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Présentation du Groupe INFRES/S3 Systèmes, Logiciels (Software), Services Département Informatique et Réseaux Animatrice.

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1 Présentation du Groupe INFRES/S3 Systèmes, Logiciels (Software), Services Département Informatique et Réseaux Animatrice : Isabelle Demeure

2 2 2 INFRES/S3 dans lorganigramme de lENST Direction de lENST ICC Information, Cognition et Complexité MIC2 Mathématiques de lInformation, des Communications et du Calcul... Dir. Recherche SHSCOMELECINFRESTSI RMS Réseaux, Mobilité, Sécurité S3 Systèmes, LogicielS, Services Dir. FCDir. FI

3 3 3 Plan l Les membres du groupe l Les thématiques denseignement recherche du groupe l Lenseignement l La recherche Résultats en termes de publications et budget Quelques projets.... Les activités du laboratoire matériel et logiciel

4 Membres du groupe S3 11 permanents 11 thésards 4 ingénieurs CDD 3 stagiaires

5 5 5 Trombinoscope des permanents de S3 Isabelle Demeure, Prof, Animatrice Patrick Busch, Technicien Philippe Dax, Directeur dEtudes, Support Systèmes Bertrand Dupouy, MC Serge Gadret, chargé denseignt, support système Jérôme Hugues, MC Gérard Mouret, Ingénieur de Recherche, Resp. Labo Elie Najm, Professeur Laurent Pautet, Professeur Samuel Tardieu, MC Sylvie Vignes, MC

6 6 6 Doctorants (11) l Doctorants encadrés par Isabelle Demeure : Hoa Ha Duong Xavier Gréhant Ludovic Martin, Zakia Kazi Aoul, Guilhem Paroux, l Doctorant encadré par Elie Najm : Irfan Hamid, l Doctorants encadrés par Laurent Pautet : Khaled Barbaria, Isabelle Perseil, Bechir Zalila, Etienne Borde l Doctorant encadré par Jérôme Hugues : Olivier Gilles

7 Thématiques du groupe S3

8 8 8 Matériel C Système dexploitation A Matériel D Système dexploitation B INTERGICIEL SERVICES multimédia, mobile, … Contraintes temporelles, mobilité, hétérogénéIté … RESEAU ED Thématiques du groupe l Architecture de systèmes informatiques soumis à des contraintes tq temps réel, embarqués, répartis, intégrant la mobilité, auto-configurables, adaptables, fiables l Développement dintergiciels (middleware) composants/briques répondant à un besoin spécifiques, Intergiciels dédiés et solutions génériques. l Modélisation fonctionnelle et comportementale pour spécificier, vérifier, guider le développement, valider

9 9 9 Caractéristiques du groupe l Activités denseignement et de recherche de tout groupe l Beaucoup des travaux de léquipe donnent lieu au prototypage de « plates-formes » et services : Comme moyen de démonstration et dévaluation Pour la maîtrise des nouvelles technologies et lanticipation sur leur usage et leur évolution. l Une partie des prototypes sappuient sur le laboratoire matériel Qui fait aussi des prestations pour des projets dautres groupes du département l Une partie des membres du groupe font partie de léquipe de support système du département: Support des stations de travail, des ordinateurs personnels, du réseau, de l équipement vidéo du département INFRES Support aux projets de recherche et à l enseignement (TP, Projets)

10 Enseignements du groupe S3

11 11 Rappels sur lorganisation de lenseignement à lENST Modules (1A) UE de spécialité UE de projet UE de base PARCOURSPARCOURS Cycle Optionnel Unifié (COU) Unités dEnseignement (UE) Base des Connaissances Indispensables (BCI) Cycle ingénieur Masters co-habilités Mastères spécialisés Master of Science MSC

12 12 Détail des enseignements du groupe 1/3 l BCI – base de connaissances indispensables (1ère année) INF104 - Stations de travail & Archi. des systèmes (Resp. B. Dupouy) l 5 Parcours ASTRE – Appli. & Syst. Temps Réel Répartis Embarqués, Corres. : L. PAUTET. IDL - Ingénierie du logiciel, correspondante : S. VIGNES. SR – Syst. Répartis et Services Réseau, Corres : I. DEMEURE & E. NAJM. SystEmbarq – Archi. pour systèmes embarqués et la robotique, Corres : A. POLTI et S. TARDIEU. ThéoPaInfo - Théorie et paradigmes de l'informatique, Corres : S. TARDIEU. l 4 Unités d'enseignement de base INF222 - Modèles et Vérification ; 3 occurrences annuelles (Resp : J. Hugues, S. Vignes, E. Najm). INF223 - Concurrence et communication ; 2 occurrences annuelles (Resp : B. Dupouy, L. Pautet). INF224 - Paradigmes de programmation ; 2 occurrences (Resp : S. Tardieu et E. Lecolinet). INF227 - Architecture et parallélisme ; 2 occurrences annuelles (Resp : B. Dupouy, G. Blanchet, A. Polti).

13 13 Détail des enseignements du groupe 2/3 l 6 Unités d'enseignement de spécialité INF341 – Spécif., modélisation et conception de syst. logiciels – S. VIGNES INF342 – Syst. Embarqués Temps Réel – L.PAUTET INF346 - Systèmes répartis – I. DEMEURE INFRES352 - Modélisation et conception de services et logiciels répartis – E. Najm INF355 - Paradigmes et langages non classiques – S. TARDIEU ELEC344 – Archi. des syst. embarqués, A. POLTI et S. TARDIEU l UE de projet INF38x – J. HUGUES et S. VIGNES coordonnent l'ensemble des projets logiciels déquipe qui font lobjet –dun suivi méthodologique –et dun suivi scientifique et technique. ELEC381 - Projet archi. des syst. embarqués, A. POLTI & S. TARDIEU.

14 14 Détail des enseignements du groupe 3/3 l 2 Mastères spécialisés Conception et Archi. de Syst. Informatiques (CASI), Responsable : I. Demeure Ingénierie du Logiciel (IDL), Responsable : S. Vignes l 1 Master of Science "Networked Computing Systems", Responsable : I. Demeure. l Co-habilitation de la Mention Informatique du Master 2 de l'Université Pierre et Marie Curie (correspondante ENST : Isabelle Demeure), Filière "temps réel" du parcours SAR (Systèmes et Applications Répartis). Resp. L. Pautet. UE (les cours et TP ayant lieu dans les locaux de l'ENST) : –FSET - Fondements des Systèmes Embarqués Temps Réel, Resp : L. Pautet. –ETER – Environnements pour l'Embarqué, le Temps Réel et la Répartition, Resp : L. Pautet. –LS – Langages Synchrones, Resp. : J. Hugues. –ISE – Ingénierie des Systèmes Embarqués, Resp. : J. Hugues.

15 Recherche

16 16 Résultats : publications, budget l Toute la recherche du groupe se fait dans le cadre du projet structurant SAFIR (Resp : Elie Najm) l Publications du 1er janvier 2006 au 31 aout 2007, 50 entrées dans la base de publications : 3 revues 33 colloques avec actes 2 chapitres de livres 12 rapports de contrat, rapports techniques l Eléments budgétaires (année 2006) Recettes projets : 429 Keuros, soit 23% réalisé INFRES –Projets européens : recettes 216 Keuros – IST-ASSERT, IST-POPEYE, et soldes de contrats –Contrats Ministère (RNRT, ESA, ACI, etc) : recettes 130 Keuros – ACI-EDEMOI, RNRT-Transhumance,... –Contrats Industriels : recettes 83 Keuros – Alcatel MOBIC, Adacore, CIFRE, etc Financement thésards (bourses) : 91 Keuros Recettes projets prévues sur 2007 : 516 Keuros

17 17 Travaux ingénierie des systèmes & logiciels l Architecture de systèmes : 2 cibles privilégiées (contrats en cours, en particulier) : –Systèmes temps réels fiables pour l'avionique, –Systèmes pour réseaux mobiles adhoc. Souvrir aux problématiques de grilles et de plate-formes pour simulation et jeux multi-joueurs. l Développement dintergiciels Vers une chaîne complète de production dintergiciels pour systèmes embarqués temps réel Vers un intergiciel pour réseau mobile ad hoc (adaptable au contexte dynamique et spontané, sensible à lénergie...). l Modélisation fonctionnelle et comportementale Vers un cadre méthodologique suivant lapproche MDD (Model Driven Development)

18 18 Quelques projets de recherche l Intergiciels critiques (Ocarina, PolyORB, IST-ASSERT) l Techniques formelles appliquées à la sécurité des aéroports Projet EDEMOI, ACI ministère l Intergiciels pour Réseaux Mobiles ad hoc (RNRT-Transhumance, IST-POPEYE) l Une architecture orientée services pour la fourniture de documents multimédia composés adaptables (PAAM) l Environnement musical virtuel personnalisé (RIAM SoundDelta) l Wiki en mobilité (RNTL-XWIKI concerto) l ASS CHALLENGERS : les Grilles et au-delà … A vous de choisir....

19 Intergiciels pour systèmes critiques Intergiciels pour systèmes critiques

20 20 Intergiciels pour systèmes critiques l Les intergiciels sont des composants logiciels Réduction des coûts, réutilisation de lexpertise l MAIS restent un point névralgique Besoin de lindustrie, standards, complexité En charge du bon fonctionnement du système l Objectifs Guider les industriels dans le choix, lutilisation, ladaptation dintergiciels Fournir des preuves de bon fonctionnement l Deux projets complémentaires : PolyORB et Ocarina

21 21 PolyORB: intergiciel schizophrène l Modèle canonique dintergiciel Réutilisable, adaptable, configurable, mais surtout analysable l Supporte de nombreux standards (CORBA, DDS, JMS) l Utilisé par lindustrie (contrat AdaCore): Eurocontrol, EADS, Indra Neutral Core Layer Middleware functions Application personalities CORBA (DOC)OMG DDS AWS (WEB) DSA (RPC) IIOPSOAP DIOP (UDP) MIOP (multicast) Protocol personalities &

22 22 AADL: configuration de lintergiciel l Utiliser un intergiciel reste complexe Difficulté dapprentissage dun standard lourd Difficulté à analyser (utilisation des ressources) l Proposition : utiliser les modèles pour aider lingénieur l Solution retenue: SAE AADL Architecture Analysis & Description Language Standard récent (2004), auquel nous contribuons l AADL permet de décrire les entités interagissantes dun logiciel Ses propriété non fonctionnelles (QoS, etc) Pour permettre son analyse et la construction automatique du système à partir de sa description l Projet: Ocarina, une bibliothèque pour AADL Parsers et afficheurs, Vérification sémantique, Transformation de modèle Configuration de lintergiciel l Ocarina 1.1 Générateurs de code –Ada/PolyORB et Ada,C /PolyORB-HI Vérification et validation –Ordonnancement –Réseaux de Petri

23 23 Exploitation l 3 thèses soutenues, 5 en cours, 25 publications l Partenariats AdaCore & ObjectWeb (middleware), Thalès (AADL), ARTIST2, ARTEMIS, SAE (AADL) l Projets en cours IST-ASSERT (AADL), ANR Flex-eWare, l Débouchés industriels PolyORB: AdaCore fournit le support auprès dEuroControl, EADS, TechnoServ, … Ocarina: contacts avec Ellidiss

24 24 Démonstrateur ASSERT l ASSERT: Construction de systèmes spatiaux prouvés Partenaires: ESA, MBDA, EADS Astrium, … l Scénario: un satellite envoie une consigne à deux autres l Du modèle au code Capture des besoins Raffinement du modèle Analyses (ressources, etc.) Génération de code: Ocarina –Contraintes du spatial Runtime adapté: PolyORB l Prêt à fonctionner sur plates- formes LEON 80% du code est déduit du modèle, restent les blocs fonctionnels purs à écrire, en général SDL, SCADE, … system implementation toy_example.sample_1 subcomponents P1 : processor the_processor; P2 : processor the_processor; GNC : process GNC_Proc; TMTC : process TMTC_Proc; properties Actual_Processor_Binding => reference P1 applies to GNC; Actual_Processor_Binding => reference P2 applies to TMTC; end toy_example.sample_1; +

25 Elaboration d'une DEmarche et d'outils pour la MOdélisation Informatique, la validation et la restructuration de réglementations de " sûreté " (sécurité), et la détection des biais dans les aéroports. Techniques formelles appliquées à la sécurité des aéroports Projet EDEMOI, ACI ministère Sylvie Vignes

26 26 Objectif l Deux points clés pour la sécurité des aéroports : La conformité aux standards La qualité, la consistance et la complétude des standards l Objectif dEDEMOI : Utiliser des techniques de spécification formelle et de vérification du domaine de linformatique pour spécifier formellement et vérifier les règles et procédures de sécurité des aéroports. Fournir un référentiel structuré et si possible formel Vérifier/Tester labsence derreurs Utilisation par les autorités de certification –Comme support pour lapprentissage des réglementations –Pour identifier des hypothèses cachées –Pour permettre lévolution des standards –Pour montrer la correction des procédures –Comme support pour vérifier la conformité dun aéroport donné aux standards internationaux (génération de tests -> audit) Credit Photo : FOTAI

27 27 Security properties l The primary security property can be stated as follows: P1 : Passengers, crew, ground personnel and the general public must be safeguarded against acts of unlawful interference (article 2.1.1, 2nd chapter of Annex 17) l Set of preventive measures to achieve this goal (article 4.1, 4th chapter of Annex 17) Each Contracting State shall establish measures to prevent weapons, explosives or any dangerous devices which may be used to commit an act of unlawful interference, the carriage or bearing of which is not authorized, from being introduced, by any means whatsoever, on board an aircraft engaged in international civil aviation.

28 28 Processus EDEMOI Hierarchy of Security properties Step 1 : Goals are identified as security properties Step 2 : Class diagrams link goals to relevant domain elements UML diagrams (with UML profile) B Formal Specification Step 3 : Class diagrams are linked to formal specifications Test cases Step 4 : Tests are generated from the formal models

29 29 Current Results l A requirements engineering approach based on a specific UML profile l Detection of several NL imprecisions. l 3 models of Annex 17 of ICAO/OACI UML diagrams B specification (4 Composants, 827 Lines, 253 Proofs) Focal specification (16 Modules, 4157 Lines, 35 Proofs) l On-going contacts with the certification authorities ICAO/OACI and ECAC/CEAC

30 Intergiciels pour Réseaux Mobiles ad hoc Isabelle Demeure 3 thésards : Hoa Ha Duong, Ludovic Martin, Guilhem Paroux 3 CDD : Francisco Bas, Javier Hernandez, Jaime Biosca 2 projets : RNRT-Transhumance, IST-POPEYE

31 31 Contexte l Environnement MANET – Mobile Ad hoc NETworks Réseau autoconfiguré (sans infrastructure préexistante) de terminaux mobiles l Caractéristiques Gestion du réseau distribuée Terminaux mobiles Ressources potentiellement contraintes –Energie, CPU, Stockage Bande passante et connectivité fluctuantes Topologie dynamique partition du réseau l Terminaux : –PDA ou Smartphones (RNRT-Transhumance) –PC portable (IST-POPEYE) l Dimensions du système RNRT-Transhumance : à taille humaine < 20 nœuds (organisation « plate ») IST-POPEYE : 100 nœuds (organisation hiérarchique) Les utilisateurs se déplacent à pieds (<8 km/h) l Applications collaboratives décentralisées

32 32 Scénario château de La Villette l Un séminaire avec quelques centaines de participants est organisé au château de La Villette ne possèdant pas dinfrastructure réseau. l L'intergiciel installé sur les terminaux des participants permet la constitution dun MANET. l Des outils collaboratifs sont déployés pour permettre aux participants de partager leurs documents et de travailler ensemble éditeur multi-utilisateur, partage de fichier, tableau blanc. l Lespace de travail est cohérent malgré les mouvements des participants. l Les utilisateurs peuvent choisir un mode déconomie denergie où en-dessous dun certain seuil, les fonctionnalités des services sont un peu dégradées pour permettre de prolonger la durée de vie de la batterie.

33 33 Travaux l Conception et prototypage dun intergiciel pour MANET Entièrement distribué (pas de serveur central) Sensible au niveau dénergie Offrant des service de partage de données évolués entre participants

34 34 Intergiciel adaptable à l'énergie pour MANETs l Pourquoi gérer l'énergie dans lintergiciel ? PDA = réserve d'énergie limitée (autonomie : 3h) L'intergiciel est une nouvelle source de consommation –Bande passante, CPU, … Compléter la gestion de l'énergie faite par l'OS et le matériel l Adapter le fonctionnement de l'intergiciel en offrant moins de fonctionnalités mais en consommant moins l Adaptation = Algorithme alternatif ou paramètre ajustable Protocole de transport avec ou sans ACK Rayon de connaissance du réseau Profondeur de recherche de service Réplication des données plus ou moins gourmande

35 35 Partage de données sur MANET l Le partage de données Travail collaboratif sur des données partagées Données partagées sur un espace accessible par tous les utilisateurs (espace de partage) l Défi Choix de ne pas utiliser de serveurs –Lespace de partage est créé par tous les utilisateurs –La vue de lespace de partage peut être partielle Résistance à une partition du réseau et à la disparition des nœuds –Réplication des données – Persistance – Accessibilité –Maintien de la cohérence des réplicas Limiter la consommation énergétique

36 Wiki en mobilité (RNTL-XWIKI concerto)

37 37 Projet RNTL XWIKI Concerto l Dates: début 2007 à fin 2008 l Partenaires: XPertNet, INRIA, ENST (S. Tardieu), Mandriva, l EISTI XWiki : logiciel libre d'édition collaborative utilisé principalement en entreprise. possède un système de gabarits permettant d'étendre facilement ses fonctionalités côté serveur. l Le but de XWiki Concerto est d'apporter les fonctionalités suivantes à XWiki : édition du wiki en mode déconnecté (sur laptop ou tablette Internet) échange des informations en mode pair-à-pair redondance du stockage des informations pour augmenter la disponibilité et la tolérance aux pannes édition du wiki et notamment du contenu enrichi sur terminal aux capacités réduites

38 Environnement musical virtuel personnalisé (RIAM SoundDelta)

39 39 Projet RIAM SoundDelta l Dates: début 2007 à fin 2008 l Partenaires: ReMu, ENST (S. Tardieu, J-C Moissinac), LIMSI, L2TI l Initiative dun artiste compositeur pour que des spectateurs évoluent dans un environnement musical virtuel personnalisé. l Chaque participant est équipé d'un boîtier intelligent et d'écouteurs, qui lui permettent de recevoir un flux audio dépendant de sa position, de là où porte son regard et du temps. Par exemple, des sources virtuelles peuvent être portées par des objets du décor ou d'autres participants. l L'ENST se charge de la localisation fine du participant, en combinant notamment le traitement du signal GPS avec les données provenant d'une centrale inertielle. l À l'issue du projet, une expérience grandeur nature sera effectuée dans le quartier de la Goutte d'Or à Paris avec 200 personnes.

40 Une architecture orientée services pour la fourniture de documents multimédia composés adaptables Zakia Kazi-Aoul Directeurs de thèse Isabelle Demeure, Jean-Claude Moissinac

41 41 Scénario : « Suzy and her PDA » l PDA : taille réduite de lécran, batterie faible l Préférences de Suzy : Pas de vidéo si batterie faible, Texte en anglais l Document composé sur «Shakira», mis sur Internet par un particulier (fan de shakira) Texte en français, Vidéo AVI, Image GIF, format PC 1600x1200 Texte en français Vidéo AVI Image GIF 1600x1200 Texte en anglais Audio MP3 Image JPEG 60x60 Traduction de texte Réduction taille image Transmodage Analyse du document Texte Image AudioVideo Audio Image adaptée Texte traduit Reconstruction du document adapté Transcodage image Traitement adaptatif dans PAAM Document du fan Document adapté restitué à Suzy

42 42 PAAM : un système... l …qui adapte des documents multimédia composés au contexte dun utilisateur, l dans le contexte dune application déchange de contenus, l où les adaptateurs sont fournis par des noeuds distribués dans le réseau Adaptateurs offerts par des utilisateurs (ex: transcodeur vidéo AVI MPEG) Ou par des prestataires de services l Défis : Analyser les documents composés et le contexte de lutilisateur pour décider des adaptations à réaliser Annoncer, rechercher et composer des adaptateurs Assurer le passage à léchelle, lextensibilité et la robustesse l Système conçu et prototypé dans le cadre de la thèse de Zakia Kazi Aoul (soutenance automne 2007)

43 Contribution à Specific Support Action CHALLENGERS funded by the European Commission Les Grilles et au-delà … Michel Riguidel Sylvie Vignes

44 44 Principaux instigateurs des grilles info. actuelles l Les applications e-science émergentes : expériences à grande échelle, simulations, détecteurs interconnectés …. l Certaines applications e-business : finance, commerce … l Des capacités de calcul faramineuses l De très volumineux flots de données. l De nombreux experts (et ressources) appartenant à diverses organisations collaborent pour un travail de synthèse, modélisation, simulation, analyse et interprétation. Life Sciences Digital Biology Finance: Portfolio analysis Internet & Ecommerce CERN High Energy Physics

45 45 Les défis de lASS CHALLENGERS l Aller au-delà de la réussite des grilles scientifiques l Se projeter en 2020 et au delà ! l Solliciter des experts aux compétences variées : sociologiques, en affaires internationales, juridiques … et informatiques (dont concernant INFRES-S3) Infrastructure, support de transactions, sécurité, confiance, résilience l Pour préparer de futurs appels à projets européens concernant : des grilles offrant des services de la vie quotidienne, de connaissances, de communication entre communautés virtuelles… des grilles dentreprises ou organisations virtuelles

46 Le laboratoire matérielle en support des projets de recherche Gérard Mouret (Ingénieur de recherche) assisté de Patrick Busch (technicien)

47 47 Labo : plate-forme SPIF l Plate-forme matérielle et logicielle pour des projets sur les systèmes temps réels embarqués. l En 2002, projet AIRNET (ENST/Airstar/LIP6), SPIF est le système embarqué dun Ballon dirigeable lenticulaire l En 2003, Projet ITEA-Ambience, SPIF sert de base à des routeurs mobiles l Plateforme temps réel du labo, avec 6 cartes Spif accessibles par le réseau de l'école, OS RTEMS. l Utilisée pour les TPs temps réel embarqué.

48 48 Labo : détecteur de photons uniques l Projet structurant TRAQUE (R.Alléaume). l Construire un détecteur de photons uniques, sur fibre optique à 1550 nm, brique de base d'une liaison optique apte à supporter un protocole de cryptographie quantique. l 3 entreprises dans le monde (1 en suisse, 2 aux US) commercialisent un produit entièrement intégré. l Les détecteurs présents en France ont été soit achetés très chers ( cf équipe Gallion), soit assemblés à partir d'appareils de labo de physique (Orsay). l Difficultés pour atteindre les -60°C, nécessaires au bon fonctionnement de la photodiode, pour réaliser l'électronique sensible capable de discriminer et d'amplifier le signal généré par la photodiode lors de la réception d'un seul photon.

49 49 Labo : interfaces tangibles à retour tactile l Projet structurant VIA (E.Lecolinet), projet Enéide, Environnements Numériques de Demain, du Pôle Cap Digital l Nous avons réalisé les interfaces tangibles à retour tactile, suivantes : un stylet pour IPAQ, qui offre un retour d'information symbolique, sous une forme tactile via une cellule braille intégrée au stylet. un trackball Logitech© modifié, qui retourne le même type d'information, sur le même principe que le stylet ci-dessus. une télécommande radio (ZigBee©), équipée d'un joystick (input) et d'une cellule braille (output). une balle de mousse, équipée pour l'instant d'un lien radio ZigBee© et de 4 vibreurs indépendants, un sous chaque doigt.


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