Surveillance des risques avec détection d'intrusion pour les systèmes de contrôle industriels

Risk monitoring with intrusion detection for industrial control systems

• Auteur / Autrice : Steve Muller
• Direction : Jean-Marie Bonnin, Yves Le Traon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 26/06/2018
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire en cotutelle avec Université du Luxembourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique - Objets communicants pour l'Internet du futur - Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Klein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Bonnin, Yves Le Traon, Valérie Viêt Triêm Tông, Jean-Marie Flaus, Romaric Ludinard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Viêt Triêm Tông, Jean-Marie Flaus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cyberdéfense

APT (informatique)

Systèmes de détection d'intrusion (informatique)

Gestion du risque

Mots clés libres

Gestion de risque en temps réel

Surveillance des risques

Modélisation de dépendances

Systèmes industriels

Détection d'intrusions

Real-Time risk management

Risk monitoring

Dependency modelling

Industrial control systems

Intrusion detection

Résumé

Les cyberattaques contre les infrastructures critiques telles que la distribution d'électricité, de gaz et d'eau ou les centrales électriques sont de plus en plus considérées comme une menace pertinente et réaliste pour la société européenne. Alors que des solutions éprouvées comme les applications antimalware, les systèmes de détection d'intrusion (IDS) et même les systèmes de prévention d'intrusion ou d'auto-cicatrisation ont été conçus pour des systèmes informatiques classiques, ces techniques n'ont été que partiellement adaptées au monde des systèmes de contrôle industriel. En conséquence, les organisations et les pays font recours à la gestion des risques pour comprendre les risques auxquels ils sont confrontés. La tendance actuelle est de combiner la gestion des risques avec la surveillance en temps réel pour permettre des réactions rapides en cas d'attaques. Cette thèse vise à fournir des techniques qui aident les responsables de la sécurité à passer d'une analyse de risque statique à une plateforme de surveillance des risques dynamique et en temps réel. La surveillance des risques comprend trois étapes, chacune étant traitée en détail dans cette thèse : la collecte d'informations sur les risques, la notification des événements de sécurité et, enfin, l'inclusion de ces informations en temps réel dans une analyse des risques. La première étape consiste à concevoir des agents qui détectent les incidents dans le système. Dans cette thèse, un système de détection d'intrusion est développé à cette fin, qui se concentre sur une menace persistante avancée (APT) qui cible particulièrement les infrastructures critiques. La deuxième étape consiste à traduire les informations techniques en notions de risque plus abstraites, qui peuvent ensuite être utilisées dans le cadre d'une analyse des risques. Dans la dernière étape, les informations collectées auprès des différentes sources sont corrélées de manière à obtenir le risque auquel l'ensemble du système est confronté. Les environnements industriels étant caractérisés par de nombreuses interdépendances, un modèle de dépendance est élaboré qui prend en compte les dépendances lors de l'estimation du risque.

Cyber-attacks on critical infrastructure such as electricity, gas, and water distribution, or power plants, are more and more considered to be a relevant and realistic threat to the European society. Whereas mature solutions like anti-malwareapplications, intrusion detection systems (IDS) and even intrusion prevention or self-healing systems have been designed for classic computer systems, these techniques have only been partially adapted to the world of Industrial ControlSystems (ICS). As a consequence, organisations and nations fall back upon risk management to understand the risks that they are facing. Today's trend is to combine risk management with real-time monitoring to enable prompt reactions in case of attacks. This thesis aims at providing techniques that assist security managers in migrating from a static risk analysis to areal-time and dynamic risk monitoring platform. Risk monitoring encompasses three steps, each being addressed in detail in this thesis: the collection of risk-related information, the reporting of security events, and finally the inclusion of this real time information into a risk analysis. The first step consists in designing agents that detect incidents in the system. In this thesis, an intrusion detection system is developed to this end, which focuses on an advanced persistent threat (APT) that particularly targets critical infrastructures. The second step copes with the translation of the obtained technical information in more abstract notions of risk, which can then be used in the context of a risk analysis. In the final step, the information collected from the various sources is correlated so as to obtain the risk faced by the entire system. Since industrial environments are characterised by many interdependencies, a dependency model is elaborated which takes dependencies into account when the risk is estimated.