Mécanismes d'évaluation de la robUstesse de Réseaux de capteurs par injection de fautes PHYsiques et logicielles. – MURPHY

Trois axes d ‘études seront explorés. En premier, le développement de
capacités de détection d'erreur basées sur un système de surveillance permettant le
traitement des évènements dans le réseau, leur corrélation, et ainsi la détection au
plus tôt d'une erreur ou d'un dysfonctionnement. En second, la conception et
développement d'un mécanisme d'injection de fautes pour accélérer l'occurrence des
fautes, guider le déploiement du réseau, et évaluer la fiabilité d'une application. En
dernier, le développement d'un outil avancé de dissémination et de reconfiguration
du code au sein du réseau, qui permet (i) l'injection dynamique et distribuée
d'erreurs contrôlées dans le système, et (ii) de cacher à l'utilisateur la gestion
complexe du processus, en offrant une interface simple et claire. Tous ces travaux
seront validés via le développement de deux applications.

Deux partenariats nationaux et internationaux ont vu le jour grâce et au travers du projet MURPHY.
3 workshops sont soit en cours ou ont eu lieu durant cette période. Il s’agit des Worshopswsn4its’12 et des workshop 3SL’11 et 3SL’12.
Un ensemble de publications internatioanles et nationales ont vu le jour

A la frontière de prochaines générations de réseaux de capteurs sans fil, de l'intelligence ambiante et des systèmes sures de fonctionnement, MURPHY offre des perspectives en matière de design et de développement de systèmes pervasifs sures de fontionnement

[BFR11] O. Baldellon, J-C. Fabre & M. Roy. Modeling Distributed Real-Time Systems using Adaptive Petri Nets.Workshop on Safety and Security of Systems and Software (3SL), colocated with CFSE, Saint Malo, 2011.
[FRS11] J-C. Fabre, M. Roy & M. Stoicescu. Towards a System Architecture for Resilient Computing Workshop on Safety and Security of Systems and Software (3SL), colocated with CFSE, Saint Malo, 2011.
[PS11] C. Pitrey, F. Sailhan. On Developping Dependable positionning . Workshop on Safety and Security of Systems and Software (3SL), colocated with CFSE, Saint Malo, 2011.
[SFR11] M. Stoicescu, J-C Fabre, M. Roy. Architecting resilient computing systems: overall approach and open issues. Proceedings of the Third international conference on Software engineering for resilient systems (SERENE), 2011.
[BFR12a] O. Baldellon, J-C. Fabre & M. Roy Distributed monitoring of temporal system properties using Petri nets. Short paper. IEEE International Symposium on Reliable Distributed Systems, 2012.
[DIL12] T. Delot, S. Ilarris, S. Lecomte, N. Cenerario. Sharing with Caution: Managing Parking Spaces in Vehicular Networks. Mobile Information Systems, IOS Press, 2012.
[PPT12] P. Patel, A. Pathak, T. Teixeira, and V. Issarny , «Towards Application Development for the Internet of Things«, Middleware Doctoral Symposium, colocated with ACM/IFIP/USENIX 12th International Middleware Conference, December 2011, Lisboa, Portugal.
[SFR12] M. Stoicescu, J-C Fabre, M. Roy. From design for adaptation to component based resilient computing. Submitted to IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC 2012)
[SPB12] P. Sawyer, A. Pathak, N. Bencomo and V. Issarny , «How the Web of Things Challenges Requirement Engineering«, 3rd Workshop on The Web and Requirements Engineering (WeRE'12), colocated with 12th International Conference on Web Engineering (ICWE 2012), Berlin, Germany, July, 2012, Springer.

Les réseaux de capteurs sont potentiellement le support idéal de nombreuses
applications de l'intelligence ambiante (par exemple pour le suivi de circulation dans une ville, pour la
maison intelligente ou dans les scénarios de sauvetage après une catastrophe). Cependant, ils possèdent
une limitation intrinsèque, celle de s'exécuter sur des support limités en ressources, tant énergétiques que
de calcul. Leur utilisation dans des environnements de plus en plus critiques et industriels impose de
nouvelles contraintes sur leur robustesse et leur fiabilité.

Ainsi, dans le paysage actuel, les réseaux de capteurs sont très efficaces pour collecter des informations,
mais n'offrent aucune garantie de fonctionnement correct. Les résultats des campagnes de déploiement
récentes montrent généralement soit la difficulté d'obtenir le résultat attendu, soit l'impossibilité d'y
développer une application fiable.

Le projet Murphy se propose se faciliter le développement d'applications pervasives sûres de fonctionnement
sur des réseaux de capteurs robustes, en permettant de détecter au plus tôt dans le processus de
développement les erreurs potentielles, et en offrant un support à l'évaluation de la fiabilité du
futur déploiement. Ce projet s'appuie sur trois axes :
- Développement de capacités de détection d'erreur basées sur un système de surveillance permettant
le traitement des évènements dans le réseau, leur corrélation, et ainsi la détection au plus tôt
d'une erreur ou d'un dysfonctionnement.
- Conception et développement d'un mécanisme d'injection de fautes pour accélérer l'occurrence
des fautes, guider le déploiement du réseau, et évaluer la fiabilité d'une application.
- Développement d'un outil avancé de dissémination et de reconfiguration du code au sein
du réseau, permettant (i) l'injection dynamique et distribuée d'erreurs contrôlées dans le
système, et (ii) de cacher à l'utilisateur la gestion complexe du processus, en offrant une
interface simple et claire.

Ces composants permettront de détecter automatiquement certains dysfonctionnements du
système, d'en diagnostiquer les causes et ainsi de guider l'utilisateur pour augmenter la
fiabilité de l'application s'exécutant sur le réseau de capteur.

À la croisée de l'intelligence ambiante, des systèmes sûrs de fonctionnement et de l'auto-configuration
dans les réseaux de capteurs, notre projet pose des problèmes difficiles à aborder au vu
du fossé qui sépare le support d'exécution, peu fiable, des besoins élevés de résilience des
applications s'exécutant sur le réseau. Notre approche s'appuie sur la détection d'erreur utilisant
des informations de contexte et issues du réseau, sur la distribution à la volée de code sur
les nœuds du réseau pour faciliter l'implémentation de notre système d'évaluation.
Ces travaux seront conduits selon une approche à la fois formelle (utilisation de spécifications
pour la vérification des propriétés de fiabilité du système) et expérimentale, par l'implémentation
d'un prototype et son évaluation sur des applications réelles.

Nous utiliserons ainsi deux applications réelles (un système de surveillance en cas d'alerte
incendie au CNAM, et une application de surveillance de places de parking développée
par la société SmartGrains) pour raffiner nos solutions et identifier les vrais problèmes posés lors
du déploiement d'une application basée sur un réseau de capteurs.

Notre projet est articulé autour de trois modules de travail. Le module WP1 s'intéresse
à l'identification des besoins des applications visées, à la définition d'une architecture et
d'un modèle, le module WP2 a pour but l'évaluation de la fiabilité en se basant sur l'injection
de fautes distribuée, adaptée aux capacités réduites des réseaux de capteurs, et le module
WP3 sera dédié au test, à la validation et à la démonstration de l'approche.