Sécurisation adaptative des objets de l'IoT par méthodes logicielles (White box) et combinées (hardware et software)

Adaptive security of IoT devices using software (White box) and combined (hardware and software) methods

• Auteur / Autrice : Tanguy Godquin
• Direction : Jean-Marie Le Bars
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 20/11/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, information et ingénierie des systèmes (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en informatique, image, automatique et instrumentation de Caen (1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Samia Bouzefrane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Le Bars, Mario Südholt, Benjamin Nguyen, Maryline Laurent, Morgan Barbier, Jean-Luc Grimault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mario Südholt, Benjamin Nguyen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Cryptographie

Ontologies (informatique)

Théorie des graphes

Mots clés libres

Sécurité IoT

Placement de services

Cryptographie whitebox

Ancrage réseau

IoT Security

Service placement

Network anchoring

Whitebox cryptography

Ontology

Graph theory

Résumé

Depuis maintenant plusieurs années, nous assistons à l'essor de l'Internet des Objets (IdO ou IoT en anglais). Suite à de récentes attaques sur ces systèmes, les études ont démontré que la sécurité de ces appareils était majoritairement insuffisante. Afin de remédier à ce problème, nous devrions idéalement mettre en place des mécanismes de sécurité sur l'ensemble des périphériques IoT, cependant cette solution n'est pas toujours envisageable.Une approche alternative, pour sécuriser ces systèmes, consiste à déployer des services de sécurité en bordure du réseau afin de rapprocher les mécanismes de sécurité au plus près des périphériques non sécurisés.Le but de cette thèse est de constituer un framework de sécurisation adaptative des objets de l'IoT qui repose sur le positionnement de services de sécurité. Ce travail se décompose en trois contributions qui touchent chacune des aspects différents de notre approche.La première contribution élabore une stratégie de déploiement de services de sécurité qui minimise leurs coûts de déploiement. Cette approche traduit nos contraintes de positionnement sous la forme d'un problème de graphes que nous proposons de résoudre à l'aide d'outils de théorie des graphes.La seconde contribution formalise les problèmes de placement de services pour les modéliser sous la forme d'une ontologie. Cette dernière est alors utilisée pour résoudre ces problèmes et permettre de comparer leurs différentes solutions.La troisième contribution se focalise sur les services de sécurité qui implémentent de la cryptographie \textit{whitebox}. Dans cette contribution, nous proposons un mécanisme d'ancrage de ces implémentations sur un réseau IoT afin de prévenir les attaques par extraction de code ainsi que le vol du périphérique.Finalement, nous proposons un framework de sécurisation adaptative des objets de l'IoT dans lequel nous positionnons l'ensemble des contributions réalisées pendant cette thèse.

The Internet of Things (IoT) has been on the rise for several years now. Following recent attacks on these systems, studies have shown that most of these devices were not sufficiently secured. The ideal solution to this problem would be to provide security mechanisms on all IoT devices however, this solution is not always achievable.An alternative strategy to secure these systems would be to deploy security services at the edge of the network to bring the security mechanisms as close as possible to unsecured devices.The purpose of this thesis is to design an adaptive security framework for IoT devices relying on security services positioning. This work is divided into three contributions, each of which affects different aspects of our approach.The first contribution provides a strategy for deploying security services that minimizes the cost of deployment. This method expresses our positioning constraints into a graph problem which we suggest solving using graph theory.The second contribution formalizes the service placement problems and models them into an ontology. The latter is then used to solve those problems and to compare their different solutions.The third contribution focuses on security services that implement \textit{whitebox} cryptography. In this contribution, we present a mechanism for anchoring these implementations on an IoT network to prevent code lifting attacks and device theft.Finally, we present an adaptive security framework for IoT objects in which we position all the contributions made during this thesis.