Architectures sécurisés pour la gestion des tranches de réseau pour la 5G et au-delà

Security architectures for network slice management for 5G and beyond

• Auteur / Autrice : Sabra Ben Saad
• Direction : Adlen Ksentini, Brik Bouziane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 17/02/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut EURECOM (Sophia-Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Hassine Moungla
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kandaraj Piamrat, Hichem Sedjelmaci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carla-Fabiana Chiasserini, Djamal Zeghlache

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intelligence artificielle

SDN (architecture des réseaux d'ordinateurs)

5G (téléphonie mobile)

Systèmes virtuels (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Mots clés libres

Sécurité

Gestion de Network Slice

Trust

Intelligence artificielle

SLA

Security

Network Slice management

Trust

Artificial Intelligence

SLA

Résumé

L'architecture de découpage du réseau en sous-réseaux "Network slicing", rendue possible grâce aux nouvelles technologies telles que la virtualisation des fonctions réseau (NFV) et le réseau défini par logiciel (SDN), est l'un des principaux piliers des réseaux 5G et au-delà (B5G). Dans les environnements de la cinquième génération et au-delà (B5G), on s'attend à une multiplication du nombre de sous-réseaux coexistant, plus ou moins complexes, avec des durées de vie, des besoins en ressources et des objectifs de performance très divers. Cela crée des défis importants pour la gestion et l'orchestration des sous-réseaux sans intervention humaine, y compris la sécurité, la gestion des pannes et la confiance. En outre, le découpage du réseau ouvre le marché à de nouvelles parties prenantes, à savoir le vertical ou le locataire, le fournisseur de tranches de réseau et le fournisseur d'infrastructure. Dans ce contexte, il est nécessaire d'assurer non seulement une interaction sécurisée entre ces acteurs, mais aussi que chaque acteur fournisse le service attendu pour répondre aux exigences des sous-réseaux. Il convient donc de concevoir de nouvelles architectures sécurisées capables d'identifier/détecter en temps réel les nouvelles formes d'attaques liées au découpage de réseaux en tranches, tout en gérant de manière sûre et automatique les accords de niveau de service (SLAs) entre les acteurs impliqués. Dans cette thèse, nous concevons une nouvelle architecture sécurisée adaptée aux réseaux prêts pour le "Network slicing" (réseaux de cinquième génération (5G) et au-delà), en nous appuyant fortement sur la blockchain et l'intelligence artificielle (IA) pour permettre une gestion sécurisée et fiable des sous-réseaux.

Network slicing architecture, enabled by new technologies such as Network Functions Virtualization (NFV) and Software-Defined Networking (SDN), is one of the main pillars of Fifth-generation and Beyond (B5G). In B5G settings, the number of coexisting slices with varying degrees of complexity and very diverse lifespans, resource requirements, and performance targets is expected to explode. This creates significant challenges towards zero-touch slice management and orchestration, including security, fault management, and trust. In addition, network slicing opens the business market to new stakeholders, namely the vertical or tenant, the network slice provider, and the infrastructure provider. In this context, there is a need to ensure not only a secure interaction between these actors, but also that each actor delivers the expected service to meet the network slice requirements. Therefore, new trust architectures should be designed, which are able to identify/detect the new forms of slicing-related attacks in real-time, while securely and automatically managing Service Level Agreements (SLA) among the involved actors. In this thesis, we devise new security architectures tailored to network slicing ready networks (B5G), heavily relying on blockchain and Artificial Intelligence (AI) to enable secure and trust network slicing management.