Protection de la vie privée dans internet des objets : une approche basée théorie des jeux

Privacy preservation in internet of things : a game theory based approach

• Auteur / Autrice : Arbia Riahi Sfar
• Direction : Yacine Challal, Enrico Natalizio, Abdelaziz Samet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'Information et des Systèmes : Unité de recherche Heudyasic (UMR-7253)
• Date : Soutenance le 16/11/2017
• Etablissement(s) : Compiègne en cotutelle avec École polytechnique de Tunisie (La Marsa)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Markov, Processus de

Théorie des jeux

Protection de l'information (informatique)

Réseaux d'ordinateurs -- Mesures de sûreté

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Informatique omniprésente

Internet des objets

Mots clés libres

Chaînes de Markov

Protection de la vie privée

Internet of things

Privacy

Game theory

Markov chains

Résumé

La question de sécurité a toujours constitué un défi pour les chercheurs dans le domaine des réseaux de communication. L’apparition de nouveaux paradigmes, applications et des technologies d’un côté ; l’ubiquité et l’hétérogénéité des entités communicantes d’un autre côté, ont induit des problèmes de sécurité très complexes. Les préjudices engendrés sur la vie privée des utilisateurs peuvent être irréparables. D’abord, nous avons proposé une approche systémique et cognitive permettant d’inclure les aspects de sécurité d’Internet des Objets (IdO) dans un cadre cohérent. Comparé à l’approche analytique, elle peut manquer de rigueur théorique, mais reste flexible et utilisable dans la prise de décision dans l’environnement ubiquitaire d’IdO. Ensuite, nous avons défini des questions liées aux menaces accidentelles ou intentionnelles, pouvant arriver en cas de compromission de données privées échangées. La caractérisation du problème a eu lieu en étudiant les concepts fondamentaux dans IdO et les travaux de recherche effectués dans le contexte de la sécurité. En examinant les différents travaux de recherche, nous avons constaté que plusieurs solutions classiques restent applicables de point de vue sécurité mais sont limitées par des contraintes d’énergie, de mémoire et de capacité de calcul. Pour y remédier, nous avons visé à construire une réponse pragmatique en utilisant la théorie des jeux. L’avantage de cette approche réside dans ses bases mathématiques et formelles solides permettant d’atteindre les meilleurs équilibres. Après, nous avons justifié analytiquement nos choix portant sur des éléments essentiels de notre système, leurs interactions et leurs objectifs. Nous avons utilisé un calcul probabiliste basé sur un processus Markovien. Dans notre approche, nous avons défini trois scénarios différents (e-santé, commerce et transport intelligent), deux acteurs principaux (DH : Data Holder, et DR : Data Requester), ayant des comportements de types différents (trusted-regular, trusted-curious, untrusted-curious et untrusted-malicious), et un ensemble de stratégies dépendant de quatre paramètres (moyens de communication, détection d’attaque, motivation financière, et concession sur les données privées). Enfin, nous avons montré l’existence d’un équilibre du jeu avec une valeur de motivation financière et un niveau de protection des données privées satisfaisants, et en calculant les probabilités correspondantes. Nous avons validé notre modèle en obtenant des résultats numériques conformes à ceux tirés du modèle théorique.

Security questions have always constituted a research challenge in the field of communication networks. The appearance of new paradigms, concepts, applications and technologies from one hand, and the ubiquity and the heterogeneity of the communicating entities from another hand, led to new complex problems of security. In some cases, the damages caused to the private life of every user can be irreparable. First, we propose a systemic and cognitive approach to include all Internet of Things (henceforth IoT) security aspects in a coherent framework. Compared to the analytic approach, our vision may lack theoretical rigor, but remains a flexible approach that may be required during decision making in ubiquitous environment. Next, we identify precise questions related to accidental or intentional threats, which may lead to private data breach during their exchange over networks. Then, we characterize the privacy problem by studying the fundamental concepts of IoT and the research activities related to security. By examining the related research work, it has been noticed that several classical solutions remain applicable but are limited by energy constraints, memory space, and calculation capacities. To overcome this problem, we propose a logical and controllable solution based on game theory approach. The advantage of this choice resides in its solid mathematical and formal basis. Then, we analytically explain the choice of the main system components, their interactions and their objectives. We used a probabilistic approach using a Markovian process, where we define three different application scenarios (e-health, trade and intelligent transport), two main actors (private data owner and requester) with different player’s types (trusted-regular, trusted-curious, untrusted-curious and untrusted-malicious), and a set of strategies depending on communication facilities, attack detection, incentive motivation and privacy concession. Finally, we evaluate the model by demonstrating the existence of an equilibrium solution with a satisfactory value of incentive motivation and data privacy concession, and by calculating the final state probabilities. We validate the proposed model through numerical results obtained from the theoretical model.