Protocoles d'attestation dans des environnements dynamiques

Attestation protocols in dynamic environments

• Auteur / Autrice : Thibaut Jacques
• Direction : Maria-Cristina Onete, Ghada Arfaoui
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : XLIM MATHIS - Mathématiques & Sécurité de l'information
• Jury : Président / Présidente : Olivier Blazy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria-Cristina Onete, Ghada Arfaoui, Maryline Laurent, Sébastien Canard, Pascal Lafourcade
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Maryline Laurent, Sébastien Canard

Mots clés

Mots clés libres

Attestation à distance

Protocoles cryptographiques

Sécurité informatique

Remote Attestation

Cryptographic protocols

IT Security

Résumé

La virtualisation des fonctions réseau (NFV) est une approche de la mise en oeuvre d'un réseau dans laquelle les fonctions réseau sont implémentées sous forme de logiciels s'exécutant au sein de compartiments virtuels (comme une machine virtuelle ou un conteneur) plutôt que sous forme de matériel dédié. Il en résulte une architecture de type cloud où les fonctions réseau virtuelles (VNF) sont gérées sur une plateforme appelée infrastructure de virtualisation des fonctions de réseau (NFVI). Le paradigme NFV apporte de la flexibilité supplémentaire au réseau. Les opérateurs peuvent facilement adapter leur réseau en ajoutant, supprimant, ou déplaçant des VNF entre les serveurs pour déployer de nouveaux services à la demande. Toutefois, cette flexibilité s'accompagne de défis en matière de sécurité. L'Institut européen des normes de télécommunication (ETSI) recommande l'utilisation de l'attestation à distance comme l'un des outils permettant de sécuriser une telle infrastructure. Un protocole d'attestation est un protocole cryptographique bipartite dans lequel un prouveur fournit la preuve d'une ou plusieurs propriétés à un vérificateur. L'attestation approfondie étend le concept d'attestation à un environnement virtuel, dans lequel l'instance virtuelle et l'infrastructure sous-jacente sont attestées. Bien que l'attestation à distance, et dans une moindre mesure, l'attestation approfondie, ne soient pas des techniques nouvelles, les approches actuelles ne sont pas adaptées aux environnements NFV. Cette thèse introduit trois schémas d'attestation adaptés au contexte NFV. La sécurité de chacun de ces protocoles est formellement prouvée. De plus, nous démontrons l'efficacité de ces protocoles à l'aide d'expérimentations réalisées sur des implémentations. Un premier schéma formalise le concept d'attestation approfondie, tout en améliorant l'état de l'art avec une solution qui offre un compromis entre la sécurité et l'efficacité des deux principales approches existantes. Sur la base de cet élément de base, deux schémas sont présentés pour répondre à des situations concrètes. Ces schémas prennent en compte les problèmes de confidentialité qui se posent dans les réseaux virtualisés multi-tenant, tout en étant efficaces même sur de grandes infrastructures et en conservant les garanties de sécurité du schéma de base.

Network Functions Virtualisation (NFV) is a networking paradigm where network functions are implemented as software running inside virtualised instances (such as virtual machines or containers) rather than on dedicated hardware. This results in a cloud-like architecture where the virtual network functions (VNFs) are managed on a platform called the Network Function Virtualisation Infrastructure (NFVI). The use of NFVs adds more flexibility to the network. Operators can easily adapt their network by adding, removing, or moving VNFs between servers to scale up or down, or to deploy new services on demand. However, with this flexibility come security challenges. The European Telecommunications Standards Institute (ETSI) recommends the use of remote attestation as one of the tools to secure such an infrastructure. An attestation protocol is a two-party cryptographic protocol in which a prover provides evidence about one or more properties to a verifier. Deep attestation extends the concept of attestation to a virtualized environment, where both the virtual instance and the underlying infrastructure are attested. Although remote attestation, and to a lesser extent deep attestation, are not new techniques, current approaches are not suitable for the NFV environment. In this thesis, we propose three privacy-preserving attestation protocols for the NFV context. We formally prove the security of our proposals. In addition, we demonstrate the effectiveness of our protocols with implementations and experimental results. A first scheme establishes the concept of deep attestation and enhances the current state-of-the-art by providing a solution that strikes a balance between the security and performance of the two predominant existing methods. Based on this building block, we introduce two new schemes that respond to more complex use cases. These schemes take into account the privacy issues that arise in multi-tenant virtualised networks, while being efficient even on large infrastructures and maintaining the security guarantees of the basic building block.