Environnement pour l'analyse de sécurité d'objets communicants

Approaches for analyzing security properties of smart objects

• Auteur / Autrice : Florian Lugou
• Direction : Ludovic Apvrille, Aurélien Francillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/02/2018
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Télécom Paris (Palaiseau, Essonne ; 1878-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : System on Chip (LabSoC)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Nicomette
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Nicomette, Jean-Michel Bruel, Stéphanie Delaune, Paolo Camurati, Jair Gonzales
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Michel Bruel, Stéphanie Delaune

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Logiciels -- Vérification

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Modélisation

Sécurité des systèmes

Vérification formelle

Conception des systèmes embarqués

Model-driven engineering

System security

Formal verification

Embedded system conception

Résumé

Alors que les systèmes embarqués sont de plus en plus nombreux, complexes, connectés et chargés de tâches critiques, la question de comment intégrer l'analyse précise de sécurité à la conception de systèmes embarqués doit trouver une réponse. Dans cette thèse, nous étudions comment les méthodes de vérification formelle automatiques peuvent aider les concepteurs de systèmes embarqués à évaluer l'impact des modifications logicielles et matérielles sur la sécurité des systèmes. Une des spécificités des systèmes embarqués est qu'ils sont décrits sous la forme de composants logiciels et matériels interagissant. Vérifier formellement de tels systèmes demande de prendre tous ces composants en compte. Nous proposons un exemple d'un tel système (basé sur Intel SGX) qui permet d'établir un canal sécurisé entre un périphérique et une application. Il est possible d'en vérifier un modèle de haut-niveau ou une implémentation bas-niveau. Ces deux niveaux diffèrent dans le degré d'intrication entre matériel et logiciel. Dans le premier cas, nous proposons une approche orientée modèle, à la fois au niveau partitionnement et conception logicielle, permettant une description à haut niveau d'abstraction du matériel et du logiciel et permettant une transformation de ces modèles en une spécification formelle sur laquelle une analyse de sécurité peut être effectuée avec l'outil ProVerif. Dans le second cas, nous considérons une implémentation logicielle et un modèle matériel plus concret pour effectuer des analyses de sécurité plus précises toujours avec ProVerif.

As embedded systems become more complex, more connected and more involved in critical tasks, the question of how strict security analysis can be performed during embedded system design needs to be thoroughly addressed. In this thesis, we study how automated formal verification can help embedded system designers in evaluating the impact of hardware and software modifications on the security of the whole system. One of the specificities of embedded system design-which is of particular interest for formal verification-is that the system under design is described as interacting hardware and software components. Formally verifying these systems requires taking both types of components into account. To illustrate this fact, we propose an example of a hardware/software co-design (based on Intel SGX) that provides a secure channel between a peripheral and an application. Formal verification can be performed on this system at different levels: from a high-level view (without describing the implementations) or from a low-level implementation. These two cases differ in terms of how tightly coupled the hardware and software components are. In the first case, we propose a model-based approach-for both the partitioning and software design phases- which enables us to describe software and hardware with high-level models and enables a transformation of these models into a formal specification which can be formally analyzed by the ProVerif tool. In the second case, we consider a software implementation and a more concrete