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1 Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Univers

1 Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Larbi Ben M'hidi Oum El Bouaghi Faculté des sciences exactes et sciences de la nature et de la vie Département De Mathématiques Et D’informatique Mémoire de fin d'étude en vue de l'obtention du diplôme de Master en Informatique Spécialité :Architecture distribué Thème : L’utilisation de N-Version de programmation pour la prise en charge des fautes dans un environnement IoT: Présenté par: Hadjadj Walid Devant le jury : Mme Zaiter Meriem Encadreur/rapporteur Mr MARIR Toufik Examinateur Mme KOUAH Sofia Examinateur 2017-2018 Soutenu le : 13/06/2018 1 Résumé La technologie de l'Internet des Objets (IoT) a attiré beaucoup d'attention ces dernières années en particulier dans le domaine médical. La sûreté de fonctionnement de ce système est une nécessité. Notre objectif dans ce mémoire est de contribuer dans ce domaine et spécialement dans la tolérance aux fautes. Cette dernière, est l’un des grands défis dans IoT. Ce document d'étude présente l’une des techniques de la tolérance aux fautes qui est la n-version de programmation qui consiste à créer des alternatives de réponse en cas de détection d’une faute. Notre système médical est contrôlé par un SMA et des codes alternatifs seront intégrés dans le comportement des agents. Mots clés : système médical, IoT, N-Version de programmation, faute, agent, la tolérance aux fautes. 2 Abstract The technology of the Internet of Things (IoT) has attracted a lot of attention in recent years especially in the medical field. The dependability of this system is a necessity. Our goal in this dissertation is to contribute in this field and especially in fault tolerance. The latter, is one of the big challenges in IoT. This study document presents one of the techniques of fault tolerance, which is the n-version programming, which consists in creating alternatives of response in case of detection of a fault. Our medical system is controlled by a Multi Agent System and alternative codes will be incorporated into the behavior of the agents. Key words: medical system, IoT, N-Version programming, fault, agent, fault tolerance. 3 ملخص تمكنت تكنولوجيا إنترنت األشياء من جذب الكثير من االهتمام في السنوات األخيرة وخاصة في المجال الطبي.و اصبح اعتمادية هذا النظام هو ضرورة. هدفنا في هذه المذكرة هو المساهمة في هذا المجال وخاصة في التسامح مع الخطأ. هذا،األخير هو واحد من أكبر التحديات في إ نترنت األشياء. تقدم هذه الدراسة واحدة من تقنيات التسامح مع الخطأ وهي ن-نسخة من البرمجة التي تتمثل في إنشاء بدائل لالستجابة في حالة الكشف عن خطأ. يتم التحكم في نظامنا الطبي بواسطة نضام متعدد الوكالء وسيتم دمج ال نسخ .البديلة في سلوك الوكالء الكلمات المفتاح ية : النظام الطبي ، إنترنت األشياء ، ن- نسخة من برمجة ، الخطأ ، الوكيل .، التسامح مع الخطأ 4 Remerciements En préambule à ce mémoire je remercie ALLAH qui nous aide et nous donne la patience et le courage durant ces langues années d’étude. Je teins à remercier sincèrement madame Zaiter, qui, en tant que encadreur de mémoire, s’est toujours été à l’écoute et très disponible tout au long de la réalisation de ce mémoire, ainsi pour l’inspiration, l’aide et le temps qu’elle a consacré pour mener à bien ce mémoire. Mes remerciements sont aussi adressés aux membres de jury qui ont accepté de juger ce travail. Je n’oublie pas de remercier ma famille pour leur contribution, leur soutien et leur patience. Enfin, j’adresse mes plus sincères remerciements à tous nos proches et amis, qui nous ont toujours m’encouragés au cours de la réalisation de ce mémoire. Merci à tous et à toutes. 5 Table des matières Résumé ............................................................................................................................. 1 Introduction générale ................................................................................................... 10 Chapitre I : L’internet des objets (IOT) ..................................................................... 11 1. Introduction ............................................................................................... 11 2. La Définition ............................................................................................. 11 3. La Motivation ........................................................................................... 12 4. Le Domaine D’Application ...................................................................... 13 4.1 Les Villes Intelligentes........................................................................................ 13 4.2 Le Smart Grid : ................................................................................................... 14 4.3 Les Appareils Intelligents : ................................................................................. 15 4.4 Les Maisons et Les Bâtiments Intelligents ......................................................... 16 4.5 Le Système De Santé Electronique ..................................................................... 17 4.6 Le Transport et La Mobilité Intelligent ............................................................... 18 4.7 Les Usines et La Fabrication Intelligente ........................................................... 19 4.8 La Surveillance à Distance Des Patients ............................................................. 20 5. Les Composants De L’IOT ....................................................................... 21 6. Les Défis de l’IOT .................................................................................... 23 6.1 La Découverte Automatique ................................................................................ 23 6.2 L’Interopérabilité ................................................................................................. 23 6.3 La Sécurité et La Confidentialité ......................................................................... 23 6.4 La Tolérance Aux Pannes : .................................................................................. 24 6 6.5 L’Auto-Organisation ........................................................................................... 24 7. Conclusion ................................................................................................ 24 Chapitre 2 : La Tolérance au fautes dans L’internet des objets (IOT) ................... 25 1. Introduction ............................................................................................... 25 2. Définitions ................................................................................................ 25 2.1 La Sûreté De Fonctionnement............................................................................. 25 2.2 Les Attributs De La Sureté De Fonctionnement ................................................. 25 2.3 Les Moyens D’Assurer La Sureté De Fonctionnement ...................................... 26 2.4 La Tolérance Aux Fautes .................................................................................... 26 2.5 La Détection d’Erreur ......................................................................................... 27 2.6 Le Rétablissement Du Système ........................................................................... 27 3. Les Modes De Défaillance et Les Hypothèses ......................................... 28 4. La Tolérance Aux Fautes et l’IoT Médical ............................................... 29 5. Conclusion ................................................................................................ 30 Chapitre 3 : La Conception De La Proposition ......................................................... 31 1 . Introduction ............................................................................................... 31 2. Le Contexte et l’Objectif .......................................................................... 31 3. Le Détaille De La Proposition .................................................................. 31 3.1 L’Architecture du système de contrôle : ............................................................. 32 4. La Conception Détaillée De Notre Proposition ........................................ 33 4.1 Brève description d'AUML ................................................................................. 33 4.2 La Représentation De La Vue Statique Des Agents Contrôleurs ................. 34 4.3 La Représentation De La Vue Dynamique Des Agents Contrôleurs .................. 35 5. Conclusion ................................................................................................ 45 7 Chapitre 4 : L’Implémentation De La Proposition ................................................... 46 1 . Introduction ............................................................................................... 46 2. La Représentation Des Technologies et Les Langages ............................ 46 2.1 phpMyAdmin ...................................................................................................... 46 2.2 Eclipse………………………………………………………………………...46 2.3 Jade…………...................................................................................................... 47 3. La Description De La Simulation ............................................................. 47 3.1 L’Authentification ............................................................................................... 48 3.2 L’Ajoute D’un Patient ......................................................................................... 50 3.3 L’Affichage D’état Du Système ......................................................................... 51 3.4 L’Ajoute D’un Composant.................................................................................. 53 3.5 Le Déclenchement D’une Faute .......................................................................... 55 3.6 L’Affichage Des Statistiques .............................................................................. 57 4. Conclusion ................................................................................................ 61 Conclusion général ........................................................................................................ 62 Bibliographie ................................................................................................................. 63 8 Table des figures Figure 1 : une figure qui représente les constituants d’une ville intelligente ...................... 14 Figure 2 : une figure qui représente les constituants d’une smart grid ................................ 15 Figure 3 : une figure qui représente des appareilles intelligent ........................................... 16 Figure 4 : une figure qui représente un bâtiment intelligent ............................................... 17 Figure 5 : figure qui représente un système de santé électronique ...................................... 18 Figure 6 : figure sui représente les aspects de transport intelligent ..................................... 19 Figure 7 : figure qui représente un schéma de l’industrie 4.0 ............................................. 20 Figure 8 :figure qui représente le mécanisme de la surveillance distants des patients ........ 21 Figure 9 : l’architecture du mechanisme du contrôle .......................................................... 32 Figure 10 : une figure qui représente le diagramme de class .............................................. 34 Figure 12 : Diagramme de séquence «ajouter composant ................................................... 36 Figure 13 : Diagramme de séquence «afficher statistique » ................................................ 38 Figure 14 : Diagramme de séquence «Injecter faute » ........................................................ 40 Figure 11 : Diagramme de séquence « afficher l’état de système » .................................... 42 Figure 17 : Diagramme d’activité « injecter faute « ............................................................ 43 Figure 15 : Diagramme d’activité « afficher l’état de système ........................................... 44 Figure 16 : Diagramme d’activité « ajouter composant « ................................................... 45 Figure 18 : figure qui représente le logo de phpmyadmin .................................................. 46 Figure 19 : figure qui représente le logo d’eclipse .............................................................. 47 Figure 20 : figure qui représente le logo de JADE .............................................................. 47 Figure 21 : présentation de l’Interface De l’Authentification ............................................. 48 Figure 22 : présentation de interface principale du simulateur .......................................... 49 Figure 23 : figure qui représente l’interface jade avec des agents crées ............................. 49 9 Figure 24 : figure qui représente la base de données ........................................................... 50 Figure 25 : figure qui représente un exemple d’ajouter patient ........................................... 50 Figure 26 : la représentation de l’état de système après l’ajout d’un patient ...................... 51 Figure 27 : la maj de la base de données après l’ajout d’un patient .................................... 51 Figure 28 : représentation d’échange des valeurs entre les agents en utilisant l’agent Sniffer. ............................................................................................................................ 52 Figure 29 : une figure qui représente l’état de système ....................................................... 52 Figure 30 : 1ere formulaire d’ajout d’un composant ........................................................... 53 Figure 31 : 2eme formulaire d’ajoute d’un composant ....................................................... 54 Figure 32 : : la création d’un nouveau agent ...................................................................... 54 Figure 33 : l’état de système avec l’ajout de nouveau composant ...................................... 55 Figure 34 : une fenêtre demande le choix du type de faute ................................................. 55 Figure 35 : interface jade qui montre la création du virus. .................................................. 56 Figure 36 : figure qui représente le clignotement du panneau spo ...................................... 56 Figure 37 : figure qui représente le formulaire de d’affichage les statistique ..................... 57 Figure 38 : un exemple des résultats obtenus ...................................................................... 58 Figure 39 :figure qui représente exemple des résultats dans un moment précis (un état d’alerte) ........................................................................................................................... 59 Figure 40 :figure qui représente l’alerte au uploads/Geographie/ memoire-final-walid-hadjadj.pdf