Vers une approche de gestion sécurisée du partage des données pour les environnements IoT

Towards a secure data sharing management approach for IoT environments

• Auteur / Autrice : Nouha Laamech
• Direction : Cong-Duc Pham, Manuel Munier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/09/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de l'Université de Pau et des pays de l'Adour (Pau)
• Jury : Président / Présidente : François Pellegrini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cong-Duc Pham, Manuel Munier, Sana Sellami, Gayo Diallo, Khalid Benali, Ismaïl Berrada, Richard Chbeir
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sana Sellami, Gayo Diallo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs de sécurité

Internet des objets

Mots clés libres

IoT

Sécurité

Web sémantique

Politique de contrôle d'usage

Provenance des données

IoT

Security

Semantic web

Usage control

Data provenance

Résumé

Les environnements connectés promettent de nous apporter de nouveaux services : meilleure gestion de l'énergie, optimisation des transports, ciblage de l'information diffusée, etc. La grande valeur ajoutée de ces architectures à base d'objets connectés (IoT) est la donnée dont la collecte et le traitement impliquent un très grand nombre de systèmes informatiques opérés par des acteurs différents. Chaque acteur pouvant avoir ses propres objectifs, contraintes et enjeux, un des défis en terme de sécurité est de garder la maîtrise des informations échangées afin d'assurer ce que l'on appelle l'autodétermination informationnelle. Cette notion signifie par exemple que chaque acteur peut contrôler qui utilise ses données, où et pour quelle finalité.Cette thèse décrit notre approche pour la gestion du partage des données dans les environnements connectés. L'exploitation des données générées par les ressources de l'internet des objets soulève des risques de sécurité en raison du manque de transparence entre les différents acteurs de l'environnement. Ainsi, nous proposons tout d'abord une ontologie de gestion du partage des données IoT qui prend en considération les contextes, appelée IdSM-O, afin d'établir un vocabulaire de sécurité partagé et de gérer l'interopérabilité des environnements IoT. Ensuite, nous introduisons un gestionnaire de règles sémantiques automatique à trois niveaux, qui recueille les exigences des politiques de sécurité des fournisseurs de données et les traduit automatiquement en règles sémantiques prêtes pour le processus du raisonnement. Ces contributions constituent la base d'IdSM, un framework de sécurité de bout en bout pour la gestion du partage des données, qui répondent aux exigences de sécurité de l'information et au respect des obligations entre les différentes parties. Enfin, nous développons un prototype de la proposition afin de prouver sa faisabilité et d'analyser ses performances.

Internet of Things (IoT) generates, connects and shares collected data from smart devices with various independent parties. With the increasing number of connected devices, its wide deployment is revolutionizing the modern world by covering almost every aspect of an individual's life. In this context, it is in the best interest of the community to successfully motivate users to share their IoT data with the rest of the environment, to allow the emergence of new services in different fields such as healthcare, education, or industrial manufacturing. However, requesting data to be able to extract valuable information from it can be a sensitive matter to approach. Therefore, framing requests and providing clarity on how this information will be used is necessary for building trust and credibility in connected environments. More precisely, when data providers decide to share their data with the community, they have little control over how their information are being used and in which context. In parallel, data consumers don't have the ability to trace back the different nodes by which the available data went through and its processing history to determine, for example, if it meets the technical and legal requirements of a given activity.Our research focus on three main challenges: (i) the definition of a semantic layer that handles the security requirements in the context of IoT data sharing, (ii) the enforcement of a context-aware security policy that matches both the data provider's preferences and the data consumer's usage, and (iii) the establishment of an end-to-end security solution that manage the sharing of IoT data in a decentralized architecture while eliminating the need to trust any involved IoT parties.To address these issues, we first present a context-aware IoT data Sharing Management ontology called IdSM-O, to establish a shared security vocabulary and handle the interoperability of IoT environments. Following that, we introduce a three-layer automatic semantic rule manager, that collects data provider's security policies requirements and automatically translate them to semantic rules ready for reasoning. Those contributions are the basement of IdSM, an end-to-end security framework for data sharing management during the phases of collection, transmission, and processing. Using this framework, we aim at addressing user's control enforcement over the owned smart devices, information security requirements, and obligation compliance between various parties in the IoT environment. Finally, we design, implement, and develop a prototype of the the proposal in order to prove its feasibility and analyze its performances.