes indépendemment de l'application. L'utilisation de la réflexivité a été étudiée dans le cadre de travaux théoriques, concernant la réflexivité multi-niveaux, ou plus pratiques, comme la mise en oeuvre de la réflexivité sur des composants sur étagères, dans une architecture logicielle embarquée, ou pour permettre l'adaptation de mécanismes de tolérance aux fautes à l'exécution. Le chapitre 1 présente ces différents travaux. Le deuxième axe concerne la tolérance aux fautes dans les systèmes mobiles. Mon approche a été d'aborder la mobilité comme un atout et non pas comme une difficulté. Cette approche m'a mené à étudier la notion de communication de groupes géographiques : comment définir un groupe d'entités communicantes en fonction de leur localisation respective ou en fonction de leur proximité. J'ai ensuite, sous l'angle du pair-à-pair, proposé un système de sauvegarde coopérative de données, où les noeuds mobiles participants offrent un service de stockage sécurisé qu'ils peuvent utiliser afin de sauvegarder leurs données critiques. Cette solution a été également déclinée pour offrir un système de boîte noire virtuelle pour l'automobile. Ces travaux ont été traités sous des angles algorithmique et architecturaux, mais également sous l'angle de l'évaluation de la sûreté de fonctionnement, à la fois analytique et expérimentale. Ces travaux font l'objet du chapitre 2. Dans le cadre de mes recherches sur la résilience des systèmes mobiquitaires, des questions d'ordre déontologique ont été soulevées : comment exploiter des données de mobilité individuelles tout en préservant la vie privée des individus ? C'est à cette occasion que je me suis intéressé à ce que l'on peut nommer la geoprivacy. Ce domaine représente maintenant la majeure partie de mes travaux, tant sous l'angle des attaques que sous celui de la protection. Nous proposons un modèle Markovien de mobilité individuelle, outil à la fois compact, précis, intelligible et facilement adaptable pour représenter la mobilité d'un individu. Sur la base de ce modèle de mobilité, nous proposons plusieurs attaques qui ciblent par exemple la prédiction des déplacements futurs, ou encore la des-anonymisation. En ce qui concerne la protection de la geoprivacy, nous travaillons actuellement sur des abstractions de niveau intergiciel, tel les locanymes ou les localisation vérifiées, afin de proposer une architecture sûre et respectueuse de la vie privée pour les systèmes géolocalisés. Le chapitre 3 aborde ces aspects de ma recherche. Ces différents travaux se sont enchaînés dans un mélange de hasard, de sérendipité et de poursuite d'un objectif commun : fournir des moyens algorithmiques et architecturaux pour la résilience des systèmes informatiques actuels, à savoir distribués, mobiles, ubiquitaires. Les techniques et outils que j'utilise pour aborder cette problématique large auront été divers et variés, cela participe à mon expérience, sans cesse renouvelée. De nombreuses pistes de recherche sont encore ouvertes et sont exposées dans le chapitre 4.
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Dates et versions

tel-00849725 , version 1 (31-07-2013)

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  • HAL Id : tel-00849725 , version 1

Citer

Marc-Olivier Killijian. CONTRIBUTIONS À LA RÉSILIENCE ET AU RESPECT DE LA VIE PRIVÉE DES SYSTÈMES MOBIQUITAIRES. Informatique ubiquitaire. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. ⟨tel-00849725⟩
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