Un système de détection d'intrusion léger basé sur l'hôte utilisant un moniteur assisté par matériel pour détecter les attaques sans fil ciblant les dispositifs IoT contraints

A Lightweight Host-based Intrusion Detection System using a Hardware-Assisted Monitor to detect Wireless Attacks Targeting Constrained IoT Devices

• Auteur / Autrice : Mohamed El Bouazzati
• Direction : Guy Gogniat, Philippe Tanguy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et architectures numériques
• Date : Soutenance le 05/12/2023
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication en Bretagne Océane (Brest)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniela Dragomirescu, Pierre-François Gimenez, Russell Tessier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Nicomette, Aurélien Francillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Mesures de sûreté

Internet des objets

Systèmes de détection d'intrusion (informatique)

Mots clés libres

Brouillage

Injection de Paquets

HIDS

RISC-V

LoRaWAN

Jamming

Packet injection

HPCs

EWMA

FPGA

Résumé

La croissance rapide des applications de l'Internet des objets (IoT) dans divers secteurs a entraîné une augmentation significative du nombre d'appareils IoT. Cela a conduit au déploiement de nom- breux protocoles IoT pour offrir une connectivité accrue. Cependant, cette adoption extensive les a également rendus vulnérables aux attaques. En particulier, les attaques visant les capacités de communication sans fil représentent une menace importante. De telles attaques exploitent di- verses vulnérabilités dans l'unité de connectivité sans fil, compromettant ainsi leur sécurité. Pour contrer cette menace, nous proposons un Système de Détection d'Intrusion Hôte (HIDS) contre les attaques sans fil. Ses composants sont personnalisés pour prendre en charge les terminaux IoT utilisant des protocoles de débit de données basse fréquence dans les domaines gigahertz (GHz) et sous gigahertz (sub-GHz). Le HIDS déploie un traceur matériel pour surveiller la microarchitec- ture et les métriques réseau en utilisant des compteurs de performances matériels (HPCs). Il ef- fectue une trace des données pour une unité de connectivité sans fil basée sur une architecture RISC-V 32 bits. Nous évaluons l'efficacité du HIDS dans la détection d'attaques par injection de paquets et de brouillage. Notre mise en œuvre FPGA du HIDS présente un surcoût en logique d'environ 14% et une pénalité de fréquence de fonctionnement et de taille de code de moins de 1% pour un processeur RISC-V.

The rapid growth of Internet of Things (IoT) applications in various sectors has led to a significant increase in the number of IoT devices. This has led to the deployment of numerous IoT protocols to provide greater connectivity. However, this extensive adoption has also left them vulnerable to attack. In particular, attacks targeting the wireless communication capabilities are a significant threat. Such attacks exploit various vulnerabilities in the wireless connectivity unit, compromising its security. To counter this threat, we provide a Host Intrusion Detection System (HIDS) against wireless attacks. Its components are customized to support IoT end-devices using low-GHz and sub-GHz data rate protocols. The HIDS deploys a hardware tracer to monitor microarchitecture and network metrics using hardware performance counters (HPCs). It performs data tracing for a 32-bit RISC-V based wireless connectivity unit. We evaluate the effectiveness of the HIDS in detecting packet injection and jamming attacks. Our FPGA implementation of HIDS has a logic overhead of about 14% and a design frequency and code size penalty of less than 1% for a RISC-V processor