Protection des données des véhicules connectés : une approche cryptographique reposant sur le chiffrement basé attributs

Data protection for connected vehicles : a cryptographic approach based on attribute-based encryption

• Auteur / Autrice : Rémi Adelin
• Direction : Vincent Nicomette, Eric Alata, Vincent Migliore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 06/07/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Mathématiques, Informatique et Télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Jean-Guillaume Dumas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nesrine Kaaniche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Guillaume Dumas, Yves Roudier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cryptographie

Protection de l'information (informatique)

Véhicules connectés

Mots clés libres

Contrôle d'accès aux données

Chiffrement basé attributs

Véhicule connecté

Data Access control

Attribute-Based Encryption

Connected car

Résumé

Les véhicules d'aujourd'hui envoient régulièrement de nombreuses données à propos de leur environnement ou de leur état à un Cloud, chargé du traitement et du partage des données avec de nombreuses parties prenantes. Ce type de communication pose des problèmes de sécurité et de vie privée, notamment face aux nombreuses attaques que subissent les clouds pouvant entraîner une fuite des données en dehors du cloud, ou sur le besoin des utilisateurs d'obtenir plus de contrôle sur leurs données notamment depuis la mise en application du RGPD. Pour ce faire, le chiffrement semble être une bonne solution et notamment le chiffrement basé attributs (KP-ABE) qui permet d'instancier des règles de contrôle d'accès sous la forme d'attributs et d'arbres d'accès.Pour faire face à ces défis, cette thèse propose 1) un protocole cryptographique, basé sur le chiffrement KP-ABE, permettant de garantir des propriétés de sécurité sur les messages émis par le véhicule contre un attaquant externe et des participants honnêtes mais curieux. Les propriétés du protocole sont vérifiées via l'outil de vérification automatique ProVerif. Une fuite des clés de déchiffrement est également considérée pour évaluer l'impact d'une telle fuite. La vérification des propriétés montre que l'ensemble des propriétés sont vérifiées, et qu'en cas de fuite l'attaquant n'obtient pas plus d'informations que les entités du système ; 2) une méthode permettant de générer le contrôle d'accès en se basant sur la législation, les contrats et le consentement du conducteur ; 3) un prototype permettant d'évaluer les performances du protocole, les résultats de l'évaluation montrent que le protocole est réalisable dans un scénario de véhicule connecté ; et 4) des optimisations du déchiffrement KP-ABE, afin de réduire le temps de calcul des parties prenantes. Ces optimisations reposent sur des pré-calculs au déchiffrement des couplages basés sur le résultat des exponentiations des éléments de la clé de déchiffrement avec les coefficients de reconstruction. Le gain apporté pour le schéma KP-ABE Large Universe va de 6.91% pour 1 attribut à 52.05% pour 64 attributs et pour le schéma KP-ABE Small Universe de 12.71% pour 1 attribut à 80.23% pour 64 attributs.

Today's vehicles regularly send a lot of data about their state or environment to a cloud, which is responsible for processing and sharing the data with many stakeholders. This type of communication raises security and privacy issues, especially in the face of numerous attacks on clouds that can lead to data leakage outside the cloud, or on the need of users to get more control over their data especially since the GDPR enforcement. To that end, encryption seems to be a good solution and in particular attribute-based encryption (KP-ABE) which allows to instantiate access control rules in the form of attributes and access trees.To address these challenges, this thesis proposes 1) a cryptographic protocol, based on KP-ABE encryption, to guarantee security properties on messages sent by the vehicle against an external attacker and honest but curious participants. The protocol properties are verified via the automatic verification tool ProVerif. A decryption key leak is also considered to assess the impact of such a leak. The properties verification shows that all the properties are verified, and that in case of a leak, the attacker does not obtain more information than the system entities ; 2) a method to generate the access control based on the legislation, driver contracts and driver consent ; 3) a prototype allowing to evaluate the performance of the protocol. The evaluation results show that the protocol is compliant with the ressources available in a vehicle and that it can actually be used in a connected vehicle scenario ; and 4) optimizations of the KP-ABE decryption, in order to reduce the computation time of the stakeholders. These optimizations rely on pre-computations at the decryption of the pairings based on the result of the exponentiations of the decryption key elements with the reconstruction coefficients. The gain for the KP-ABE Large Universe scheme ranges from 6.91% for 1 attribute to 52.05% for 64 attributes and for the KP-ABE Small Universe scheme from 12.71% for 1 attribute to 80.23% for 64 attributes.