A secure design of WoT services for smart cities

par Saad El jaouhari

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Jean-Marie Bonnin.

Soutenue le 13-12-2018

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Objets communicants pour l'Internet du futur (laboratoire) , Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (laboratoire) et de Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) (laboratoire) .

Le président du jury était Valérie Issarny.

Le jury était composé de Jean-Marie Bonnin, Maryline Laurent, Joachim Posegga, Farid Naït-Abdesselam, Tayeb Lemlouma, Ahmed Bouabdallah.

Les rapporteurs étaient Maryline Laurent, Joachim Posegga.

  • Titre traduit

    Conception sécurisée de services IoT pour les villes connectées


  • Résumé

    WebRTC est une technologie récente de communication qui permet d’établir des échanges multimédia conversationnels directement entre navigateurs. Nous nous intéressons dans cette thèse à des locuteurs dans un Smart Space (SS) défini comme un environnement centré-utilisateur instrumenté par unensemble de capteurs et d’actionneurs connectés. Nous analysons les capacités nécessaires pour permettre à un participant d’une session WebRTC d’impliquer dans cette même session, les flux induits par les objets connectés appartenant au SS d’un utilisateur quelconque de la session. Cette approche recèle un gisement de nombreux nouveaux usages. Nous limitons notre analyse à ceux concernant l’exercice distant d’une expertise et d’un savoir-faire. Techniquement, il s’agit d’articuler de façon contrôlée WebRTC et IoT/WoT. Nous procédons à une extension de WebRTC par WoT pour fournir à tout utilisateur d’une session WebRTC, un accès aux objets connectés du SS de tout autre participant à la session, en mettant l’accent sur la sécurisation de cet accès ainsi que sur sa conformité aux exigences de respect de la vie privée (RGPD) de l’utilisateur concerné. Le positionnement de notre approche dans le contexte des services de communication opérant dans les villes connectées, impose la prise en compte de SSs multiples et variés induisant chacun ses propres politiques de routage et de sécurité. Pour répondre à nos objectifs, il devient nécessaire au cours d’une session WebRTC, d’identifier, sélectionner, déployer et appliquer les règles de routage et de sécurité de façon à garantir un accès rapide et sécurisé aux différents SSs concernés et distribués sur tout le réseau. Nous développons une architecture originale répondant à ces besoins et intégrant un contrôleur SDN du fait de l’étroite imbrication entre les problématiques de routage et de sécurité. Un prototype illustrant notre approche a été mis en oeuvre et testé afin d’évaluer la performance et la sécurité du système. Nous illustrons finalement notre approche dans le domaine de la santé en démontrant son apport pour gérer une infrastructure de grande taille telle qu’un hôpital.


  • Résumé

    The richness and the versatility of WebRTC, a new peer-to-peer, real-time and browser based communication technology, allowed the imagination of new and innovative services. In this thesis, we analyzed the capabilities required to allow a participant in a WebRTC session to access the smart Things belonging to his own environment as well as those of any other participant in the same session. The access to such environment, which we call “SmartSpace (SS)”, can be either passive, for example by monitoring the contextual information provided by the sensors, or active by requesting the execution of commands by the actuators, or a mixture of both. This approach deserves attention because it allows solving in an original way various issues such as allowing experts to remotely exercise and provide their expertise and/or knowing how. From a technical point of view the issue is not trivial because it requires a smooth and mastered articulation between two different technologies: WebRTC and the Internet of Things (IoT) /Web of Things (WoT). Hence, the first part of the problem studied in this thesis, consists in analyzing the possibilities of extending WebRTC capabilities with theWoT. So as to provide a secure and privacy-respectful access to the various smart objects located in the immediate environment of a participant to any otherend-user involved in the same ongoing WebRTC session. This approach is then illustrated in the ehealth domain and tested in a real smart home (a typical example of a smart space). Moreover,positioning our approach in the context of communication services operating in smart cities requires the ability to support a multiplicity of SSs,each with its own network and security policy. Hence,in order to allow a participant to access one of his own SSs or one of another participant (through a delegation of access process), it becomes necessary to dynamically identify, select, deploy, and enforce the SS’s specific routing and security rules, so as to have an effective, fast and secure access. Therefore, the second part of the problem studied in this Ph.D.consists in defining an efficient management of the routing and security issues regarding the possibility of having multiple SSs distributed over the entire network.


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