Stratégies de sécurité contextuelle sous contrainte énergétique pour le réseau intra Véhicule Electrique

Context-aware security strategies under energetic constraint for the intra electric vehicle network

• Auteur / Autrice : Yosra Fraiji
• Direction : Ghaleb Hoblos, Leïla Azzouz Saïdane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 28/09/2021
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Université de la Manouba (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, information et ingénierie des systèmes (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....) - Ecole supérieure d'ingénieurs en génie électrique (Rouen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en systèmes électroniques embarqués (Saint-Étienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 2001-...)
• Jury : Président / Présidente : Sihem Guemara-El-Fatmi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dimitri Lefebvre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sidi-Mohammed Senouci, Sofiane Ouni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux de capteurs (technologie)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Véhicules automobiles -- Capteurs

Véhicules électriques

Mots clés libres

IoEV

Réseau intra-véhiculaire

Sécurité contextuelle

Risque

Trust

Energie

Station de recharge

IoEV

Intra-vehicle network

Context-aware security

Risk

Trust

Energy

Charging station

Résumé

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la problématique de la sécurité des communications du réseau de capteurs intra véhicule électrique connecté. En effet, Plusieurs travaux et expérimentations ont montré que différentes attaques peuvent être menées sur ce réseau telles que l’activation des freins et la prise de contrôle du véhicule à distance, les attaques d’écoute, les attaques DoS sur les ECU (Electronic Control Unit), etc. Des solutions de sécurisation du réseau intra véhiculaire existent dont la plus connue est EVITA (E-safety vehicle intrusion protected applications), proposée dans le cadre du septième programme de recherche et développement technologique. Cependant, ces solutions de sécurité sont énergivores (elles utilisent les mécanismes de sécurité les plus robustes) et sont mal adaptées dans un contexte de contrainte énergétique (Véhicule Electrique). Pour cette raison, nous avons proposé, pour le réseau intra-véhicule électrique, une solution de sécurité basée sur le contexte. Le contexte s’adapte à l’écosystème du véhicule électrique et est composé de l’état de charge (SOC State Of Charge), la distance à la station de recharge, les conditions de trafic, le type de capteur et la capacité en mémoire et traitement des capteurs. Dans CASIEV (Context Aware Security for the Intra Electric Vehicle), le capteur passe toujours au niveau de sécurité le plus élevé selon le contexte. Ainsi, la sécurité des communications peut être assurée lorsque le niveau de la batterie est critique mais que le trafic est faible/moyen et l’énergie restante permet d’atteindre la station de recharge disponible la plus proche. La simulation a montré que CASIEV permet d’augmenter le temps d’activation de la sécurité par rapport aux solutions existantes (statiques). De plus, nous avons remarqué un gaspillage de ressources (énergie, mémoire et traitement) dans le cas où le niveau de risque d’attaques est faible. Pour cette raison, nous avons apportée des améliorations à CASIEV en tenant compte du niveau de risque et de la confiance en ce risque. RICAV (RIsk based Context-Aware security solution for the intra electric Vehicle network) a permis d’augmenter le temps d’activation du système de sécurité et de diminuer la consommation d’énergie tout en assurant la sécurité du conducteur.

In this thesis, we were interested in investigating the security issues of the intra electric vehicle network. Indeed, several works and experiments have shown that various attacks can be performed on this network such as brakes activation and vehicle remote control, eavesdropping attacks, DoS on ECUs (Electronic Control Unit), etc. Many solutions exist to secure the intra vehicle network. The most popular one is EVITA (E-safety Vehicle Intrusion Protected Applications). However, these security solutions are energy intensive (they use the most robust security mechanisms) and are not well adapted in a context of energy constraints (Electric Vehicle). Hence, we proposed a context-Aware Security solution for the Intra-Electric Vehicle network (CASIEV) that considers as a context ; the sensors memory and processing capacity, the available energy, the nearest charging station, the state of traffic to represent the specific Electric Vehicle ecosystem. In CASIEV, a sensor always switches to the highest security level depending on the context. Security is also provided when the battery level is critical, the traffic is low/medium, and the remaining energy allows to reach the nearest charging station. Simulations showed that the total activation security time provided by CASIEV is higher than the time resulting from static approaches. In addition, we noticed a waste of resources (energy, memory and processing) when the risk level of attacks is low. Hence, we improved CASIEV by considering the risk and the trust in this risk. The basic idea of RICAV (RIsk based Context-Aware security) is to reduce the security level if the risk is low improving this way the vehicle batterie autonomy. Simulations showed that RICAV has increased the activation time of the security system and reduced the energy consumption while providing the safety of the driver.