Dissertations / Theses: 'Internet des objets – Dispositifs de sécurité'

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Laamech, Nouha. "Towards a secure data sharing management approach for IoT environments." Electronic Thesis or Diss., Pau, 2024. http://www.theses.fr/2024PAUU3031.

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Abstract:

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

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Claeys, Timothy. "Sécurité pour l'internet des objets : une approche des bas en haut pour un internet des objets sécurisé et normalisé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM062.

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Abstract:

La rapide expansion du marché de l’IoT a permis de relier de plus en plus de matériels bon marché àl’Internet. Pour bon nombre de ces objets, la sécurité ne constitue pas une priorité. En raison de leursfonctionnalités avancées de détection et de manipulation, ces produits IoT mal sécurisés mettent en dangerla vie privée et la sécurité de leurs utilisateurs.Bien que l’IoT englobe des objets connectés de capacités variables, dans ces travaux, nous nous concentronssur les équipements contraints en énergie, en ressources mémoires, et à faible puissance de calcul.Ces restrictions limitent non seulement la possibilité de traitements, mais aussi la capacité à protéger lesdonnées et les utilisateurs. Afin de sécuriser l’IoT, nous identifions plusieurs éléments de bases permettantde fournir des services de sécurité sur l’ensemble d’un équipement.L’implémentation des mécanismes de sécurité au niveau matériel constitue un premier pilier pourl’IoT sécurisé. Diverses fonctions, telles que le démarrage sécurisé, l’attestation à distance et les mises àjour "over-the-air", dépendent en effet fortement de son support. Comme l’implémentation de la sécuritématérielle est souvent coûteuse et ne peut être appliquée aux systèmes existants, nous étudions l’attestationpurement logicielle. Cette méthode fournit une racine de confiance aux systèmes distants qui ne supportentpas la sécurité au niveau matériel. Dans le cadre de l’attestation à distance, l’identification de l’appareilest primordiale. Une partie de ce travail est donc consacrée à l’étude des identificateurs physiques desdispositifs et de leur fiabilité.L’IoT sécurisé repose sur un deuxième élément clé: la cryptographie. Cette dernière est abondammentutilisée par tous les autres mécanismes de sécurité et largement étudiée. Nous étudions les performancesdes algorithmes cryptographiques récents pour les dispositifs contraints.Un troisième élément central pour sécuriser l’IoT est la capacité de la pile protocolaire à sécuriser lescommunications. Nous montrons par exemple qu’il est possible d’exploiter la tolérance du BLE à la dérived’horloge pour établir un canal couvert. D’autre part, il est possible de monter une attaque de déni deservice en exploitant les phases énergivores du réseau, notamment la phase d’attache. Nous proposonsdans ces travaux un algorithme défensif qui réduit quasiment à néant les surcoûts liés à la connexion auréseau.Les architectures de sécurité constituent le dernier pilier pour la sécurité de l’IoT. Elles permettent eneffet de guider le déploiement d’un IoT sécurisé à grande échelle. Après avoir étudié la proposition de l’IETFde schéma d’authentification et d’autorisation pour l’IoT, nous proposons deux pistes d’amélioration de lasécurité.Enfin, la mise en place d’une architecture de sécurité implique le choix du protocole. Dans le contextedes réseaux contraints énergétiquement, le critère déterminant sera la consommation. Même si, àl’avenir, l’IoT utilisera principalement le paradigme d’objets sécurisés pour protéger les données, tant queces derniers ne seront pas largement supportés, de nombreux produits IoT s’appuieront sur les protocolesde sécurité traditionnels tels que TLS et DTLS. C’est pourquoi nous réalisons une étude de performance surla partie la plus critique de ces protocoles : l’établissement du secret partagé. Nous montrons que, mêmesi le "handshake" DTLS utilise moins de paquets pour établir le secret partagé, TLS obtient des meilleursrésultats dans les réseaux avec pertes
The rapid expansion of the IoT has unleashed a tidal wave of cheap Internet-connected hardware. Formany of these products, security was merely an afterthought. Due to their advanced sensing and actuatingfunctionalities, poorly-secured IoT devices endanger the privacy and safety of their users.While the IoT contains hardware with varying capabilities, in this work, we primarily focus on the constrainedIoT. The restrictions on energy, computational power, and memory limit not only the processingcapabilities of the devices but also their capacity to protect their data and users from attacks. To secure theIoT, we need several building blocks. We structure them in a bottom-up fashion where each block providessecurity services to the next one.The first cornerstone of the secure IoT relies on hardware-enforced mechanisms. Various security features,such as secure boot, remote attestation, and over-the-air updates, rely heavily on its support. Sincehardware security is often expensive and cannot be applied to legacy systems, we alternatively discusssoftware-only attestation. It provides a trust anchor to remote systems that lack hardware support. In thesetting of remote attestation, device identification is paramount. Hence, we dedicated a part of this work tothe study of physical device identifiers and their reliability.The IoT hardware also frequently provides support for the second building block: cryptography. Itis used abundantly by all the other security mechanisms, and recently much research has focussed onlightweight cryptographic algorithms. We studied the performance of the recent lightweight cryptographicalgorithms on constrained hardware.A third core element for the security of the IoT is the capacity of its networking stack to protect the communications.We demonstrate that several optimization techniques expose vulnerabilities. For example,we show how to set up a covert channel by exploiting the tolerance of the Bluetooth LE protocol towardsthe naturally occurring clock drift. It is also possible to mount a denial-of-service attack that leverages theexpensive network join phase. As a defense, we designed an algorithm that almost completely alleviates theoverhead of network joining.The last building block we consider is security architectures for the IoT. They guide the secure integrationof the IoT with the traditional Internet. We studied the IETF proposal concerning the constrainedauthentication and authorization framework, and we propose two adaptations that aim to improve its security.Finally, the deployment of the IETF architecture heavily depends on the security of the underlying communicationprotocols. In the future, the IoT will mainly use the object security paradigm to secure datain flight. However, until these protocols are widely supported, many IoT products will rely on traditionalsecurity protocols, i.e., TLS and DTLS. For this reason, we conducted a performance study of the most criticalpart of the protocols: the handshake phase. We conclude that while the DTLS handshake uses fewerpackets to establish the shared secret, TLS outperforms DTLS in lossy networks

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Challal, Yacine. "Sécurité de l'Internet des Objets : vers une approche cognitive et systémique." Habilitation à diriger des recherches, Université de Technologie de Compiègne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00866052.

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Abstract:

La prolifération des réseaux ad hoc mobiles, pair-à-pair et de capteurs ont encouragé le développement des concepts d'une informatique autonome avec potentiellement un large éventail d'applications. Or, la vulnérabilité inhérente de ces réseaux autonomes introduit de nouveaux challenges de sécurité, telles que des attaques internes menées par des entités malveillantes. Plusieurs de ces attaques sont difficiles à détecter et à contrarier en raison de leur comportement asymptotique au comportement de processus légitimes des systèmes en interaction. Par ailleurs, la limitation des ressources de certains réseaux autonomes (réseaux de capteurs sans fil, réseaux mobiles ad hoc) constitue un autre grand challenge pour leur robustesse qui englobe à la fois la tolérance aux défaillances et la sécurité. Dans ce contexte, nos travaux se sont articulés autour de deux axes de recherche qui se situent à deux limites de la connaissance contemporaine sur la sécurité des systèmes : la sécurité collaborative des systèmes complexes en interaction et la sécurité des systèmes à fortes contraintes de ressources. Nous nous sommes fixés comme objectif le développement de solutions algorithmiques aptes à satisfaire les besoins des utilisateurs en termes de performance et de robustesse tout en leur permettant de faire abstraction de la complexité sous-jacente. Nous avons démontré à travers nos travaux que l'interaction robuste et sécurisée entre ces systèmes atypiques est possible. Elle est possible grâce à une nouvelle appréhension de la sécurité basée sur la collaboration de processus de confiance, et la prévention à base de mécanismes proactifs de tolérance aux disfonctionnements. Nous avons mené une recherche à la fois scientifique, technologique et intégrative dans le cadre de projets pluridisciplinaires, qui s'inscrivent dans des domaines aussi variés que la santé, l'agriculture, la gestion du trafic urbain, les systèmes embarqués, les réseaux et la sécurité des échanges. L'évolution de nos axes de recherche est principalement motivée par la prise en compte de nouvelles évolutions technologiques et de leur usage, pour lesquelles nous proposerons des solutions algorithmiques de sécurité tout en optimisant les coûts inhérents. En l'occurrence, une évolution majeure qui s'inscrit dans la continuité des développements récents des technologies de l'information et de la communication et des systèmes embarqués, est " l'internet des objets (IdO)". Cette évolution technologique sera accompagnée d'une évolution des usages et de l'écosystème technologique environnant dans toute sa complexité. Nous allons montrer que cette nouvelle " technologie de rupture " à enjeux socioéconomiques importants suscite ses propres challenges de sécurité et de " privacy ". Nous présenterons une évolution de la thématique de sécurité de l'IdO en trois phases : la sécurité efficace pour une informatique embarquée miniaturisée, la sécurité et " privacy " centrée sur l'utilisateur selon le contexte, et une approche cognitive et systémique de la sécurité de l'IdO. En effet, nous montrerons que l'évolution des objets vers plus d'autonomie à percevoir et à agir sur l'environnement, accentuera les enjeux de la sécurité et de la " privacy ". En conséquence, la sécurité de l'Internet des objets devrait aussi évoluer vers plus d'autonomie perceptive et actionnelle en se basant sur une approche cognitive et systémique centrée sur les objets intelligents.

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Kouicem, Djamel Eddine. "Sécurité de l’Internet des objets pour les systèmes de systèmes." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2518.

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Abstract:

L'internet des objets (IoT) est une nouvelle technologie qui vise à connecter des milliards d'objets physiques à Internet. Ces objets peuvent être engagés dans des relations complexes, notamment la composition et la collaboration avec d'autres systèmes indépendants et hétérogènes, afin de fournir de nouvelles fonctionnalités, conduisant ainsi à ce que l'on appelle les systèmes de systèmes (SoS). Les composants de l'IoT communiquent et collaborent dans des environnements distribués et dynamiques, confrontés à plusieurs problèmes de sécurité de grande ampleur. La sécurité es tconsidérée parmi les enjeux majeurs de l'IoT et soulève des défis liés aux contraintes de capacité de calcul et stockage ainsi que le très grand nombre des objets connectés. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'application des outils cryptographiques ainsi que la technologie blockchain pour résoudre les problèmes de sécurité dans l'IoT, à savoir : l'authentification et la gestion de confiance. Dans un premier lieu, nous nous sommes intéressés au problème du contrôle d'accès distant des actionneurs intelligents utilisant des dispositifs IoT. Pour aborder ce problème, nous avons proposé une solution de contrôle d'accès efficace et à granularité fine, basée sur le mécanisme ABE (Attribute Based Encryption) et des chaînes de hachage. À l'aide d'outils formels d'analyse de sécurité, nous avons démontré la sécurité de notre protocole face aux attaques malveillantes. Dans un deuxième lieu, nous avons abordé le problème d'authentification dans les applications IoT basé sur le paradigme du fog computing. Nous avons proposé un nouveau protocole d'authentification mutuelle efficace qui est basé sur la technologie blockchain et la cryptographie à seuil. Dans notre solution, les objets IoT et les serveurs de fog n'ont besoin que de quelques informations à stocker pour vérifier l'authenticité de chaque objet du système. L’authentification est effectuée seulement sur la bordure du réseau sans passer par des entités externes. Ainsi, la latence et la capacité de stockage sont réduites au minimum. Enfin, dans notre troisième contribution, nous avons proposé un nouveau protocole de gestion de réputation basé sur la technologie blockchain et le fog computing, avec la prise en charge de la mobilité des objets connectés. Notre protocole permet aux objets IoT d'évaluer et de partager avec précision la réputation relative aux autres objets de manière scalable, sans se recourir à une entité de confiance. Nous avons confirmé l'efficacité de notre protocole par des analyses théoriques et des simulations approfondies. Nous avons montré que notre protocole surpasse les solutions existantes,notamment en matière de scalabilité, prise en charge de la mobilité, la communication et le calcul
The Internet of things (IoT) is a new technology that aims to connect billions of physical devices to the Internet. The components of IoT communicate and collaborate between each other in distributed and dynamic environments, which are facing several security challenges. In addition, the huge number of connected objects and the limitation of their resources make the security in IoT very difficult to achieve. In this thesis, we focus on the application of lightweight cryptographic approaches and blockchain technology to address security problems in IoT, namely : authentication and trust management. First, we were interested on some kind of IoT applications where we need to control remotely the execution of smart actuators using IoT devices. To solve this problem, we proposed an efficient and fine-grained access controlsolution, based on the Attribute Based Encryption (ABE) mechanism and oneway hash chains. Using formal security tools, we demonstrated the security of our scheme against malicious attacks. Second, we tackled the problem of authentication in IoT based fog computing environments. Existing authentication techniques do not consider latency constraints introduced in the context of fog computing architecture. In addition, some of them do not provide mutual authentication between devices and fog servers. To overcome these challenges, we proposed a novel, efficient and lightweight mutual authentication scheme based on blockchain technologyand secret sharing technique. We demonstrated the efficiency of our authentication scheme through extensive simulations. The third problem treated in this work is the trust management in IoT. Existing trust management protocols do not meet the new requirements introduced in IoT such as heterogeneity, mobility and scalability. To address these challenges, we proposed a new scalable trust management protocol based on consortium blockchain technology and fog computing paradigm, with mobility support. Our solution allows IoT devices to accurately assess and share trust recommendations about other devices in a scalable way without referring to any pre-trusted entity. We confirmed the efficiency of our proposal through theoretical analysis and extensive simulations. Finally, we showed that our protocol outperforms existing solutions especially in terms of scalability, mobility support, communication and computation

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Pittoli, Philippe. "Influence d'une architecture de type maître-esclave dans les problématiques de sécurité de l'Internet des objets." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAD006/document.

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Abstract:

L'Internet des objets est un principe selon lequel des clients sur Internet peuvent contacter des objets intelligents de notre quotidien, comme des capteurs de température d'une pièce ou des ampoules connectées. Ces objets sont contraints en mémoire, en capacité de calcul et aussi en capacité de communication (taille des paquets, médium partagé). Le travail effectué se focalise sur des problématiques liées à ces contraintes. Lorsqu'un client souhaite envoyer une commande à un objet, il a le choix de s'y connecter directement (architecture bout-en-bout) ou de se connecter à une passerelle réseau (non contrainte en mémoire et en calculs) qui jouera le rôle d'intermédiaire entre les clients et les objets (architecture maître-esclave). Le travail effectué consiste à comprendre les différences entre ces deux architectures et leur viabilité dans des réseaux de l'Internet des Objets
The Internet of things is a network design where "things" are connected to the Internet, such as thermometers or lights. These objects are constrained in memory, computational capacity and communication (packet size, shared medium). The thesis is focused on issues around those constraints. A client willing to send a request to an object may either establish a direct connection to the object (end-to-end architecture) or establish a connection to the network gateway, which is not constrained in memory or computation capabilities, and will be used as a broker between clients and objects (master-slave architecture). This purpose of the thesis is to understand and to spotlight the differences between those two kinds of architectures and to determine their viability in an IoT context

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Hammi, Mohamed Tahar. "Sécurisation de l'Internet des objets." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLT006/document.

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Abstract:

L'Internet des Objets ou en anglais the Internet of Things (IoT) représente aujourd'hui une partie majeure de notre vie quotidienne. Des milliards d'objets intelligents et autonomes, à travers le monde sont connectés et communiquent entre eux. Ce paradigme révolutionnaire crée une nouvelle dimension qui enlèveles frontières entre le monde réel et le monde virtuel. Son succès est dû à l’évolution des équipements matériels et des technologies de communication notamment sans fil. L’IoT est le fruit du développement et de la combinaison de différentes technologies. Il englobe presque tous les domaines de la technologie d’information (Information Technology (IT)) actuels.Les réseaux de capteurs sans fil représentent une pièce maîtresse du succès de l'IoT. Car en utilisant des petits objets qui sont généralement limités en terme de capacité de calcul, de mémorisation et en énergie, des environnements industriels, médicaux, agricoles, et autres peuvent être couverts et gérés automatiquement.La grande puissance de l’IoT repose sur le fait que ses objets communiquent, analysent, traitent et gèrent des données d’une manière autonome et sans aucune intervention humaine. Cependant, les problèmes liés à la sécurité freinent considérablement l’évolution et le déploiement rapide de cette haute echnologie. L'usurpation d’identité, le vols d’information et la modification des données représentent un vrai danger pour ce système des systèmes.Le sujet de ma thèse consiste en la création d'un système de sécurité permettant d’assurer les services d’authentification des objets connectés, d’intégrité des données échangées entres ces derniers et de confidentialité des informations. Cette approche doit prendre en considération les contraintes des objets et des technologies de communication utilisées
Internet of Things becomes a part of our everyday lives. Billions of smart and autonomous things around the world are connected and communicate with each other. This revolutionary paradigm creates a new dimension that removes boundaries between the real and the virtual worlds. Its success is due to the evolution of hardware and communication technologies, especially wireless ones. IoT is the result of the development and combination of different technologies. Today, it covers almost all areas of information technology (IT).Wireless sensor networks are a cornerstone of IoT's success. Using constrained things, industrial, medical, agricultural, and other environments can be automatically covered and managed.Things can communicate, analyze, process and manage data without any human intervention. However, security issues prevent the rapid evolution and deployment of this high technology. Identity usurpation, information theft, and data modification represent a real danger for this system of systems.The subject of my thesis is the creation of a security system that provides services for the authentication of connected things, the integrity of their exchanged data and the confidentiality of information. This approach must take into account the things and communication technologies constraints

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Fayad, Achraf. "Protocole d’authentification sécurisé pour les objets connectés." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAT051.

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Abstract:

L’interconnexion de ressources privées sur une infrastructure publique, la mobilité des utilisateurs et l’émergence des nouvelles technologies (réseaux véhiculaires, réseaux de capteurs, Internet des objets, etc) ont ajouté des nouvelles exigences en terme de sécurité du coté serveur et celui du client. L’Internet des objets ou IoT (Internet of Things) semble répondre à des usages bien accueillis par le grand public. On trouve ainsi les applications de l’IoT dans tous les domaines de la vie du quotidien. Les objets Internet sont ainsi prévus en très grand nombre et ceci à une très grande échelle. La sécurité est l’élément majeur qui renforcera d’une manière certaine une acceptation encore plus grande des IoT par les citoyens et les entreprises. Par ailleurs, le déploiement à grande échelle des objets connectés, sera convoité par les attaques de tout bord. Les cyberattaques opérationnelles sur les réseaux traditionnels seront projetées vers l’internet des objets. La sécurité est ainsi critique dans ce contexte au vu les enjeux sous-jacents. Les travaux de recherche menés dans cette thèse visent à faire avancer la littérature sur l'authentification IoT en proposant trois schémas d'authentification qui répondent aux besoins des systèmes IoT en termes de sécurité et de performances, tout en prenant en compte les aspects pratiques liées au déploiement. L'OTP (One-Time Password) est une méthode d’authentification qui représente une solution prometteuse pour les environnements des objets connectés et les villes intelligentes. Ce travail de recherche étend le principe OTP et propose une méthode d’authentification légère utilisant une nouvelle approche de la génération OTP qui s’appuie sur la cryptographie à courbe elliptique (ECC) et l’isogénie pour garantir la sécurité. Les résultats de performance obtenus démontrent l’efficacité de notre approche en termes de sécurité et de performance.Nous nous appuyons sur la blockchain pour proposer deux solutions d’authentification: premièrement, une solution d’authentification simple et légère basée sur Ethereum, et deuxiemement, une approche adaptative d’authentification et d’autorisation basée sur la blockchain pour les cas d’utilisation de l’IoT. Nous avons fourni une véritable implémentation de ses approches. L’évaluation approfondie fournie montre clairement la capacité de nos systèmes à répondre aux différentes exigences de sécurité, avec un coût léger en terme de performance
The interconnection of private resources on public infrastructure, user mobility and the emergence of new technologies (vehicular networks, sensor networks, Internet of things, etc.) have added new requirements in terms of security on the server side as well as the client side. Examples include the processing time, mutual authentication, client participation in the choice of security settings and protection against traffic analysis. Internet of Things (IoT) is in widespread use and its applications cover many aspects of today's life, which results in a huge and continuously increasing number of objects distributed everywhere.Security is no doubt the element that will improve and strengthen the acceptability of IoT, especially that this large scale deployment of IoT systems will attract the appetite of the attackers. The current cyber-attacks that are operational on traditional networks will be projected towards the Internet of Things. Security is so critical in this context given the underlying stakes; in particular, authentication has a critical importance given the impact of the presence of malicious node within the IoT systems and the harm they can cause to the overall system. The research works in this thesis aim to advance the literature on IoT authentication by proposing three authentication schemes that satisfy the needs of IoT systems in terms of security and performance, while taking into consideration the practical deployment-related concerns. One-Time Password (OTP) is an authentication scheme that represents a promising solution for IoT and smart cities environments. This research work extends the OTP principle and propose a new approach to generate OTP based on Elliptic Curve Cryptography (ECC) and Isogeny to guarantee the security of such protocol. The performance results obtained demonstrate the efficiency and effectiveness of our approach in terms of security and performance.We also rely on blockchains in order to propose two authentication solutions: first, a simple and lightweight blockchain-based authentication scheme for IoT systems based on Ethereum, and second, an adaptive blockchain-based authentication and authorization approach for IoT use cases. We provided a real implementation of our proposed solutions. The extensive evaluation provided, clearly shows the ability of our schemes to meet the different security requirements with a lightweight cost in terms of performance

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Montoya, Maxime. "Sécurité adaptative et énergétiquement efficace dans l’Internet des Objets." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEM032.

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Abstract:

La sécurité des circuits intégrés pour l’IoT est généralement incompatible avec la faible consommation énergétique attendue de ces circuits. Cette thèse a donc pour but de proposer de nouvelles manières de concilier sécurité et efficacité énergétique pour les circuits intégrés.Dans un premier temps, la sécurisation d’un mécanisme de gestion de l’énergie est étudiée. Les radios de réveil permettent de gérer la sortie de veille d’objets connectés, en réveillant un tel objet lors de la réception d’un code de réveil spécifique, mais elles sont vulnérables aux attaques par déni de sommeil, qui consistent à réveiller constamment l’objet en répétant un même code de réveil de sorte à vider sa batterie. Une nouvelle manière de générer des codes de réveils est proposée, qui permet de contrer efficacement ces attaques avec un coût négligeable en énergie.Dans un second temps, l’efficacité énergétique des contre-mesures contre les attaques matérielles est améliorée à travers deux approches différentes. Une nouvelle contre-mesure mixte, ayant une consommation énergétique plus faible que les protections mixtes existantes, est proposée ; elle consiste en un lissage algorithmique de la consommation offrant une détection intrinsèque des fautes. L’implémentation adaptative de contre-mesures matérielles est également proposée ; elle consiste à moduler le niveau de protection fourni par ces contre-mesures au cours du fonctionnement d’un algorithme protégé, afin d’optimiser la sécurité et la consommation énergétique. Une évaluation de la sécurité des contre-mesures montre qu’elles fournissent une protection efficace contre les attaques matérielles existantes
The goal of this work is to propose new methods that provide both a high security and a high energy efficiency for integrated circuits for the IoT.On the one side, we study the security of a mechanism dedicated to energy management. Wake-up radios trigger the wake-up of integrated circuits upon receipt of specific wake-up tokens, but they are vulnerable to denial-of-sleep attacks, during which an attacker replays such a token indefinitely to wake-up a circuit and deplete its battery. We propose a new method to generate unpredictable wake-up tokens at each wake-up, which efficiently prevents these attacks at the cost of a negligible energy overhead.On the other side, we improve on the energy efficiency of hardware countermeasures against fault and side-channel attacks, with two different approaches. First, we present a new combined countermeasure, which increases by four times the power consumption compared to an unprotected implementation, introduces no performance overhead, and requires less than 8 bits of randomness. Therefore, it has a lower energy overhead than existing combined protections. It consists in an algorithm-level power balancing that inherently detects faults. Then, we propose an adaptive implementation of hardware countermeasures, which consists in applying or removing these countermeasures on demand, during the execution of the protected algorithm, in order to tune the security level and the energy consumption. A security evaluation of all the proposed countermeasures indicates that they provide an efficient protection against existing hardware attacks

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Hammi, Mohamed Tahar. "Sécurisation de l'Internet des objets." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLT006.

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Abstract:

L'Internet des Objets ou en anglais the Internet of Things (IoT) représente aujourd'hui une partie majeure de notre vie quotidienne. Des milliards d'objets intelligents et autonomes, à travers le monde sont connectés et communiquent entre eux. Ce paradigme révolutionnaire crée une nouvelle dimension qui enlèveles frontières entre le monde réel et le monde virtuel. Son succès est dû à l’évolution des équipements matériels et des technologies de communication notamment sans fil. L’IoT est le fruit du développement et de la combinaison de différentes technologies. Il englobe presque tous les domaines de la technologie d’information (Information Technology (IT)) actuels.Les réseaux de capteurs sans fil représentent une pièce maîtresse du succès de l'IoT. Car en utilisant des petits objets qui sont généralement limités en terme de capacité de calcul, de mémorisation et en énergie, des environnements industriels, médicaux, agricoles, et autres peuvent être couverts et gérés automatiquement.La grande puissance de l’IoT repose sur le fait que ses objets communiquent, analysent, traitent et gèrent des données d’une manière autonome et sans aucune intervention humaine. Cependant, les problèmes liés à la sécurité freinent considérablement l’évolution et le déploiement rapide de cette haute echnologie. L'usurpation d’identité, le vols d’information et la modification des données représentent un vrai danger pour ce système des systèmes.Le sujet de ma thèse consiste en la création d'un système de sécurité permettant d’assurer les services d’authentification des objets connectés, d’intégrité des données échangées entres ces derniers et de confidentialité des informations. Cette approche doit prendre en considération les contraintes des objets et des technologies de communication utilisées
Internet of Things becomes a part of our everyday lives. Billions of smart and autonomous things around the world are connected and communicate with each other. This revolutionary paradigm creates a new dimension that removes boundaries between the real and the virtual worlds. Its success is due to the evolution of hardware and communication technologies, especially wireless ones. IoT is the result of the development and combination of different technologies. Today, it covers almost all areas of information technology (IT).Wireless sensor networks are a cornerstone of IoT's success. Using constrained things, industrial, medical, agricultural, and other environments can be automatically covered and managed.Things can communicate, analyze, process and manage data without any human intervention. However, security issues prevent the rapid evolution and deployment of this high technology. Identity usurpation, information theft, and data modification represent a real danger for this system of systems.The subject of my thesis is the creation of a security system that provides services for the authentication of connected things, the integrity of their exchanged data and the confidentiality of information. This approach must take into account the things and communication technologies constraints

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Khalil, Ahmad. "Gestion autonome de la qualité de service et de la sécurité dans un environnement Internet des objets." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK068.

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Abstract:

De nos jours, les avancées technologiques font que l’Internet des Objets (IoT) est en train de s’imposer dans notre vie quotidienne afin d’en améliorer la qualité grâce à entre autres l’automatisation de certaines tâches. Un défi majeur dans le déploiement massif des applications et services IoT ainsi que leur utilisation dans différents domaines est l’amélioration du niveau de service correspondant. Ce niveau de service peut être caractérisé selon deux axes importants : la Qualité de Service (QoS) et la sécurité. De plus, ce niveau de service doit être géré d’une manière autonome au sein de l’IoT vu l’hétérogénéité et la taille des réseaux qui forment cet environnement rendant difficile, même impossible, leurs gestions d’une façon manuelle par les administrateurs. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons un mécanisme de QoS, appelé QBAIoT (QoS Based Access for IoT environments) permettant d’assurer un traitement différencié des trafics existants dans l’environnement IoT afin de respecter les exigences de chacun des trafics selon différents paramètres de QoS (i.e., délai, gigue, taux de livraison de paquets, etc.). QBAIoT est ensuite amélioré afin d’être géré d’une manière autonome à travers deux fonctions importantes : l’auto-configuration et l’auto-optimisation. De plus, afin d’assurer la QoS au sein de l’environnement IoT, il faut optimiser la consommation énergétique des composants contraints en termes de ressources. Ainsi, nous proposons une adaptation de QBAIoT permettant de réduire sa consommation énergétique d’une manière autonome tout en respectant la précision des données remontées par les objets IoT. Notre contribution concernant le deuxième axe du niveau de service dans un environnement IoT, à savoir la sécurité, se traduit par un mécanisme permettant de contrôler l’accès des objets aux passerelles IoT. Nous appelons cette méthode de contrôle d’accès IoT-MAAC (IoT Multiple Attribute Access Control) car elle prend en compte différents paramètres spécifiques à l’environnement IoT (i.e., confiance des objets, identificateur de l’objet, empreinte digitale de l’objet, etc.). La prise de décision concernant le contrôle d’accès des objets IoT est gérée d’une façon autonome par les passerelles IoT et vise à respecter les exigences de cet environnement en termes de confiance
Nowadays, the Internet of Things (IoT) is becoming important in our daily lives thanks to technological advances. This paradigm aims to improve the quality of human life through automating several tasks. In this context, service level guarantee within IoT environments is a major challenge while considering a massive deployment of IoT applications and services as well as extending their usage to different domains. The IoT service level can be characterized in two parts: Quality of Service (QoS) and security. Moreover, this service level must be managed in an autonomic manner within the IoT environment given the heterogeneity and the size of its infrastructure making it difficult, even impossible, their management in a manual manner by the administrators. In this thesis, we propose a QoS based channel access control mechanism, called QBAIoT (QoS Based Access for IoT environments), to ensure a differentiated processing of existing traffics in the IoT environment. The differentiated processing allows satisfying the requirements of each traffic according to different QoS parameters (i.e., delay, jitter, packet delivery ratio, etc.). Then, QBAIoT is improved and upgraded to integrate self-management capabilities thanks to two important functions of the closed control loop: self-configuration and self-optimization. In addition, to offer a better QoS within the IoT environment, it is necessary to optimize the energy consumption of resources’ constrained components. Thus, we propose an adaptation of QBAIoT allowing to reduce its energy consumption in an autonomic manner while respecting the data accuracy. Our contribution concerning the second part of service level guarantee within an IoT environment, which is security, consists is a mechanism enabling IoT objects access control to IoT gateways, called IoT-MAAC (IoT Multiple Attribute Access Control). This mechanism takes into account different parameters that are specific to IoT environments (i.e., IoT object trust, IoT object identifier, IoT object fingerprint, etc.). Finally, the decision making process regarding IoT object access control is autonomously managed by IoT gateways and aims to meet the requirements of IoT environment in terms of trust

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Smache, Meriem. "La sécurité des réseaux déterministes de l’Internet des objets industriels (IIoT)." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEM033.

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Abstract:

La synchronisation est une exigence fondamentale pour l'Internet industriel des objets (IIoT). Elle est assurée par l'application du mode TSCH (Time-Slotted Channel-Hopping) du protocole IEEE802.15.4e de la couche MAC. La synchronisation TSCH permet d'atteindre un réseau sans fil de faible puissance et de haute fiabilité. Cependant, les ressources de synchronisation de TSCH sont une cible évidente pour les cyber attaques. Elles peuvent être manipulées par des attaquants pour paralyser l'ensemble des communications du réseau. Cette thèse a pour but d'analyser la vulnérabilité de la synchronisation offerte par le mode TSCH. À cette fin, de nouvelles métriques de détection ont été proposées en se basant sur l'expression interne et locale de la machine d'état TSCH de chaque nœud dans le réseau, sans avoir besoin de communications supplémentaires, ni de captures ou d'analyse des traces des paquets. Ensuite, de nouvelles techniques d'autodétection et d'autodéfense embarquées dans chaque nœud ont été conçues et mises en œuvre. Ces techniques prennent en compte l'intelligence et la capacité d'apprentissage de l'attaquant, du nœud légitime et des interactions du réseau industriel en temps réel. Les résultats de ces expériences montrent que les mécanismes proposés sont résistants face aux les attaques de synchronisation
Time synchronization is a crucial requirement for the IEEE802.15.4e based Industrial Internet of Things (IIoT). It is provided by the application of the Time-Slotted Channel-Hopping (TSCH) mode of the IEEE802.15.4e. TSCH synchronization allows reaching low-power and high-reliability wireless networking. However, TSCH synchronization resources are an evident target for cyber-attacks. They can be manipulated by attackers to paralyze the whole network communications. In this thesis, we aim to provide a vulnerability analysis of the TSCH asset synchronization. We propose novel detection metrics based on the internal process of the TSCH state machine of every node without requiring any additional communications or capture or analysis of the packet traces. Then, we design and implement novel self-detection and self-defence techniques embedded in every node to take into account the intelligence and learning ability of the attacker, the legitimate node and the real-time industrial network interactions. The experiment results show that the proposed mechanisms can protect against synchronization attacks

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Hemmer, Adrien. "Méthodes de détection pour la sécurité des systèmes IoT hétérogènes." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0020.

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Abstract:

Cette thèse porte sur de nouvelles méthodes de détection pour la sécurité des systèmes IoT hétérogènes, et s'inscrit dans le cadre du projet européen Secure IoT. Nous avons tout d'abord proposé une solution utilisant le process mining couplé à un pré-traitement des données, pour construire des modèles de comportement et identifier des anomalies à partir de données hétérogènes. Nous avons évalué cette solution à partir de jeux de données issus de plusieurs domaines d'applications différents : véhicules connectés, industrie 4.0, robots d'assistance. Cette solution permet de construire des modèles plus facilement compréhensibles. Elle obtient des meilleurs résultats de détection que d'autres méthodes usuelles, mais demande un temps de traitement plus long. Pour réduire ce dernier sans dégrader les performances de détection, nous avons ensuite étendu notre méthode à l'aide d'une approche ensembliste, qui permet de combiner les résultats de plusieurs méthodes de détection utilisées simultanément. En particulier, nous avons comparé différentes stratégies d'agrégation des scores. Nous avons aussi évalué un mécanisme permettant d'ajuster dynamiquement la sensibilité de la détection. Enfin, nous avons implanté la solution sous la forme d'un prototype, qui a été intégré à une plateforme de sécurité développée avec des partenaires européens
This thesis concerns new detection methods for the security of heterogenous IoT systems, and fits within the framework of the SecureIoT European project. We have first proposed a solution exploiting the process mining together with pre-treatment techniques, in order to build behavioral models, and identifying anomalies from heterogenous systems. We have then evaluated this solution from datasets coming from different application domains : connected cars, industry 4.0, and assistance robots.. This solution enables to build models that are more easily understandable. It provides better detection results than other common methods, but may generate a longer detection time. In order to reduce this time without degrading detection performances, we have then extended our method with an ensemble approach, which combines the results from several detection methods that are used simultaneously. In particular, we have compared different score aggregation strategies, as well as evaluated a feedback mechanism for dynamically adjusting the sensitivity of the detection. Finally, we have implemented the solution as a prototype, that has been integrated into a security platform developed in collaboration with other European industrial partners

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Mahamat, charfadine Salim. "Gestion dynamique et évolutive de règles de sécurité pour l'Internet des Objets." Thesis, Reims, 2019. http://www.theses.fr/2019REIMS011/document.

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Abstract:

Avec l'évolution exponentielle de l'Internet des Objets (IoT), assurer la sécurité des réseaux est devenue un grand défi pour les administrateurs réseaux. La sécurité des réseaux est basée sur de multiples équipements indépendants tels que Firewall, IDS/IPS, NAC dont le rôle principal est de contrôler les informations échangées entre le réseau de l'entreprise et l'extérieur. Or, l'administration de ces équipements peut s'avérer très complexe et fastidieuse si elle est réalisée manuellement, équipement après équipement. L'introduction du concept de Software Defined Networking (SDN) depuis ces dernières années, et du protocole OpenFlow, offre beaucoup d'opportunités pour l'amélioration de la sécurité des réseaux en proposant une administration centralisée et programmable.Dans le cadre de cette thèse, nous avons proposé une nouvelle approche de sécurisation des échanges dans un réseau en fonction des événements détectés et de manière automatisée. Cette solution basée sur l'approche SDN couplé avec un système de détection d'intrusion permet d’analyser, de détecter et de supprimer des menaces de sécurité dans un réseau et de manière automatisée. En implémentant cette solution, nous contribuons à faire évoluer la manière de sécuriser les échanges dans un réseau avec du SDN couplé avec un IDS à travers la mise en place d'une architecture réelle de cas d'usage. Ainsi, la gestion de la sécurité du réseau devient simplifiée, dynamique et évolutive
With the exponential evolution of the Internet of Things (IoT), ensure the network security has become a big challenge for networkadministrators. Traditionally, the network security is based on multiple independent devices such as firewall, IDS/IPS, NAC where the main role is to monitor the information exchanged between the inside and the outside perimeters of the enterprises networks. However, the administration of these network devices can be complex and tedious with an independent manual configuration. Recently, with the introduction of the Software Defined Networking concept (SDN) and the OpenFlow protocol offers many opportunities by providing a centralized and programmable network administration.As part of this research work, we proposed a new approach to secure the network traffic flows exchanges based on a method of events detection, in an automated manner. This solution is based on the SDN approach coupled to an intrusion detection system which allows analyze, detect and remove security threats. With the implementation, we contribute to change the paradigm of secure the network traffic flows exchanges using the SDN principle, coupled with an IDS in a real use case architecture. In this way, the management of network security becomes simplified, dynamic and scalable

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Ould, yahia Youcef. "Proposition d’un modèle de sécurité pour la protection de données personnelles dans les systèmes basés sur l’internet des objets." Electronic Thesis or Diss., Paris, CNAM, 2019. http://www.theses.fr/2019CNAM1242.

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Abstract:

Les technologies de l'Internet des objets (IdO) et de l'externalisation des services informatiques ont conduit à l'émergence de nouvelles menace sur la vie privée des utilisateurs. Cependant, l'implémentation des moyens de sécurité traditionnels sur les équipements de l'IdO constitue un premier défi lié aux limites de capacités. D'un autre côté, la délégation du traitement et du stockage des données, nous pose le problème de confiance envers les fournisseurs de service.Dans ce contexte, nous avons proposé une solution de chiffrement qui assure une protection de données centrée sur leurs propriétaires et adaptée à l'environnement contraignant des objets connectés. Ce modèle se base sur le chiffrement par attributs avec externalisation sécurisée et la technologie de la Blockchain. Ensuite, en réponse à la problématique de la confiance et de la sélection du service, nous avons exploré les possibilités offertes par les outils de l'intelligence artificielle. Pour ce faire, nous avons proposé un modèle de filtrage collaboratif basé sur les cartes de Kohonen avec une solution pour détecter les utilisateurs non fiable
Internet of Things (IoT) and IT service outsourcing technologies have led to the emergence of new threats to users' privacy. However, the implementation of traditional security measures on IoT equipment is a first challenge due to capacity limitations. On the other hand, the offloading of data processing and storage poses the problem of trust in service providers.In this context, we have proposed an encryption solution that provides owner-centric data protection adapted to the constraining environment of IoT. This model is based on attribute-based encryption with secure offloading capability and Blockchain technology. Then, in response to the issue of trust and service selection, we explored the possibilities offered by artificial intelligence tools. To do this, we proposed a collaborative filtering model based on Kohonen maps and efficient solution to detect the untrusted users

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Ould, yahia Youcef. "Proposition d’un modèle de sécurité pour la protection de données personnelles dans les systèmes basés sur l’internet des objets." Thesis, Paris, CNAM, 2019. http://www.theses.fr/2019CNAM1242/document.

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Abstract:

Les technologies de l'Internet des objets (IdO) et de l'externalisation des services informatiques ont conduit à l'émergence de nouvelles menace sur la vie privée des utilisateurs. Cependant, l'implémentation des moyens de sécurité traditionnels sur les équipements de l'IdO constitue un premier défi lié aux limites de capacités. D'un autre côté, la délégation du traitement et du stockage des données, nous pose le problème de confiance envers les fournisseurs de service.Dans ce contexte, nous avons proposé une solution de chiffrement qui assure une protection de données centrée sur leurs propriétaires et adaptée à l'environnement contraignant des objets connectés. Ce modèle se base sur le chiffrement par attributs avec externalisation sécurisée et la technologie de la Blockchain. Ensuite, en réponse à la problématique de la confiance et de la sélection du service, nous avons exploré les possibilités offertes par les outils de l'intelligence artificielle. Pour ce faire, nous avons proposé un modèle de filtrage collaboratif basé sur les cartes de Kohonen avec une solution pour détecter les utilisateurs non fiable
Internet of Things (IoT) and IT service outsourcing technologies have led to the emergence of new threats to users' privacy. However, the implementation of traditional security measures on IoT equipment is a first challenge due to capacity limitations. On the other hand, the offloading of data processing and storage poses the problem of trust in service providers.In this context, we have proposed an encryption solution that provides owner-centric data protection adapted to the constraining environment of IoT. This model is based on attribute-based encryption with secure offloading capability and Blockchain technology. Then, in response to the issue of trust and service selection, we explored the possibilities offered by artificial intelligence tools. To do this, we proposed a collaborative filtering model based on Kohonen maps and efficient solution to detect the untrusted users

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Vallois, Valentin. "Securing industrial internet of things architectures through Blockchain." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2022. http://www.theses.fr/2022UNIP7335.

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Abstract:

Cela fait dix ans que la technologie blockchain a été créée. Cet amalgame de cryptographie et d'application peer to peer apporte de nombreuses innovations et services de sécurité au-delà des services financiers aux systèmes d'information ordinaires et offre de nouveaux cas d'utilisation pour les applications distribuées dans le contexte industriel. Pendant ce temps,l'IoT est devenu proéminent dans l'industrie comme la future révolution industrielle apportant de nouvelles applications mais ouvrant la voie à des vulnérabilités de sécurité. Au cours de cette thèse, nous avons exploré les principaux problèmes auxquels est confronté l'Internet des objets. Nous avons étudié comment les fournisseurs de plates-formes IIOT abordent ces défis en comparant les mesures qu'ils ont mises en oeuvre avec les recommandations de l'UIT en utilisant le processus analytique hiérarchique (AHP). Cette étude nous a permis d'identifier les domaines d'amélioration et les cas d'utilisation de la blockchain. La gestion des identités est un problème récurrent dans la littérature IIoT, nous proposons une approche de gestion des identités pour les systèmes distribués assistés par blockchain afin de garantir l'unicité des identités et l'intégrité de l'annuaire. Sur la base de ce travail, nous avons développé un système de distribution et de validation des mises à jour de micrologiciel sécurisé par blockchain et l'algorithme de machine learning Locality sensitive hashing (LSH)
It's been ten years since blockchain technology was created. This amalgam of cryptography and peer-to-peer application brings many innovations and securities services beyond financial services to regular information systems and offers new use cases for distributed applications in industrial context. Meanwhile, IoT became prominent in the industry as the future industrial revolution, bringing new applications but paving the way for security vulnerabilities. During this thesis, we explored the main issues facing the Internet of Things. We studied how IIoT platform providers address these challenges by comparing the measures they have implemented with the ITU recommendations using the Analytic Hierarchical Process (AHP). This study allowed us to identify areas of improvement and use cases for the blockchain. Identity management is a recurring problem in the IIoT literature, and we propose an identity management approach for distributed systems assisted by blockchain to guarantee the uniqueness of identities and the integrity of the directory. From this work, we have developed a blockchain-secured firmware update distribution and validation system using the machine learning algorithm Locality Sensitive Hashing (LSH)

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Junges, Pierre-Marie. "Évaluation à l'échelle de l'Internet du niveau d'exposition des objets connectés face aux risques de sécurité." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0078.

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Abstract:

L'usage des objets de l'Internet des Objets (IdO) dans nos environnements personnel ou professionnel facilite nos interactions du quotidien, mais ces derniers souffrent souvent de problèmes de sécurité. L'enjeu de cette thèse est d'évaluer la sécurité des objets IdO à l'échelle de l'Internet selon plusieurs axes. Pour ce faire, les travaux proposés doivent satisfaire plusieurs contraintes comme le passage à l'échelle, la gestion de l'hétérogénéité des objets IdO ou, dans le cas d'une analyse de trafic réseau, l'impossibilité d'intercepter les communications sans-fil d'objets IdO. Nous nous sommes d'abord intéressés aux risques de fuite de données utilisateur introduits par les box domotiques, dont le rôle est d'agir comme un relai entre un utilisateur et des objets IdO. De plus, la box agrège le trafic réseau des objets ce qui empêche l'utilisation des méthodes existantes pour identifier les actions utilisateur effectuées. Nous proposons une méthode capable d'inférer les actions utilisateur en décomposant la taille des données dans les requêtes reçues par la box en une ou plusieurs combinaisons d'actions utilisateur possibles. Notre méthode a ensuite été appliquée sur une box domotique connectée à 16 objets IdO, et nous avons montré qu'un attaquant pouvait inférer les actions utilisateur dans plus de 91.2% des cas. Dans une deuxième contribution, nous évaluons le niveau de sécurité d'objets IdO à l'aide d'une analyse hybride de firmwares combinant une analyse statique et dynamique. Contrairement aux solutions existantes, notre objectif n'est pas de détecter de nouvelles vulnérabilités mais plutôt d'analyser la composition des binaires présents dans les firmwares, notamment par rapport à la présence de vulnérabilités connues ou à l'utilisation de versions de binaires obsolètes. Nous avons ensuite analysé 4 730 firmwares d'objets IdO publiés entre 2009 et 2019, et noté une utilisation prépondérante de certains binaires, mais également une vague de patches en 2017. L'analyse de firmwares permet d'obtenir 1) des informations précises sur les binaires (nom et version), 2) les noms et mots de passe des utilisateurs. À l'aide de ces informations, nous avons élaboré une méthode d'identification active permettant à un attaquant d'inférer, à partir des résultats supposés d'un scan de ports, des propriétés précises sur un objet IdO connecté, comme le nom du binaire utilisé pour déployer le serveur HTTP ou les noms d'utilisateur. Notre méthode consiste à entraîner des classificateurs à partir des données extraites des firmwares. Elle est capable de prédire correctement (>73.14%) le nom ou la version d'un binaire déployant HTTP, SSH ou DNS. La prédiction des mots de passe nécessite, elle, moins de deux tentatives. L'utilisation de notre approche semble plus efficace, et furtive, qu'une approche par brute-force. Notre quatrième contribution s'intéresse aux cyberattaques ciblant les objets IdO. Pour ce faire, nous avons défini un pot de miel à forte interaction basé sur une méthode d'émulation utilisant des firmwares d'objets IdO. Le déploiement d'un pot de miel est difficile à cause de la contrainte de furtivité que les méthodes existantes d'émulation d'objets IdO n'intègrent pas. Notre contribution est capable d'émuler un objet IdO en 1) maximisant sa furtivité, et 2) en intégrant des fonctionnalités inhérentes à un pot de miel (par exemple exfiltrer les activités des attaquants). Notre approche peut émuler jusqu'à 825 (82.5%) objets IdO contre 454 (45.4%) avec la méthode de l'état de l'art. Enfin, nous avons déployé notre pot de miel durant environ un an, et montré que ce dernier recevait des attaques inconnues ou récentes de botnets, et d'humains
Nowadays, the use of Internet of Things (IoT) devices in our personal and work space makes our everyday life easier, but those IoT devices often suffer from security issues. The objective of this thesis is to evaluate the security of IoT devices. On one hand, we investigate the risk of user privacy leakage introduced by IoT hubs (or IoT gateways). Those IoT hubs act as a middlebox between a user and the IoT devices. Existing passive fingerprinting techniques are not applicable in this configuration considering that the network traffic of each individual IoT device attached to the IoT hub is not accessible. We propose a passive fingerprinting technique to infer the user actions by analysing the network traffic of the IoT gateway. Our method works on encrypted network traffic, and consists of decomposing a packet payload size into a set of, potential, user actions. We applied our technique on one IoT gateway controlling up to 16 IoT devices and show that an attacker, located on the Internet, is able to infer the user actions in more than 91.2% of the investigated cases.In a further step, we propose a hybrid firmware analysis technique to evaluate the security of an IoT device by inspecting the content of its firmware. Our analysis combines a dynamic analysis and a static analysis to improve our chances to extract data. Our objectives are not to detect unknown vulnerabilities but only the known ones, and inspect if the binaries included are deprecated. We applied our analysis on 4,730 firmwares belonging to IoT devices released between 2009 and 2019, and noticed the widespread use of a small set of binaries, notably to deploy HTTP and SSH services. From 2017, we observed that IoT manufacturers implemented many updates which reduced the exposure to known vulnerabilities.Using those firmwares, we defined an active fingerprinting technique allowing an attacker to infer details about a connected IoT devices, such as its brand or the binary used to deploy the HTTP server. Thanks to the firmware content, we can 1) obtain precise information about the binaries (name, version), and 2) assume the services actually deployed by the device i.e., the results of a TCP/UDP port scans. Considering those two aspects, our method consists of training classifiers to predict one particular property of a connected IoT device from, among others, the supposed results of a TCP/UDP port scans. Our method allows to predict fine details such as the name or version of a binary, the usernames or the passwords present in an IoT device. Using our approach, we noticed that the predictions of the name and version of the HTTP, SSH and DNS binaries are achieved with a precision superior to 73.14%. On the other hand, the prediction of at least one valid password is more challenging and requires up to two tries. Our method is more effective and furtive than a naive brute-force method.Knowing the vulnerabilies present in a IoT device does not guarantee that attackers use them on a regular basis. Hence, we propose in our fourth contribution, a high interaction honeypot capable of intercepting cyberattacks targeting IoT devices. The defined honeypot is based on an existing emulation technique that uses IoT devices firmwares. Implementing an honeypot is hard, and because of the stealth constraint, the existing emulation technique could not be used as-is. Due to this constraint, we implemented a framework capable of emulating IoT devices while assuring their furtivity, and adding honeypot-specific capabilities, such as exfiltrating the attackers activities. We then compared our approach to the state of the art one, and showed that ours can emulate up to 825 (82.5%) devices compared to 454 (45.4%). Our honeypot was deployed on one server during about one year and captured unknown and recent attacks from botnets, and sometimes humans

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Nicomette, Vincent. "La protection dans les systèmes à objets répartis." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00175252.

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Abstract:

La protection des systèmes répartis est un problème complexe : en quelles entités du système peut-on avoir confiance et étant donné cette confiance, comment assurer la protection du système global. L'approche adoptée dans cette thèse consiste à combiner d'une part une gestion globale et centralisée des droits d'accès aux objets persistants du système par un serveur d'autorisation et d'autre part une protection locale par un noyau de sécurité sur chaque site du système réparti. Ce noyau contrôle les accès à tous les objets locaux (persistants ou temporaires) et a de plus la responsabilité de la gestion des droits d'accès aux objets temporaires locaux. Un schéma d'autorisation est développé pour une telle architecture. Ce schéma est élaboré dans le cadre de systèmes composés d'objets répartis (au sens de la programmation orientée-objets). Il permet de respecter au mieux le principe du moindre privilège, définit de nouveaux droits facilement administrables (appelés droits symboliques), et un nouveau schéma de délégation de droits. Ce modèle est utilisé dans le cadre d'une politique de sécurité discrétionnaire et dans le cadre d'une politique de sécurité multiniveau. Pour cela, un modèle de sécurité multiniveau adapté au modèle objet est développé et présenté dans cette thèse. Un exemple d'implémentation de ce schéma d'autorisation est enfin détaillé.

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Jallouli, Ons. "Chaos-based security under real-time and energy constraints for the Internet of Things." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4035/document.

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Abstract:

De nos jours, la croissance rapide des technologies de l’Internet des Objets (IoT) rend la protection des données transmises un enjeu important. Les dispositifs de l’IoT sont intrinsèquement contraints à la mémoire, à la puissance de traitement et à l’énergie disponible. Ceci implique que la conception de techniques cryptographiques sécurisées, efficaces et légères est cruciale. Dans cette thèse, nous avons étudié la problématique de la sécurité de l’information basée chaos sous contraintes temps réel et d’énergie. À ce sujet, nous avons conçu et implémenté dans un premier temps, trois générateurs de nombres pseudo-chaotiques (PCNGs). Ces PCNGs utilisent une matrice de couplage faible ou une matrice de couplage binaire à forte diffusion entre des cartes chaotiques, et une technique de multiplexage chaotique. Puis, nous avons réalisé trois systèmes de chiffrement/déchiffrement par flux basés sur les PCNGs proposés. L’analyse cryptographique des systèmes chaotiques réalisés a montré leur robustesse contre des attaques connues. La performance obtenue en complexité de calcul met bien en évidence leur utilisation dans des applications temps réel. Dans un second temps, nous avons intégré ces systèmes de chiffrement/déchiffrement chaotiques au sein du système d’exploitation temps réel Xenomai. Enfin, nous avons mesuré la consommation d’énergie et de puissance des trois systèmes chaotiques réalisés ainsi que le temps moyen de chiffrement/déchiffrement
Nowadays, due to the rapid growth of Internet of Things (IoT) towards technologies, the protection of transmitted data becomes an important challenge. The devices of the IoT are very constrained resource in terms of computing capabilities, energy and memory capacities. Thus, the design of secure, efficient and lightweight crypto-systems becomes more and more crucial. In this thesis, we have studied the problem of chaos based data security under real-time and energy constraints. First, we have designed and implemented three pseudo-chaotic number generators (PCNGs). These PCNGs use a weak coupling matrix or a high diffusion binary coupling matrix between chaotic maps and a chaotic multiplexing technique. Then, we have realized three stream ciphers based on the proposed PCNGs. Security performance of the proposed stream ciphers were analysed and several cryptanalytic and statistical tests were applied. Experimental results highlight robustness as well as efficiency in terms of computation time. The performance obtained in computational complexity indicates their use in real-time applications. Then, we integrated these chaotic stream ciphers within the real-time operating system Xenomai. Finally, we have measured the energy and power consumption of the three proposed chaotic systems, and the average computing performance. The obtained results show that the proposed stream ciphers can be used in practical IoT applications

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Mayzaud, Anthéa. "Monitoring and Security for the RPL-based Internet of Things." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0207/document.

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Abstract:

L'intérêt grandissant pour l'Internet des Objets (IdO) s'est traduit par le déploiement à grande échelle de réseaux dits LLN. Ceux-ci sont fortement contraints en matière de ressources et communiquent via des liens instables. Les protocoles de routages existants pour les réseaux traditionnels ne sont pas adaptés à ces caractéristiques. L'IETF a proposé un nouveau protocole de routage appelé RPL fondé sur IPv6 et spécifiquement conçu pour ces environnements. Cependant, il est exposé à de nombreuses attaques et la mise en place de mécanismes de sécurité représente un coût considérable. Les réseaux LLN introduisent donc de nouveaux enjeux quant à leur supervision et leur sécurité. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions une approche de supervision pour la sécurité de l'IdO tout en limitant son coût. Nous évaluons tout d'abord les menaces auxquelles sont soumis les réseaux RPL en les classifiant au travers d'une taxonomie. Nous quantifions également les conséquences de deux attaques appelées l'attaque d'incohérence DAG et l'attaque du numéro de version. Nous nous concentrons ensuite sur les solutions pour la sécurité dans les réseaux RPL. Nous proposons une stratégie locale qui limite les attaques d'incohérences DAG et nous présentons une architecture de supervision distribuée orientée sécurité pour détecter des attaques complexes comme les attaques sur le numéro de version et compléter notre approche locale. Celle-ci nous permet de préserver l'énergie des nœuds en effectuant les activités de surveillance et de détection sur des nœuds dédiés. Nous quantifions ensuite les performances de cette architecture ainsi que la stratégie de détection proposée
The growing interest for the Internet of Things (IoT) has resulted in the large scale deployment of Low power and Lossy Networks (LLN). These networks are strongly constrained in terms of resources and communicate using unstable links. In this context, existing routing protocols for traditional networks do not cope with all these constraints. The IETF has proposed a new routing protocol called RPL based on IPv6 and specifically designed for these environments. The RPL protocol is however exposed to a large variety of attacks. The deployment of security mechanisms may also be quite expensive for the nodes. Therefore, LLN networks present new challenges in terms of monitoring and security. In this thesis we propose to investigate a security-oriented monitoring approach for addressing the trade-off between security and cost in the IoT. In a first stage, we assess security threats faced by these networks by identifying and classifying attacks through a dedicated taxonomy. We also quantify the consequences of two major attacks called DAG inconsistency attacks and version number attacks causing over-consumption of node resources. We then focus our work on security solutions for RPL-based IoT. We propose a local strategy for addressing DAG inconsistency attacks. In order to detect complex attacks such as version number attacks and to complement our node-level approach, we design a security-oriented distributed monitoring architecture for RPL networks. This solution allows us to preserve constrained nodes energy by performing monitoring and detection activities on dedicated nodes. We quantify the performance and the cost of this architecture and the deployed detection modules

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Roux, Jonathan. "Détection d'intrusion dans des environnements connectés sans-fil par l'analyse des activités radio." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30011.

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Abstract:

Le déploiement massif des objets connectés, formant l'Internet des Objets ou IoT, bouleverse aujourd'hui les environnements réseaux traditionnels. Ces objets, auparavant exempts de connectivité, sont désormais susceptibles d'introduire des vulnérabilités supplémentaires dans les environnements qui les intègrent. La littérature dresse aujourd'hui un portrait peu flatteur de la sécurité de ces objets, qui constituent de plus en plus des cibles de choix pour les attaquants, qui y voient de nouvelles surfaces exploitables pour s'introduire dans les environnements auparavant sécurisés. En outre, les moyens de communications non-filaires utilisés par ces objets sont nombreux, avec des caractéristiques très hétérogènes à tous les niveaux protocolaires, notamment en terme de fréquences utilisées, qui rendent complexes l'analyse et la surveillance des environnements qui s'en équipent. Ces problématiques, et notamment l'hétérogénéité forte de ces nombreux protocoles, remettent en question les solutions traditionnelles permettant d'assurer la sécurité des échanges effectués. Or, l'explosion du nombre de ces objets impose d'adapter ou de proposer des architectures de sécurité qui soient adaptées à ces nouvelles problématiques. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la surveillance et à la détection d'anomalies pouvant survenir sur les moyens de communications sans-fil utilisés dans l'IoT, quels qu'ils soient. Nous avons relevé un manque crucial de solutions ayant la capacité d'analyser tous les échanges, et ce, qu'importe le protocole utilisé. Pour y répondre, nous proposons une architecture de sécurité basée sur le monitoring des signaux radios physiques, permettant de s'affranchir de la connaissance des protocoles et donc d'être générique. Son objectif est d'apprendre le modèle des comportements radios légitimes d'un environnement à l'aide de sondes radios, puis d'identifier les déviations vis-à-vis de ce modèle, pouvant correspondre à des anomalies ou des attaques. La description de cette architecture est la première contribution de cette thèse. Nous avons ensuite étudié l'applicabilité de notre solution dans différents contextes, chacun ayant ses caractéristiques propres. La première étude, correspondant à notre deuxième contribution, consiste à proposer une implémentation et un déploiement de notre approche dans les domiciles connectés. L'évaluation de celle-ci face à des attaques réelles injectées dans l'espace radio et ses résultats montrent la pertinence de notre approche dans ces environnements. [...]
The massive deployment of connected objects, forming the Internet of Things (IoT), is now disrupting traditional network environments. These objects, previously connectivity-free, are now likely to introduce additional vulnerabilities into the environments that integrate them. The literature today paints an unflattering picture of the security of these objects, which are increasingly becoming prime targets for attackers who see them as new exploitable surfaces to penetrate previously secure environments. In addition, the wireless means of communication used by these objects are numerous, with very heterogeneous characteristics at all protocol levels. Particularly in terms of the frequencies used, which make it difficult to analyse and monitor the environments that are equipped with them. These issues, and in particular the strong heterogeneity of these numerous protocols, call into question the traditional solutions used to ensure the security of the exchanges carried out. However, the explosion in the number of these objects requires security architectures that are adapted to these new issues. In this thesis, we are interested in monitoring and detecting anomalies that may occur in any wireless means of communication used in the IoT. We found a critical lack of solutions with the ability to analyze all exchanges, regardless of the protocol used. To answer this question, we propose a new security architecture based on the monitoring of physical radio signals, making it possible to free oneself from protocol knowledge and therefore to be generic. Its objective is to learn the model of legitimate radio behaviour in an environment using radio probes, then to identify deviations from this model, which may correspond to anomalies or attacks. The description of this architecture is the first contribution of this thesis. We then studied the applicability of our solution in different contexts, each with its own characteristics. The first study, corresponding to our second contribution, consists in proposing an implementation and deployment of our approach in connected homes. The evaluation of the latter in the face of real attacks injected into radio space and its results show the relevance of our approach in these environments. Finally, the last contribution studies the adaptation and deployment of our generic solution to professional environments where the presence of expert users promotes the integration of advanced diagnostic information to identify the origins of an anomaly. The subsequent evaluation and the results associated with each of the diagnostic mechanisms implemented demonstrate the value of our approach in heterogeneous environments

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Vucinic, Malisa. "Architectures and Protocols for Secure and Energy-Efficient Integration of Wireless Sensor Networks with the Internet of Things." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM084/document.

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Abstract:

Nos recherches se situent à l'intersection des sphères académiques et industrielles et des organismes de standardisation pour permettre la mise en place d'un Internet des objets (IoT) sécurisé et efficace.Nous étudions des solutions de sécurisation en parcourant les standards de manière ascendante.En premier lieu, nous constatons que l'accélération matérielle des algorithmes de cryptographie est nécessaire pour les équipements formant l'IoT car il permet une reduction de deux ordres de grandeur des durées de calcul.Le surcoût des opérations cryptographiques n'est cependant qu'un des facteurs qui gouverne la performance globale dans le contexte des systèmes en réseau.Nous montrons à travers l'implementation d'applications pratiques que les dispositifs de sécurité de la couche 2 n'augmentent que de quelques pourcents la dépense énergétique totale.Ceci est acceptable, même pour les systèmes les plus contraints, comme ceux utilisant la recuperation d'énergie ambiante.La sécurité de la couche 2 contraint de faire confiance à chacun des noeuds du chemin de communication comprenant potentiellement des éléments malveillants, nous devons donc protéger le flux de données par un mécanisme de bout en bout.Nous étudions le protocole DTLS, standard de l'IETF pour la sécurité de l'IoT.Nous contribuons aux discussions sur l'intérêt de DTLS dans les environnements contraints, à la fois dans les organismes de standardisation et de recherche.Nous évaluons DTLS de manière étendue avec différents réseaux à cycle d'activité ou duty cycle au travers d'expérimentations, d'émulations et d'analyses.De manière surprenante, nos résultats démontrent la très faible performance de DTLS dans ces réseaux où l'efficacité énergétique est primordiale.Comme un client et un serveur DTLS échangent beaucoup de paquets de signalisation, la connection DTLS prends entre quelques secondes et quelques dizaines de secondes, ceci pour plusieurs des protocoles étudiés.DTLS a été conçu pour les communications de bout en bout dans l'Internet classique, contrairement au nouveau protocol CoAP qui lui est destiné à des machines contraintes en facilitant le traffic asynchrone, les communications de groupe et le besoin de stockage intermédiaire.Donc, en plus du problème de performance, l'architecture de sécurité basée sur DTLS n'est pas capable de répondre aux contraintes de ces dispositifs et CoAP devient inutilisable.Nous proposons une architecture qui s'appuie à la fois sur une approche centrée sur le contenu et sur la notion classique de connection.L'échange des clefs est fait à travers des canaux sécurisés établis par DTLS, mais la notion d'états entre les entités de communication est supprimée grâce au concept d'objets sécurisés.Le mécanisme proposé resiste aux attaques par rejeu en regroupant les capacités de controle d'accès avec les en-tetes de communication CoAP.OSCAR, notre architecture à objets sécurisés, supporte intrinsèquement les communications de groupe et le stockage intermédiaire, sans perturber le fonctionnement à cycle d'activité de la radio des équipements contraintes.Les idées d'OSCAR sont discutés par les groupes de standardisation de l'Internet en vue d'être intégrées dans les standards à venir
Our research explores the intersection of academic, industrial and standardization spheres to enable secure and energy-efficient Internet of Things. We study standards-based security solutions bottom-up and first observe that hardware accelerated cryptography is a necessity for Internet of Things devices, as it leads to reductions in computational time, as much as two orders of magnitude. Overhead of the cryptographic primitives is, however, only one of the factors that influences the overall performance in the networking context. To understand the energy - security tradeoffs, we evaluate the effect of link-layer security features on the performance of Wireless Sensors Networks. We show that for practical applications and implementations, link-layer security features introduce a negligible degradation on the order of a couple of percent, that is often acceptable even for the most energy-constrained systems, such as those based on harvesting.Because link-layer security puts trust on each node on the communication path consisted of multiple, potentially compromised devices, we protect the information flows by end-to-end security mechanisms. We therefore consider Datagram Transport Layer Security (DTLS) protocol, the IETF standard for end-to-end security in the Internet of Things and contribute to the debate in both the standardization and research communities on the applicability of DTLS to constrained environments. We provide a thorough performance evaluation of DTLS in different duty-cycled networks through real-world experimentation, emulation and analysis. Our results demonstrate surprisingly poor performance of DTLS in networks where energy efficiency is paramount. Because a DTLS client and a server exchange many signaling packets, the DTLS handshake takes between a handful of seconds and several tens of seconds, with similar results for different duty cycling protocols.But apart from its performance issues, DTLS was designed for point-to-point communication dominant in the traditional Internet. The novel Constrained Ap- plication Protocol (CoAP) was tailored for constrained devices by facilitating asynchronous application traffic, group communication and absolute need for caching. The security architecture based on DTLS is, however, not able to keep up and advanced features of CoAP simply become futile when used in conjunction with DTLS. We propose an architecture that leverages the security concepts both from content-centric and traditional connection-oriented approaches. We rely on secure channels established by means of DTLS for key exchange, but we get rid of the notion of “state” among communicating entities by leveraging the concept of object security. We provide a mechanism to protect from replay attacks by coupling the capability-based access control with network communication and CoAP header. OSCAR, our object-based security architecture, intrinsically supports caching and multicast, and does not affect the radio duty-cycling operation of constrained devices. Ideas from OSCAR have already found their way towards the Internet standards and are heavily discussed as potential solutions for standardization

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Terrab, Imane. "Dispositifs de Social Software et nouveaux régimes de collaboration : nature technique des outils, discours et modalités collaboratives." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLED050/document.

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Abstract:

Depuis près d'une décennie, les outils issus du Web 2.0 s'insèrent dans la sphère de l'entreprise et sont présentés comme participant d'un changement technologique et managérial majeur. Pour autant, on constate des lacunes théoriques dans la caractérisation des régimes collaboratifs proposés par ces nouveaux objets, réunis sous la bannière du Social Software. Nous proposons ici d'explorer les dimensions à travers lesquelles les objets de Social Software proposent un renouvellement des régimes collaboratifs. Ce projet nous amène d'abord à présenter les évolutions techniques et paradigmatiques entre Groupware et Social Software. Dans un deuxième temps, nous réalisons une exploration empirique du champ via l'analyse des discours commerciaux d'éditeurs de Social Software et la présentation de quatre dispositifs que nous qualifions au regard des taxonomies issues des champs du Computer Supported Cooperative Work et de l'Entreprise 2.0. Nous enrichissons cette analyse par la modélisation des trajectoires d'évolution des quatre dispositifs faisant l'objet de nos études de cas, au travers d'un cadre conceptuel centré sur l'objet technique. Enfin, nous proposons un cadre inédit pour la caractérisation des régimes de collaboration proposés par les dispositifs de Social Software. Cette recherche nous amène à rediscuter des liens entre les technologies et les modalités de pilotage de l'action collective dans les organisations
For the last decade, Web 2.0 tools have entered the corporate sphere and are considered as part of a major technical and managerial shift. However, there is still a lack of theoretical framework to define the collaborative regimes that the new objects of Social Software carry. In this dissertation, we explore the dimensions through which Social Software objects offer a renewal of collaborative regimes. First, we highlight the technical and paradigmatic evolutions between Groupware and Social Software. Then we carry an empirical exploration of the field of Social Software, by analyzing publishers' commercial discourse and presenting four devices that we describe through the taxonomical frameworks of Computer Supported Cooperative Work and Enterprise 2.0. This analysis is supplemented by the modelization of the four devices' evolution paths, relying on a conceptual framework that focuses on the technical object. Finally, we suggest a novel framework to define the collaboration regimes proposed by Social Software devices. This research leads us to further discuss the links between technology and the management of collaboration

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Mayzaud, Anthéa. "Monitoring and Security for the RPL-based Internet of Things." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0207.

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Abstract:

L'intérêt grandissant pour l'Internet des Objets (IdO) s'est traduit par le déploiement à grande échelle de réseaux dits LLN. Ceux-ci sont fortement contraints en matière de ressources et communiquent via des liens instables. Les protocoles de routages existants pour les réseaux traditionnels ne sont pas adaptés à ces caractéristiques. L'IETF a proposé un nouveau protocole de routage appelé RPL fondé sur IPv6 et spécifiquement conçu pour ces environnements. Cependant, il est exposé à de nombreuses attaques et la mise en place de mécanismes de sécurité représente un coût considérable. Les réseaux LLN introduisent donc de nouveaux enjeux quant à leur supervision et leur sécurité. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions une approche de supervision pour la sécurité de l'IdO tout en limitant son coût. Nous évaluons tout d'abord les menaces auxquelles sont soumis les réseaux RPL en les classifiant au travers d'une taxonomie. Nous quantifions également les conséquences de deux attaques appelées l'attaque d'incohérence DAG et l'attaque du numéro de version. Nous nous concentrons ensuite sur les solutions pour la sécurité dans les réseaux RPL. Nous proposons une stratégie locale qui limite les attaques d'incohérences DAG et nous présentons une architecture de supervision distribuée orientée sécurité pour détecter des attaques complexes comme les attaques sur le numéro de version et compléter notre approche locale. Celle-ci nous permet de préserver l'énergie des nœuds en effectuant les activités de surveillance et de détection sur des nœuds dédiés. Nous quantifions ensuite les performances de cette architecture ainsi que la stratégie de détection proposée
The growing interest for the Internet of Things (IoT) has resulted in the large scale deployment of Low power and Lossy Networks (LLN). These networks are strongly constrained in terms of resources and communicate using unstable links. In this context, existing routing protocols for traditional networks do not cope with all these constraints. The IETF has proposed a new routing protocol called RPL based on IPv6 and specifically designed for these environments. The RPL protocol is however exposed to a large variety of attacks. The deployment of security mechanisms may also be quite expensive for the nodes. Therefore, LLN networks present new challenges in terms of monitoring and security. In this thesis we propose to investigate a security-oriented monitoring approach for addressing the trade-off between security and cost in the IoT. In a first stage, we assess security threats faced by these networks by identifying and classifying attacks through a dedicated taxonomy. We also quantify the consequences of two major attacks called DAG inconsistency attacks and version number attacks causing over-consumption of node resources. We then focus our work on security solutions for RPL-based IoT. We propose a local strategy for addressing DAG inconsistency attacks. In order to detect complex attacks such as version number attacks and to complement our node-level approach, we design a security-oriented distributed monitoring architecture for RPL networks. This solution allows us to preserve constrained nodes energy by performing monitoring and detection activities on dedicated nodes. We quantify the performance and the cost of this architecture and the deployed detection modules

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Bru, Laurie. "Les enjeux de la normalisation européenne des objets connectés de santé." Thesis, Toulouse 1, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU10038.

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Abstract:

Les objets connectés de santé sont des technologies d’apparition récente. Ils sont sujets à de très nombreuses innovations et peuvent intégrer des chaînes de blocks, du calcul à haute performance, de l’intelligence artificielle et des nanotechnologies. Ces objets se multiplient très rapidement sur le marché intérieur de l’Union européenne et sont à l’origine de nouveaux défis, notamment au regard de la protection des données personnelles, des considérations de santé publique, de la cybersécurité et de la compétitivité des entreprises européennes dans un contexte mondialisé. Un encadrement de ces objets est absolument nécessaire pour répondre à l’ensemble de ces préoccupations. La normalisation européenne constitue, à cet égard, un outil de régulation particulièrement adéquat. Elle permet en effet de pallier les inconvénients de la hard law, notamment grâce à sa souplesse et à ses capacités d’adaptation à l’évolution de l’état de la technique et à la numérisation de l’économie. Les organismes européens de normalisation devront donc élaborer et mettre à jour des normes relatives aux technologies sur lesquelles s’appuient les objets connectés de santé. Les institutions européennes ont vocation à accompagner cette normalisation afin qu’elle soit à la hauteur des enjeux
Connected objects in health are emerging technologies. They are subject to many innovations and may incorporate blockchains, High Performance Computing, artificial intelligence and nanotechnologies. These objects are multiplying at a rapid rate within the internal market in the European Union and are creating new challenges, particularly with regard to the protection of personal data, public health considerations, cybersecurity and the competitivity of European companies in a globalized world. These objects need a framework. European standardization is a particularly appropriate regulatory tool to answer all these concerns. It overcomes the drawbacks of hard law, in particular because of its flexibility and ability to adapt to the evolution of the state of the art and the digitization of economy. European standardization organizations will therefore have to develop and update standards for the technologies on which connected objects in health are based. European institutions must support this standardization to ensure it is commensurate with the stakes involved

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Navas, Renzo Efraín. "Improving the resilience of the constrained Internet of Things : a moving target defense approach." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2020. http://www.theses.fr/2020IMTA0217.

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Abstract:

Les systèmes de l’Internet des Objets (IoT) sont de plus en plus déployés dans le monde réel, mais leur sécurité est en retard par rapport à l’état de l’art des systèmes non IoT. La Défense par Cible Mouvante (MTD) est un paradigme de cyberdéfense qui propose de randomiser les composants des systèmes, dans l’intention de faire échec aux cyberattaquants qui s’appuyaient auparavant sur la nature statique des systèmes. Les attaquants sont désormais limités par le temps. Le MTD a été mis en œuvre avec succès dans les systèmes conventionnels, mais son utilisation pour améliorer la sécurité des IoT fait encore défaut dans la littérature. Au cours de cette thèse, nous avons validé le MTD comme paradigme de cybersécurité adapté aux systèmes IoT. Nous avons identifié et synthétisé les techniques MTD existantes pour l’IoT en utilisant une méthode d’examen systématique de la littérature, et nous avons défini et utilisé quatre nouvelles mesures liées à l’entropie pour mesurer les propriétés qualitatives des techniques MTD. Ensuite, nous avons proposé un framework générique de MTD distribué qui permet l’instanciation de stratégies MTD concrètes adaptées aux contraintes de l’IoT. Enfin, nous avons avons conçu un protocole de synchronisation du temps authentifié, et instancié trois techniques MTD particulières : deux dans les couches supérieures du réseau (portant sur le saut de port et sur des interfaces RESTful d’applications) -et validé l’une d’entre elles dans du matériel réel-, et la troisième dans la couche physique pour obtenir des systèmes IoT résistants aux brouillages par des nœuds internes en utilisant des techniques d’étalement du spectre par séquence directe avec des séquences pseudo aléatoires cryptographiquement fortes
Internet of Things (IoT) systems are increasingly being deployed in the real world, but their security lags behind the state of the art of non-IoT systems. Moving Target Defense (MTD) is a cyberdefense paradigm that proposes to randomize components of systems, with the intention of thwarting cyberattacks that previously relied in the static nature of systems. Attackers are now constrained by time. MTD has been successfully implemented in conventional systems, but its use to improve IoT security is still lacking in the literature. Over the course of this thesis, we validated MTD as a cybersecurity paradigm suitable for IoT systems. We identified and synthesized existing MTD techniques for IoT using a systematic literature review method,and defined and used four novel entropy related metrics to measure MTD techniques qualitative properties. Secondly, we proposed a generic distributed MTD framework that allows the instantiation of concrete MTD strategies suitable for the constraints of the IoT. Finally, we designed an secure time synchronization protocol, and instantiated three particular MTD techniques: two at the upper network layers (e.g. port-hopping, and application RESTful interfaces) -and validated one of them in real hardware-, and the third one at the physical layer to achieve IoT systems resilient to insider attacks/jamming by using Direct Sequence Spread-Spectrum techniques with cryptographically-strong pseudo-random sequences

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Lobe, kome Ivan Marco. "Identity and consent in the internet of persons, things and services." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2019. http://www.theses.fr/2019IMTA0131/document.

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Abstract:

La course à la miniaturisation des appareils informatiques est en train de transformer notre relation avec ces derniers, ainsi que leurs rôles dans notre société. Le nombre d’ordinateurs miniatures contrôlés à distance augmente considérablement et ces objets connectés - comme ils sont communément appelés - sont de plus en plus sollicités pour effectuer des tâches à la place de l’Homme. La tendance actuelle consiste à créer une place dans Internet pour ces objets connectés, autrement dit, à construire des protocoles adaptés à leurs ressources limitées. Cette tendance est connue comme l’Internet desObjets - ou l’acronyme anglais IoT - qui est différent des protocoles destinés à une utilisation exclusivement par des humains dit Internet des Personnes ou IoP en anglais. Avec l’adoption de cette séparation conceptuelle, comment est-ce qu’une personne échangerait ses informations avec des objets sans sacrifier la sécurité ? Pour aider à réduire cet écart, on a besoin d’un intermédiaire et la mise en réseau de ces intermédiaires amène à construire le concept d’Internet des Services ou IoS en anglais. Les personnes et les objets sont connectés à travers les services. Le réseau dans son ensemble, incluant les personnes, les objets et les services est donc l’Internet des Personnes, des Objets et des Services. Notre travail se situe à l’intersection de ces trois domaines et notre contribution est double. Premièrement, nous assurons que la liaison entre l’identité d’une personne et de ses objets ne se fasse pas au détriment des propriétés de sécurité telles que l'Intégrité, l'Anonymat et la confidentialité. Et deuxièmement, nous abordons la gestion de la confidentialité des données avec les objets dits connectés. Dans la quête d’une meilleure intégration des objets connectés à Internet, nous avons contribué à la définition de protocoles autant sur la couche applicative que sur la couche réseau du modèle OSI, avec pour préoccupations principales les contraintes de l’IoT et la sécurité
The constant efforts of miniaturization of computing machines is transforming our relationships with machines and their role in society. The number of tiny computers remotely controlled is skyrocketing and those connected things are now more and more asked to do things on human behalf. The trend consists in making room for these specific machines into the Internet, in other words, building communication protocols adapted to their limited resources. This trend is commonly known as the Internet of Things (IoT) which consist of appliances and mechanisms different from those meant to be used exclusively by humans, the Internet of Persons (IoP). This conceptual separation being adopted, how would a Person exchange information with Things ?Sorts of brokers can help bridging that gap. The networking of those brokers led to the concept of Internetof Services (IoS). Persons and Things are connected through Services. This global networking is called the Internet of Persons Things and Services (IoPTS). Our work is on the edge of these 3 Internet areas and our contributions are two fold. In the first hand, we tackle the secure biding of devices’ and persons’ identities while preserving the Integrity, Anonymity and Confidentiality security properties. On the other hand, we address the problem of the secrecy of data on constrained Internet-connected devices. Other mechanisms must be created in order to seamlessly bind these conceptual areas of IoP, IoT andIoS. In this quest for a better integration of Internet connected-devices into the Internet of Persons, our work contributes to the definition of protocols on application and network layers, with IoT concerns and security at heart

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Shahid, Mustafizur Rahman. "Deep learning for Internet of Things (IoT) network security." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAS003.

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Abstract:

L’internet des objets (IoT) introduit de nouveaux défis pour la sécurité des réseaux. La plupart des objets IoT sont vulnérables en raison d'un manque de sensibilisation à la sécurité des fabricants d'appareils et des utilisateurs. En conséquence, ces objets sont devenus des cibles privilégiées pour les développeurs de malware qui veulent les transformer en bots. Contrairement à un ordinateur de bureau, un objet IoT est conçu pour accomplir des tâches spécifiques. Son comportement réseau est donc très stable et prévisible, ce qui le rend bien adapté aux techniques d'analyse de données. Ainsi, la première partie de cette thèse tire profit des algorithmes de deep learning pour développer des outils de surveillance des réseaux IoT. Deux types d'outils sont explorés: les systèmes de reconnaissance de type d’objets IoT et les systèmes de détection d'intrusion réseau IoT. Pour la reconnaissance des types d’objets IoT, des algorithmes d'apprentissage supervisé sont entrainés pour classifier le trafic réseau et déterminer à quel objet IoT le trafic appartient. Le système de détection d'intrusion consiste en un ensemble d'autoencoders, chacun étant entrainé pour un type d’objet IoT différent. Les autoencoders apprennent le profil du comportement réseau légitime et détectent tout écart par rapport à celui-ci. Les résultats expérimentaux en utilisant des données réseau produites par une maison connectée montrent que les modèles proposés atteignent des performances élevées. Malgré des résultats préliminaires prometteurs, l’entraînement et l'évaluation des modèles basés sur le machine learning nécessitent une quantité importante de données réseau IoT. Or, très peu de jeux de données de trafic réseau IoT sont accessibles au public. Le déploiement physique de milliers d’objets IoT réels peut être très coûteux et peut poser problème quant au respect de la vie privée. Ainsi, dans la deuxième partie de cette thèse, nous proposons d'exploiter des GAN (Generative Adversarial Networks) pour générer des flux bidirectionnels qui ressemblent à ceux produits par un véritable objet IoT. Un flux bidirectionnel est représenté par la séquence des tailles de paquets ainsi que de la durée du flux. Par conséquent, en plus de générer des caractéristiques au niveau des paquets, tel que la taille de chaque paquet, notre générateur apprend implicitement à se conformer aux caractéristiques au niveau du flux, comme le nombre total de paquets et d'octets dans un flux ou sa durée totale. Des résultats expérimentaux utilisant des données produites par un haut-parleur intelligent montrent que notre méthode permet de générer des flux bidirectionnels synthétiques réalistes et de haute qualité
The growing Internet of Things (IoT) introduces new security challenges for network activity monitoring. Most IoT devices are vulnerable because of a lack of security awareness from device manufacturers and end users. As a consequence, they have become prime targets for malware developers who want to turn them into bots. Contrary to general-purpose devices, an IoT device is designed to perform very specific tasks. Hence, its networking behavior is very stable and predictable making it well suited for data analysis techniques. Therefore, the first part of this thesis focuses on leveraging recent advances in the field of deep learning to develop network monitoring tools for the IoT. Two types of network monitoring tools are explored: IoT device type recognition systems and IoT network Intrusion Detection Systems (NIDS). For IoT device type recognition, supervised machine learning algorithms are trained to perform network traffic classification and determine what IoT device the traffic belongs to. The IoT NIDS consists of a set of autoencoders, each trained for a different IoT device type. The autoencoders learn the legitimate networking behavior profile and detect any deviation from it. Experiments using network traffic data produced by a smart home show that the proposed models achieve high performance.Despite yielding promising results, training and testing machine learning based network monitoring systems requires tremendous amount of IoT network traffic data. But, very few IoT network traffic datasets are publicly available. Physically operating thousands of real IoT devices can be very costly and can rise privacy concerns. In the second part of this thesis, we propose to leverage Generative Adversarial Networks (GAN) to generate bidirectional flows that look like they were produced by a real IoT device. A bidirectional flow consists of the sequence of the sizes of individual packets along with a duration. Hence, in addition to generating packet-level features which are the sizes of individual packets, our developed generator implicitly learns to comply with flow-level characteristics, such as the total number of packets and bytes in a bidirectional flow or the total duration of the flow. Experimental results using data produced by a smart speaker show that our method allows us to generate high quality and realistic looking synthetic bidirectional flows

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Ahmad, Abbas. "Model-Based Testing for IoT Systems : Methods and tools." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD008/document.

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Abstract:

L'internet des objets (IoT) est aujourd'hui un moyen d'innovation et de transformation pour de nombreuses entreprises. Les applications s'étendent à un grand nombre de domaines, tels que les villes intelligentes, les maisons intelligentes, la santé, etc. Le Groupe Gartner estime à 21 milliards le nombre d'objets connectés d'ici 2020. Le grand nombre d'objets connectés introduit des problèmes, tels que la conformité et l'interopérabilité en raison de l'hétérogénéité des protocoles de communication et de l'absence d'une norme mondialement acceptée. Le grand nombre d'utilisations introduit des problèmes de déploiement sécurisé et d'évolution du réseau des IoT pour former des infrastructures de grande taille. Cette thèse aborde la problématique de la validation de l'internet des objets pour répondre aux défis des systèmes IoT. Pour cela, nous proposons une approche utilisant la génération de tests à partir de modèles (MBT). Nous avons confronté cette approche à travers de multiples expérimentations utilisant des systèmes réels grâce à notre participation à des projets internationaux. L'effort important qui doit être fait sur les aspects du test rappelle à tout développeur de système IoT que: ne rien faire est plus cher que de faire au fur et à mesure
The Internet of Things (IoT) is nowadays globally a mean of innovation and transformation for many companies. Applications extend to a large number of domains, such as smart cities, smart homes, healthcare, etc. The Gartner Group estimates an increase up to 21 billion connected things by 2020. The large span of "things" introduces problematic aspects, such as conformance and interoperability due to the heterogeneity of communication protocols and the lack of a globally-accepted standard. The large span of usages introduces problems regarding secure deployments and scalability of the network over large-scale infrastructures. This thesis deals with the problem of the validation of the Internet of Things to meet the challenges of IoT systems. For that, we propose an approach using the generation of tests from models (MBT). We have confronted this approach through multiple experiments using real systems thanks to our participation in international projects. The important effort which is needed to be placed on the testing aspects reminds every IoT system developer that doing nothing is more expensive later on than doing it on the go

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Bru, Laurie. "Les enjeux de la normalisation européenne des objets connectés de santé." Electronic Thesis or Diss., Toulouse 1, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU10038.

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Abstract:

Les objets connectés de santé sont des technologies d’apparition récente. Ils sont sujets à de très nombreuses innovations et peuvent intégrer des chaînes de blocks, du calcul à haute performance, de l’intelligence artificielle et des nanotechnologies. Ces objets se multiplient très rapidement sur le marché intérieur de l’Union européenne et sont à l’origine de nouveaux défis, notamment au regard de la protection des données personnelles, des considérations de santé publique, de la cybersécurité et de la compétitivité des entreprises européennes dans un contexte mondialisé. Un encadrement de ces objets est absolument nécessaire pour répondre à l’ensemble de ces préoccupations. La normalisation européenne constitue, à cet égard, un outil de régulation particulièrement adéquat. Elle permet en effet de pallier les inconvénients de la hard law, notamment grâce à sa souplesse et à ses capacités d’adaptation à l’évolution de l’état de la technique et à la numérisation de l’économie. Les organismes européens de normalisation devront donc élaborer et mettre à jour des normes relatives aux technologies sur lesquelles s’appuient les objets connectés de santé. Les institutions européennes ont vocation à accompagner cette normalisation afin qu’elle soit à la hauteur des enjeux
Connected objects in health are emerging technologies. They are subject to many innovations and may incorporate blockchains, High Performance Computing, artificial intelligence and nanotechnologies. These objects are multiplying at a rapid rate within the internal market in the European Union and are creating new challenges, particularly with regard to the protection of personal data, public health considerations, cybersecurity and the competitivity of European companies in a globalized world. These objects need a framework. European standardization is a particularly appropriate regulatory tool to answer all these concerns. It overcomes the drawbacks of hard law, in particular because of its flexibility and ability to adapt to the evolution of the state of the art and the digitization of economy. European standardization organizations will therefore have to develop and update standards for the technologies on which connected objects in health are based. European institutions must support this standardization to ensure it is commensurate with the stakes involved

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Diop, Aïda Abdou. "Cryptographic mechanisms for device authentication and attestation in the internet of things." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS023.

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Abstract:

En introduisant de nouvelles exigences de communications décentralisées entre les systèmes d’informations, l’Internet des Objets (IdO) et le Machine-to-Machine (M2M) ont révolutionné l’architecture de sécurité classique des dits systèmes. Dans cette nouvelle configuration, la sécurité et la protection des données à caractère personnel échangées puis stockées par ces systèmes est devenu un enjeu primordial pour le déploiement de ces nouveaux écosystèmes. Ces objets présentent aussi des contraintes physiques fortes impactant leurs fonctionnalités, notamment en termes de capacité de calcul et de mémoire, d’énergie, et d’exigences de sécurité en fonction du cas d’usage et de l’application concernés. Ces nouveaux modèles de communications requièrent une nouvelle manière de penser la sécurité des systèmes, qui est notamment dû au déploiement physiques des objets dans le monde réel, et à grande échelle. Cet accès physique permet notamment à un attaquant d’observer un objet, et d’en perturber le fonctionnement. Nous nous intéresserons dans cette thèse aux problématiques liées à l’intégrité des communications entre les objets et les systèmes embarqués pour différents cas d’usages dans l’Internet des Objets, ainsi qu’à l’intégrité des micro-logiciels des dits systèmes. En d’autres termes, nous nous intéressons aux mécanismes d’authentification et d’attestation adaptés pour des environnements contraints.Il existe des problématiques de sécurité concrètes concernant l’intégrité des communications entres les objets. D’une part, la question de l’intégrité des communications relève des mécanismes d’authentification des communications. Ces dernières sont basées sur des algorithmes de cryptographie à clé publique, et permettent à chaque nœud d’un réseau de communication de s’assurer de l’identité de chaque nœud sur le réseau, et ainsi d’authentifier les messages échangés.D’un autre côté, la question de l’intégrité des objets eux mêmes, et notamment de leur micro-logicielle, fait appelle à des mécanismes d’authentification à distance appelés "Attestation à distance". L’authentification et l’attestation des objets dans l’Internet des Objets requiert une identification forte et mutuelle entre les objets, ainsi qu’avec les stations de bases. Cette contrainte offre un avantage certains aux attaquants, qui peuvent exploiter cette information pour lancer des attaques ciblées compromettant ainsi la sûreté de ces systèmes, ou pour extraire des données à caractère personnel sur les utilisateurs finaux dans certains cas d’usages.Cette thèse se focalise sur le développement de mécanismes d’authentification et d’attestation anonymes et efficaces pour certains cas d'usages de l'Internet des objets. Nous introduisons dans une première partie une nouvelle primitive d'attestation anonyme (pre-DAA) efficace, et prouvée sûre dans le modèle de l'oracle aléatoire sous une variante de l'hypothèse q-SDH. Nous développons ensuite deux protocoles d’authentification pour différents cas d'usages, en se basant notamment sur notre primitive de pre-DAA. Le premier protocole permet l'authentification efficace, sûre, et anonyme des communications dans les réseaux ad hoc de véhicules connectés. Le deuxième protocole permet l’authentification anonyme des usagers sur les réseaux de transport publiques par le biais de pass de transports mobiles anonymes.La deuxième partie de cette thèse se concentre ensuite sur le développement d’un mécanisme d’attestation d’essaims d’objets, avec une propriété de détection lorsque l’un des objets fournit une fausse attestation
The new decentralized computing paradigm introduced by Machine-to-Machine (M2M) communications and the Internet of Things (IoT) ecosystem requires developing new security mechanisms and frameworks, adapted to this new architecture. The variety of IoT use cases includes applications leveraging low-level devices such as sensor or actuators, to applications deploying safety critical devices such as connected vehicles in Intelligent Transportation Systems (ITS). Devices are deployed as nodes in communication networks, and have become in recent years targets for attackers who exploit the resource-constrained nature of the devices in order to compromise the safety, security, and availability of the different applications. Two of the main challenges in this ecosystem are securing the communication between IoT devices, and ensuring that devices in the network have not been compromised or tampered with, thus attesting of the integrity of the entire network. The challenges are exacerbated by the nature of devices, which present stringent constraints, notably in terms of computational capabilities, storage space, and energy resource. In addition, new privacy concerns affecting users in IoT applications have risen, and require implementing privacy-friendly authentication and attestation mechanisms.Authentication mechanisms allow systems to identify themselves on the network, and provide solutions for the first challenge. Remote Attestation is a security mechanism which enables control systems to verify the software state of devices in the network, thus detecting any tampering or remote malware injection attacks.In this thesis, we aim to contribute to the development of new and privacy-preserving authentication and attestation mechanisms, which are particularly adapted for implementation in constrained environments.In the first part of this thesis, we leverage a cryptographic mechanism deployed in trusted computing, namely Direct Anonymous Attestation (DAA), in order to provide decentralized, and privacy-preserving authentication protocols adapted for constrained environments. Our work contributes to the development of a variant of Direct Anonymous Attestation schemes, called pre-Direct Anonymous Attestation (pre-DAA), which achieves a trade-off between security andefficiency that was not previously achieved in the literature. In particular, our pre-DAA scheme is proven secure in the Random Oracle Model (ROM) under the q-Strong Diffie Hellman (q—SDH) assumption, while performing better than DAA schemes proven secure under an interactive assumption. The pre-DAA scheme is subsequently used in the development of two privacy-preserving authentication protocols. The first application of our pre-DAA scheme consists in the design of a decentralized architecture for secure communication in vehicular ad hoc networks, which removes the need for a centralize Public Key Infrastructure. The second application of our pre-DAA scheme is the design of a mobile-based access control protocol for public transport systems, which addresses the issue of user traceability inherent to current access control control protocols for transport systems.In the second part of this thesis, we address the device integrity verification challenge by designing a remote attestation protocol which enables the secure and efficient attestation of groups (or swarms) of devices. Our attestation protocol verifies the integrity of every device in the network during a single attestation phase, by leveraging the aggregating properties of an aggregate algebraic MAC scheme. Compared to swarm attestation protocols in the literature, our contribution enables the detection of an erroneous attestation report in the aggregated result, thus allowing the identification of compromised devices

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Khalfaoui, Sameh. "Security bootstrapping for Internet of Things." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2022. http://www.theses.fr/2022IPPAT023.

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Abstract:

La demande de services qui se basent sur l'Internet des objets (IoT) augmente de manière exponentielle, ce qui entraîne le déploiement d'un grand nombre de dispositifs. Cependant, ces dispositifs peuvent représenter une menace pour la sécurité du réseau de déploiement et un point d'entrée potentiel pour des adversaires. Il existe donc un besoin imminent de réaliser une approche d'association sécurisée des objets connectés avant qu'ils ne soient rendus opérationnels sur le réseau de l'utilisateur. Cette procédure, appelée "amorçage de la sécurité", garantit en premier lieu la confidentialité et l'intégrité des échanges de données entre l'utilisateur et les dispositifs. Ensuite, ce processus fournit une assurance sur l'identité et l'origine de ces objets. La première phase d'appairage assure l'établissement d'un canal de communication sécurisé entre l'utilisation et l'objet. La phase d'appairage utilise un protocole d'accord de clé symétrique qui est adapté à la nature de ces dispositifs à ressources limitées. L'utilisation de canaux auxiliaires a été proposée comme moyen d'authentifier l'échange de clés, mais elle nécessite un temps relativement long et une participation importante de l'utilisateur pour transférer les bits d'authentification. Cependant, les systèmes basés sur le contexte utilisent l'environnement ambiant pour extraire un secret commun sans intervention importante de l'utilisateur, à condition d'avoir un périmètre sécurisé pendant la phase d'extraction, ce qui est considéré comme une hypothèse de sécurité forte. La deuxième phase du processus d'amorçage est appelée "enrôlement sécurisé" et vise à éviter l'association d'un objet IoT malveillant en authentifiant son identité et son origine. L'utilisation d'éléments de sécurité matériels, tels que les fonctions physiques non clonables (PUF), a été présentée comme une solution prometteuse adaptée à la nature limitée des ressources de ces dispositifs. Un nombre croissant d'architectures PUF ont été démontrées mathématiquement clonables grâce à des techniques de modélisation par apprentissage automatique. L'utilisation de modèles de PUF a été récemment proposée pour authentifier les objets IoT. Néanmoins, le scénario de fuite du modèle PUF vers un adversaire en raison d'une menace interne au sein de l'organisation n'est pas pris en charge par les solutions existantes. Par conséquent, la sécurité de ces propositions d'inscription basées sur le modèle PUF peut être compromise. Dans cette thèse, nous étudions le processus d'amorçage de la sécurité des dispositifs à ressources limitées et nous introduisons deux protocole: - Un protocole hybride d'appairage, appelé COOB, qui combine d'une manière efficace un schéma d'appairage contextuel avec l'utilisation d'un canal auxiliaire. Ce protocole exploite une technique d'exponentiation spécifique des clés publiques Diffie-Hellman en utilisant des nonces pour atteindre l'objectif de secret temporaire nécessaire à l'accord de clé. Notre méthode assure la sécurité même contre un attaquant qui peut contrôler la zone de sécurité (un environnement hostile), ce qui n'est pas pris en charge par les schémas contextuels existants. Cette amélioration de la sécurité a été formellement validée dans le modèle symbolique en utilisant l'outil de vérification formelle TAMARIN. - Une solution d'enrôlement qui exploite un modèle de PUF dans le processus d'authentification, appelé Water-PUF. Notre protocole est basé sur une technique de tatouage numérique spécialement conçue pour les modèles PUF. Cette procédure empêche un adversaire de s'appuyer sur le modèle tatoué ou sur un autre modèle dérivé pour contourner l'authentification. Par conséquent, toute fuite du modèle PUF filigrané utilisé pour l'enrôlement n'affecte pas l'exactitude du protocole. La conception du Water-PUF est validée par un certain nombre de simulations contre de nombreuses attaques de suppression de tatouage numérique afin d'évaluer la robustesse de notre proposition
The demand for internet of Things (IoT) services is increasing exponentially, and a large number of devices are being deployed. However, these devices can represent a serious threat to the security of the deployment network and a potential entry-point when exploited by the adversaries. Thus, there is an imminent need to perform a secure association approach of the IoT objects before being rendered operational on the network of the user. This procedure is referred to as secure bootstrapping, and it primarily guarantees the confidentiality and the integrity of the data exchanges between the user and the devices. Secondly, this process provides an assurance on the identity and the origin of these objects.Due to scalability limitations, the first phase of the bootstrapping process cannot be efficiently conducted using pre-shared security knowledge such as digital certificates. This step is referred to as secure device pairing, and it ensures the establishment of a secure communication channel between the use and the object. The pairing phase uses a symmetric key agreement protocol that is suitable to the resource-constrained nature of these devices. The use of auxiliary channels has been proposed as a way to authenticate the key exchange, but they require a relatively long time and an extensive user involvement to transfer the authentication bits. However, the context-based schemes use the ambient environment to extract a common secret without an extensive user intervention under the requirement of having a secure perimeter during the extraction phase, which is considered a strong security assumption. The second phase of the bootstrapping process is referred to as secure device enrollment, and it aims at avoiding the associating of a malicious IoT object by authenticating its identity. The use of hardware security elements, such as the Physical Unclonable Function (PUF), has been introduced as a promising solution that is suitable for the resource-constraint nature of these devices. A growing number of PUF architectures has been demonstrated mathematically clonable through Machine Learning (ML) modeling techniques. The use of PUF ML models has been recently proposed to authenticate the IoT objects. Nonetheless, the leakage scenario of the PUF model to an adversary due to an insider threat within the organization is not supported by the existing solutions. Hence, the security of these PUF model-based enrollment proposals can be compromised.In this thesis, we study the secure bootstrapping process of resource-constrained devices and we introduce two security schemes:- A hybrid ad-hoc pairing protocol, called COOB, that efficiently combines a state-of-the-art fast context-based scheme with the use of an auxiliary channel. This protocol exploits a nonce exponentiation of the Diffie-Hellman public keys to achieve the temporary secrecy goal needed for the key agreement. Our method provides security even against an attacker that can violate the safe zone requirement, which is not supported by the existing contextual schemes. This security improvement has been formally validated in the symbolic model using the TAMARIN prover.- An enrollment solution that exploits a ML PUF model in the authentication process, called Water-PUF. Our enrollment scheme is based on a specifically designed black-box watermarking technique for PUF models with a binary output response. This procedure prevents an adversary from relying on the watermarked model in question or another derivative model to bypass the authentication. Therefore, any leakage of the watermarked PUF model that is used for the enrollment does not affect the correctness of the protocol. The Water-PUF design is validated by a number of simulations against numerous watermark suppression attacks to assess the robustness of our proposal

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Lavaud, Gael. "Optimisation robuste appliquée au crash automobile." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2007. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T2092_glavaud.pdf.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous abordons le problème de la conception robuste des systèmes complexes par simulations numériques. Nous menons une analyse rigoureuse des cycles de développement utilisés chez RENAULT et proposons des voies d’amélioration concrètes. Ces améliorations tirent leur inspiration de la stratégie FIRST DESIGN basée sur l’Ingénierie Système et le concept de robustesse décliné à toutes les étapes du cycle de développement du produit. Cette approche utilise les nouveaux outils de conception, tant statistiques que de modélisation. Cette stratégie permet d’éviter les coûteuses impasses de conception liées à un mauvais déploiement du cahier des charges. Pour étayer notre discours, deux cas concrets de conception en dynamique rapide sont étudiés. Une des particularités de ce domaine physique est le coût important de chaque simulation, ce qui nécessite la mise en place de stratégies d’économie des simulations. La première application concerne l’optimisation de forme d’un capot pour le choc piéton. Dans ce travail, nous développons un outil générique d’optimisation pour les concepteurs et le mettons en oeuvre pour trouver une forme de capot satisfaisant le cahier des charges. Pour réduire le nombre de simulations, nous proposons également un paramétrage adapté au problème et une stratégie de validation progressive des nouvelles géométries. La seconde application concerne la conception robuste en crash frontal. Les méthodes traditionnelles de conception robuste n’apportant pas complète satisfaction, nous développons une approche originale basée sur l’étude des scénarios de crash. En identifiant les éléments instables de la structure, cette méthode permet de stabiliser le comportement global de la structure en ne reconcevant qu’un minimum de pièces. L’ensemble des outils développés au cours de ces travaux vise à tirer le meilleur parti des nouveaux outils de conception, mais également du savoir faire des concepteurs. Les forts gains en prestation et en délai de conception constatés sur les exemples d’application attestent de la nécessité de remettre en cause l’approche traditionnelle de la conception et d’intégrer les nouveaux outils de conception numériques
This PhD thesis deals with robust design of complex systems with numerical simulations. The analysis of RENAULT design strategy suggests us concrete improvements based on the FIRST DESIGN methodology. This strategy relies on Engineering System ant the concept of robustness applied to all design step of the product. It uses all new design tools, as well statistical as modeling. This strategy allows designers to avoid design resource consuming and time demanding iterations. We use two concrete case study to illustrate our work. These cases take place in the context of costly simulations, that is why we will have to save them. First case study is about shape optimization of a pedestrian hood panel. We develop an industrial optimization tool and use it to find a satisfying shape. To save simulations, we also develop a special parameterization and a progressive validation of new shapes. Second case study is about robust design of a frontal crash. As traditional approaches could not fit our problem, we develop an original strategy based on crash scenarios. This method allows designers to identify unstable structural elements and to stabilize their behavior during the crash in the best conditions. All the tools developed along this work tend to take the best advantage of both new simulations tools and designers experience. Improvements of performance and design time on both cases study prove the interest of modifying the traditional design strategy to incorporate new numerical design tools

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Celosia, Guillaume. "Privacy challenges in wireless communications of the Internet of Things." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI069.

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Abstract:

Également connue sous le nom d'Internet des Objets (IdO), la prolifération des objets connectés offre des opportunités sans précédent aux consommateurs. Des moniteurs d'activité physique aux assistants médicaux, en passant par les appareils électroménagers pour maisons intelligentes, les objets IdO évoluent dans une pléthore de domaines d'application. Cependant, les avantages qu'ils peuvent apporter à notre société augmentent conjointement avec leurs implications en matière de vie privée. Communiquant continuellement de précieuses informations par le biais de liaisons non filaires telles que le Bluetooth et le Wi-Fi, ces appareils connectés accompagnent leurs propriétaires dans leurs activités. La plupart du temps émises sur des canaux ouverts, et parfois en l'absence de chiffrement, ces informations sont alors facilement accessibles pour tout attaquant passif à portée. Dans cette thèse, nous explorons deux problèmes de vie privée majeurs résultant de l'expansion de l'IdO et de ses communications sans fil : le traçage physique et l'inférence d'informations utilisateurs. Sur la base de deux grands ensembles de données composés de signaux radio issus de périphériques Bluetooth/BLE, nous mettons d'abord en échec les fonctionnalités anti-traçage existantes avant de détailler plusieurs applications invasives pour la vie privée. En s'appuyant sur des attaques passives et actives, nous démontrons également que les messages diffusés contiennent des informations en clair allant des caractéristiques techniques des appareils aux données personnelles des utilisateurs telles que des adresses e-mail et numéros de téléphone. Dans un second temps, nous concevons des contre-mesures pratiques pour résoudre les problèmes de vie privée identifiés. Dans ce sens, nous fournissons des recommandations aux fabricants, et proposons une approche afin de vérifier l'absence de failles dans l'implémentation de leurs protocoles. Enfin, dans le but d'illustrer davantage les menaces de vie privée enquêtées, nous implémentons deux démonstrateurs. Par conséquent, Venom introduit un système de traçage physique visuel et expérimental, tandis qu'Himiko propose une interface humaine permettant d'inférer des informations sur les appareils IdO et leurs propriétaires
Also known as the Internet of Things (IoT), the proliferation of connected objects offers unprecedented opportunities to consumers. From fitness trackers to medical assistants, through smarthome appliances, the IoT objects are evolving in a plethora of application fields. However, the benefits that they can bring to our society increase along with their privacy implications. Continuously communicating valuable information via wireless links such as Bluetooth and Wi-Fi, those connected devices support their owners within their activities. Most of the time emitted on open channels, and sometimes in the absence of encryption, those information are then easily accessible to any passive attacker in range. In this thesis, we explore two major privacy concerns resulting from the expansion of the IoT and its wireless communications: physical tracking and inference of users information. Based on two large datasets composed of radio signals from Bluetooth/BLE devices, we first defeat existing anti-tracking features prior to detail several privacy invasive applications. Relying on passive and active attacks, we also demonstrate that broadcasted messages contain cleartext information ranging from the devices technical characteristics to personal data of the users such as e-mail addresses and phone numbers. In a second time, we design practical countermeasures to address the identified privacy issues. In this direction, we provide recommendations to manufacturers, and propose an approach to verify the absence of flaws in the implementation of their protocols. Finally, to further illustrate the investigated privacy threats, we implement two demonstrators. As a result, Venom introduces a visual and experimental physical tracking system, while Himiko proposes a human interface allowing to infer information on IoT devices and their owners

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Ferreira, Loïc. "Secure Tunnels for Constrained Environments." Thesis, Rennes, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAR0007.

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Abstract:

Avec l'extension de l'Internet des Objets et l'usage croissant de terminaux à bas coût, de nombreux protocoles de sécurité sont déployés à grande échelle. Cette thèse étudie le champ des protocoles d'échange de clé authentifié basés sur des fonctions cryptographiques symétriques. Nous montrons que les protocoles existants n'atteignent pas un niveau de sécurité correspondant à l'état de l'art en matière de protocoles cryptographiques. Nous décrivons des attaques pratiques contre deux tels protocoles actuellement utilisés. Nous présentons de nouveaux protocoles d’échange de clé entre deux et trois parties et décrivons des modèles de sécurité permettant de saisir leurs propriétés et de les analyser. Nos protocoles mettent uniquement en œuvre des fonctions symétriques. En même temps, ils garantissent des propriétés de sécurité plus fortes que les protocoles similaires. En particulier, ils garantissent la propriété de confidentialité persistante et permettent l'usage de reprises de session. Cela est particulièrement avantageux pour des terminaux disposant de peu de ressources en termes de calcul, de communication et d'énergie
With the rise of the Internet of Things and the growing popularity of constrained devices, several security protocols are widely deployed. In this thesis, we investigate the field of authenticated key exchange protocols in the symmetric-key setting. We show that existing protocols do not achieve the most established levels of security properties, and describe practical attacks against two currently deployed protocols. We present new authenticated key exchange protocols for the 2-party and the 3-party cases, and describe suitable security models that allow capturing their security goals, and analysing them. Our protocols apply only symmetric-key functions. At the same time, they provide stronger security properties than comparable ones. ln particular, they guarantee forward secrecy, and enable applying a session resumption procedure. This is particularly advantageous for low-resources devices with limited capabilities in terms of computation, communication, and energy

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Pélissier, Samuel. "Privacy-preserving communications for the IoT." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAL0075.

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Abstract:

Les dernières décennies ont été témoins de l'émergence et de la prolifération d'objets connectés, communément appelés Internet des Objets (IdO). Cet écosystème divers correspond à une large gamme de dispositifs spécialisés, allant de la caméra IP aux capteurs détectant les fuites d'eau, chacun conçu pour répondre à des objectifs et des contraintes de consommation d'énergie, de puissance de calcul ou de coût. Le développement rapide de nombreuses technologies et leur connexion en réseau s'accompagne de la génération d'un important volume de données, soulevant des préoccupations en matière de vie privée, en particulier dans des domaines sensibles tels que la santé ou les maisons connectées. Dans cette thèse, nous exploitons les techniques d'apprentissage automatique (machine learning) pour explorer les problèmes liés à la vie privée des objets connectés via leurs protocoles réseau. Tout d'abord, nous étudions les attaques possibles contre LoRaWAN, un protocole longue distance et à faible coût d'énergie. Nous explorons la relation entre deux identifiants du protocole et montrons que leur séparation théorique peut être contrecarrée en utilisant les métadonnées produites lors de la connexion au réseau. En nous appuyant sur une approche multi-domaines (contenu, temps, radio), nous démontrons que ces métadonnées permettent à un attaquant d'identifier les objets connectés de manière unique malgré le chiffrement du trafic, ouvrant la voie au traçage ou à la ré-identification. Nous explorons ensuite les possibles contre-mesures, en analysant systématiquement les données utilisées lors de ces attaques et en proposant des techniques pour les obfusquer ou réduire leur pertinence. Nous démontrons que seule une approche combinée offre une réelle protection. Par ailleurs, nous proposons et évaluons diverses solutions de pseudonymes temporaires adaptées aux contraintes de LoRaWAN, en particulier la consommation énergétique. Enfin, nous adaptons notre méthodologie d'apprentissage automatique à DNS, un protocole largement déployé dans l'IdO grand public. À nouveau basées sur les métadonnées, notre attaque permet d'identifier les objets connectés, malgré le chiffrement du flux DNS-over-HTTPS. Explorant les contre-mesures potentielles, nous observons un non-respect des standards liés au padding, entraînant la compromission partielle de la vie privée des utilisateurs
During the past decades, we have witnessed the emergence of connected devices, commonly known as the Internet of Things (IoT). This diverse ecosystem encompasses a wide range of specialized devices, from IP cameras to water leak detectors, each designed to meet specific objectives and constraints regarding energy consumption, computing power, or cost. The rapid development of various technologies and their networking is accompanied by the generation of a significant volume of data, raising privacy concerns, particularly in sensitive areas such as healthcare or smart homes. In this thesis, we leverage machine learning techniques to explore privacy issues related to connected objects through their network protocols. First, we study potential attacks on LoRaWAN, a long-range, low-power protocol. We explore the relationship between two protocol identifiers and show that their theoretical separation can be undermined using metadata produced during network connection. By adopting a multi-domain approach (content, time, and radio), we demonstrate that this metadata allows an attacker to uniquely identify devices despite traffic encryption, paving the way for tracking or re-identification. Then, we explore possible countermeasures by systematically analyzing the data used in these attacks and proposing techniques to obfuscate or reduce their relevance. We show that only a combined approach offers real protection. Additionally, we propose and evaluate various temporary pseudonym solutions tailored to the constraints of LoRaWAN, particularly energy consumption. Finally, we adapt our machine learning methodology to DNS, a protocol widely deployed in consumer IoT. Our attack is again based on metadata and enables device identification despite the encryption of DNS-over-HTTPS traffic. Exploring potential countermeasures, we observe non-compliance with padding standards, leading to partial compromise of user privacy. More generally, our work highlights that the efforts made by IoT protocols such as LoRaWAN to protect privacy are insufficient. Potentially profound changes are necessary to adequately address these issues

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Pérez, Garcia Julio César. "Contribution to security and privacy in the Blockchain-based Internet of Things : Robustness, Reliability, and Scalability." Electronic Thesis or Diss., Avignon, 2023. http://www.theses.fr/2023AVIG0120.

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Abstract:

L’Internet des Objets (IoT, Internet of Things) est un réseau diversifié d’objets interconnectés, généralement via l’internet. En raison de la sensibilité des informations échangées dans les applications de IoT, il est essentiel de garantir la sécurité et le respect de la vie privée. Ce problème est aggravé par la nature ouverte des communications sans fil et par les contraintes de puissance et de ressources computationnelles de la plupart des appareils IoT. Parallèlement, les solutions de sécurité IoT existantes sont basées sur des architectures centralisées, ce qui pose des problèmes d’évolutivité et de point de défaillance unique, les rendant sensibles aux attaques par déni de service et aux défaillances techniques. La Blockchain est considérée comme une solution attractive aux problèmes de sécurité et de centralisation de IoT. Les Blockchains reproduisent un enregistrement permanent, en annexe seulement, de toutes les transactions effectuées sur un réseau entre plusieurs appareils, en les maintenant synchronisées par un protocole de consensus. L’utilisation de la Blockchain peut impliquer des coûts de calcul et d’énergie élevés pour les appareils. Par conséquent, des solutions basées sur Fog/Edge Computing ont été envisagées dans le cadre de l’intégration avec l’IoT. Cette approche transfère la charge de calcul et la consommation d’énergie plus élevées vers les dispositifs ayant une plus grande disponibilité de ressources, les dispositifs Fog/Edge. Toutefois, le coût de l’utilisation de la Blockchain doit être optimisé, en particulier dans le protocole de consensus, qui influe considérablement sur les performances globales du système. Les Blockchains avec permission correspondent mieux aux exigences des applications IoT que les Blockchains sans permission, en raison de leur taux élevé de traitement des transactions et de leur scalabilité. En effet, les nœuds de consensus, les validateurs, sont connus et prédéterminés. Dans les protocoles de consensus existants utilisés dans les Blockchains avec permission, les validateurs sont généralement un ensemble de nœuds prédéfinis ou sélectionnés de manière aléatoire, ce qui affecte à la fois les performances du système et l’équité (Fairness) entre les utilisateurs. L’objectif de ce travail est de proposer des solutions pour améliorer la sécurité et la vie privée dans IoT en intégrant la technologie Blockchain, ainsi que pour maximiser les niveaux de fairness pendant le consensus. L’étude est organisée en deux parties distinctes : l’une traite des aspects critiques de la sécurité de IoT et propose des solutions basées sur la Blockchain, tandis que l’autre se concentre sur l’optimisation de la Fairness entre les utilisateurs lors de l’exécution de l’algorithme de consensus sur la Blockchain. Nous présentons un mécanisme d’authentification inspiré du protocole d’authentification µTesla, qui utilise des clés symétriques formant une chaîne de hachage et obtient des propriétés asymétriques en dévoilant la clé utilisée un peu plus tard. Grâce à ce mécanisme et à l’utilisation de la Blockchain pour stocker les clés et faciliter l’authentification, notre proposition garantit une authentification robuste et efficace des appareils, sans qu’il soit nécessaire de recourir à un tiers de confiance. En outre, nous présentons un système de gestion des clés basé sur la Blockchain pour les communications de groupe, adapté aux contextes de IoT. L’utilisation de la cryptographie à courbe elliptique garantit un faible coût de calcul tout en permettant une distribution sécurisée des clés de groupe. Dans les deux solutions de sécurité, nous fournissons des preuves formelles et informelles de la sécurité dans le modèle d’attaque défini. Une analyse de l’impact sur la performance et une comparaison avec les solutions existantes sont également menées pour les solutions proposées, montrant que les solutions proposées sont sûres et efficaces et peuvent être utilisées dans de multiples applications IoT
The Internet of Things (IoT) is a diverse network of objects typically interconnected via the Internet. Given the sensitivity of the information exchanged in IoT applications, it is essential to guarantee security and privacy. This problem is aggravated by the open nature of wireless communications, and the power and computing resource limitations of most IoT devices. Existing IoT security solutions are based on centralized architectures, which raises scalability issues and the single point of failure problem, making them susceptible to denial-of-service attacks and technical failures. Blockchain has emerged as an attractive solution to IoT security and centralization issues. Blockchains replicate a permanent, append-only record of all transactions occurring on a network across multiple devices, keeping them synchronized through a consensus protocol. Blockchain implementation may involve high computational and energy costs for devices. Consequently, solutions based on Fog/Edge computing have been considered in the integration with IoT. However, the cost of Blockchain utilization must be optimized, especially in the consensus protocol, which significantly influences the overall system performance. Permissioned Blockchains align better with the requirements of IoT applications than Permissionless Blockchains, due to their high transaction processing rate and scalability. This is because the consensus nodes, i.e., Validators, are known and predetermined. In existing consensus protocols used in Permissioned Blockchains, the Validators are usually a predefined or randomly selected set of nodes, which affects both system performance and fairness among users. The objective of this work is to propose solutions to improve security and privacy within IoT by integrating Blockchain technology, as well as to maximize fairness levels during consensus. The study is organized into two distinct parts: one addresses critical aspects of IoT security and proposes Blockchain-based solutions, while the other part focuses on optimizing fairness among users during the execution of the consensus algorithm on the Blockchain. We present an authentication mechanism inspired by the µTesla authentication protocol, which uses symmetric keys that form a hashchain and achieves asymmetric properties by unveiling the key used a while later. With this mechanism and the use of the Blockchain to store the keys and facilitate authentication, our proposal ensures robust and efficient authentication of devices, without the need for a trusted third party. In addition, we introduce a Blockchain-based key management system for group communications adapted to IoT contexts. The use of Elliptic Curve Cryptography ensures a low computational cost while enabling secure distribution of group keys. In both security solutions, we provide formal and informal proofs of security under the defined attack model. A performance impact analysis and a comparison with existing solutions are also conducted, showing that the proposed solutions are secure and efficient and can be used in multiple IoT applications. The second part of the work proposes an algorithm to select Validator nodes in Permissioned Blockchains maximizing Social Welfare, using α-Fairness as the objective function. A mathematical model of the problem is developed, and a method for finding the solution in a distributed manner is proposed, employing metaheuristic Evolutionary algorithms and a Searchspace partitioning strategy. The security of the proposed algorithm and the quality of the solutions obtained are analyzed. As a result of this work, two security protocols for IoT based on Blockchain are introduced, along with a distributed algorithm for maximizing Social Welfare among users in a Permissioned Blockchain network

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Marconot, Johan. "Fonction Physique Non-clonable pour la Sécurité du Cycle de Vie d'un Objet Cyber-physique." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT011.

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Abstract:

La thèse porte sur la conception de solutions pour sécuriser les biens essentiels et les fonctionnalités des objets connectés au cours de leur cycle de vie. Ce cycle est composé d’interactions multiples, où divers acteurs interviennent et requièrent des accès à l’objet pour les tâches spécifique qui leur sont attribuées. Cela expose des éléments sensibles ou propriétaire à des menaces et entraine une perte confiance. Les solutions doivent assurer qu’une partie prenante dispose d’un accès uniquement aux atouts qui lui sont autorisées et nécessaires. Outre ces besoins de sécurité, les solutions proposées doivent répondre aussi aux contraintes de ressources et de performances.Ces recherches apportent deux contributions: la formalisation des exigences de sécurité du cycle de vie des objets cyber-physiques et la proposition d’un nouveau modèle d’extraction pour digital PUF dont le schéma logique se base sur les réseaux dits SPN. Les configurations optimales pour ce modèle sont identifiées et offrent un compromis entre la surface occupée par le circuit, la fréquence et les métriques de sécurité. Cette étude apporte une base solide pour concevoir un strong digital PUF, intégrable dès le début du cycle de vie et assurant les propriétés de sécurité et le niveau de performances requis. Cela répond au besoin de sécuriser le cycle de vie en amont des phases de déploiement et d’utilisation, et ce en respectant des exigences de coûts
The thesis focus on the conception of solutions to secure, all along its lifecycle, the assets and the functions which are embedded into a connected object. The lifecycle induces multiple interactions which expose the assets. Still, each actor may need private access in order to perform technical operations which have to be done. The solution has to securely manage the access requests but also takes account of the fact that most of the connected object are resources constraints system.We provide two main contributions: the analysis of security requirements for the device lifecycle and a new model of extraction circuit for strong digital PUF. The identified configuration for the extraction circuit offer trade-off between the circuit area, the frequency and the security metrics. It allows to conceive an efficient DPUF which could be integrated at fabrication chip, ensuring authentication property and performance requirements for lifecycle

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Nguyen, Kim Thuat. "Lightweight security protocols for IP-based Wireless Sensor Networks and the Internet of Things." Electronic Thesis or Diss., Evry, Institut national des télécommunications, 2016. http://www.theses.fr/2016TELE0025.

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Abstract:

L'Internet des Objets (IdO) permet à des milliards de dispositifs informatiques embarqués de se connecter les uns aux autres. Les objets concernés couvrent la plupart de nos appareils de la vie quotidienne, tels que les thermostats, les réfrigérateurs, les fours, les machines à laver et les téléviseurs. Il est facile d'imaginer l'ampleur du danger, si ces dispositifs venaient à nous espionner et révélaient nos données personnelles. La situation serait encore pire si les applications critiques IdO, par exemple, le système de contrôle des réacteurs nucléaires, le système de sécurité du véhicule ou les dispositifs médicaux, étaient compromis. Afin de garantir la sécurité et lutter contre des menaces de sécurité dans l'IdO, des solutions de sécurité robustes doivent être considérées. Cependant, les appareils pour l’IdO sont limités en mémoire, capacités de calcul et énergie, et disposent de moyens de communication peu fiables, ce qui les rend vulnérables à des attaques variées. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur deux défis majeurs, à savoir des protocoles de sécurité légers en termes de calculs et d’infrastructure, et des mécanismes d'établissement de clés légers, les solutions existantes actuellement étant beaucoup trop coûteuses pour les dispositifs IdO. En réponse au premier défi, nous avons, d'une part, proposé ECKSS - un nouveau schéma de signcryption léger qui évite l'utilisation de PKI. Cette proposition permet de chiffrer et signer simultanément des messages en garantissant la confidentialité et la non-falsification du canal de communication. De plus, les échanges de message sont authentifiés sans recourir à des certificats. Par ailleurs, nous avons aussi proposé OEABE qui est un mécanisme de délégation pour le chiffrement à base d’attributs CP-ABE (Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption). CP-ABE est un schéma de chiffrement par attributs qui permet aux utilisateurs de préciser au moment du chiffrement qui pourra déchiffrer leurs données. Notre solution, OEABE, permet à un dispositif contraint en ressources de générer rapidement un chiffré CP-ABE tout en précisant les droits d’accès à ses données. Cette solution est d’autant plus utile que le volume de données générées par les dispositifs IdO est en augmentation exponentielle chaque année. Quant au deuxième défi, nous avons proposé tout d'abord deux modes de distribution de clés pour le protocole standard de gestion de clés MIKEY. Ils s’appuient sur notre schéma de signcryption ECKSS et héritent ainsi de la légèreté d'ECKSS à la fois en termes de calculs et de dispensent d'utilisation de PKI. Les résultats expérimentaux, obtenus à partir d’une plateforme de capteurs Openmote, ont prouvé l'efficacité de nos solutions comparativement aux autres méthodes de MIKEY. Nous avons aussi proposé un schéma d'échange de clés, appelé AKAPR qui est très adapté dans le cas où les deux parties qui participent à la négociation de clés sont très contraintes en ressources
The Internet of Things (IoT) enables billions of embedded computing devices to connect to each other. The smart things cover our everyday friendly devices, such as, thermostats, fridges, ovens, washing machines, and TV sets. It is easy to imagine how bad it would be, if these devices were spying on us and revealing our personal information. It would be even worse if critical IoT applications, for instance, the control system in nuclear reactors, the vehicle safety system or the connected medical devices in health-care, were compromised. To counteract these security threats in the IoT, robust security solutions must be considered. However, IoT devices are limited in terms of memory, computation and energy capacities, in addition to the lack of communication reliability. All these inconvenients make them vulnerable to various attacks, as they become the weakest links of our information system. In this context, we seek for effective security mechanisms in order to establish secure communications between unknown IoT devices, while taking into account the security requirements and the resource constraints of these devices. To do so, we focus on two major challenges, namely, lightweight security protocols in terms of processing and infrastructure and lightweight key establishment mechanisms, as existing solutions are too much resource consuming. To address this first challenge, we first propose ECKSS - a new lightweight signcryption scheme which does not rely on a PKI. This proposal enables to encrypt and sign messages simultaneously while ensuring the confidentiality and unforgeability of the communication channels. In addition, the message exchanges are authenticated without relying on certificates. Moreover, we also propose OEABE which is a delegation-based mechanism for the encryption of the Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption (CP-ABE). CP-ABE is anattribute-based public key encryption scheme that gives users the flexibility to determine who can decrypt their data at runtime. Our solution enables a resource-constrained device to generate rapidly a CP-ABE ciphertext with authorization access rights to its data. This solution is particularly useful as the volume of data issued from IoT devices grows exponentially every year. To solve the second challenge, we first propose two new key distribution modes for the standard key management protocol MIKEY, based on our signcryption scheme ECKSS. These modes inherit the lightness of ECKSS and avoid the use of PKI. The experimental results, conducted in the Openmote sensor platform, have proven the efficiency of our solutions compared with other existing methods of MIKEY. Then, we propose a new key agreement scheme, named AKAPR. In case the two communicating parties are involved in the key negotiation procedure, AKAPR is very suitable in the context of IoT. As such, it can operate even if the two communicating parties are highly resource-constrained

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Nguyen, Kim Thuat. "Lightweight security protocols for IP-based Wireless Sensor Networks and the Internet of Things." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2016. http://www.theses.fr/2016TELE0025/document.

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Abstract:

L'Internet des Objets (IdO) permet à des milliards de dispositifs informatiques embarqués de se connecter les uns aux autres. Les objets concernés couvrent la plupart de nos appareils de la vie quotidienne, tels que les thermostats, les réfrigérateurs, les fours, les machines à laver et les téléviseurs. Il est facile d'imaginer l'ampleur du danger, si ces dispositifs venaient à nous espionner et révélaient nos données personnelles. La situation serait encore pire si les applications critiques IdO, par exemple, le système de contrôle des réacteurs nucléaires, le système de sécurité du véhicule ou les dispositifs médicaux, étaient compromis. Afin de garantir la sécurité et lutter contre des menaces de sécurité dans l'IdO, des solutions de sécurité robustes doivent être considérées. Cependant, les appareils pour l’IdO sont limités en mémoire, capacités de calcul et énergie, et disposent de moyens de communication peu fiables, ce qui les rend vulnérables à des attaques variées. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur deux défis majeurs, à savoir des protocoles de sécurité légers en termes de calculs et d’infrastructure, et des mécanismes d'établissement de clés légers, les solutions existantes actuellement étant beaucoup trop coûteuses pour les dispositifs IdO. En réponse au premier défi, nous avons, d'une part, proposé ECKSS - un nouveau schéma de signcryption léger qui évite l'utilisation de PKI. Cette proposition permet de chiffrer et signer simultanément des messages en garantissant la confidentialité et la non-falsification du canal de communication. De plus, les échanges de message sont authentifiés sans recourir à des certificats. Par ailleurs, nous avons aussi proposé OEABE qui est un mécanisme de délégation pour le chiffrement à base d’attributs CP-ABE (Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption). CP-ABE est un schéma de chiffrement par attributs qui permet aux utilisateurs de préciser au moment du chiffrement qui pourra déchiffrer leurs données. Notre solution, OEABE, permet à un dispositif contraint en ressources de générer rapidement un chiffré CP-ABE tout en précisant les droits d’accès à ses données. Cette solution est d’autant plus utile que le volume de données générées par les dispositifs IdO est en augmentation exponentielle chaque année. Quant au deuxième défi, nous avons proposé tout d'abord deux modes de distribution de clés pour le protocole standard de gestion de clés MIKEY. Ils s’appuient sur notre schéma de signcryption ECKSS et héritent ainsi de la légèreté d'ECKSS à la fois en termes de calculs et de dispensent d'utilisation de PKI. Les résultats expérimentaux, obtenus à partir d’une plateforme de capteurs Openmote, ont prouvé l'efficacité de nos solutions comparativement aux autres méthodes de MIKEY. Nous avons aussi proposé un schéma d'échange de clés, appelé AKAPR qui est très adapté dans le cas où les deux parties qui participent à la négociation de clés sont très contraintes en ressources
The Internet of Things (IoT) enables billions of embedded computing devices to connect to each other. The smart things cover our everyday friendly devices, such as, thermostats, fridges, ovens, washing machines, and TV sets. It is easy to imagine how bad it would be, if these devices were spying on us and revealing our personal information. It would be even worse if critical IoT applications, for instance, the control system in nuclear reactors, the vehicle safety system or the connected medical devices in health-care, were compromised. To counteract these security threats in the IoT, robust security solutions must be considered. However, IoT devices are limited in terms of memory, computation and energy capacities, in addition to the lack of communication reliability. All these inconvenients make them vulnerable to various attacks, as they become the weakest links of our information system. In this context, we seek for effective security mechanisms in order to establish secure communications between unknown IoT devices, while taking into account the security requirements and the resource constraints of these devices. To do so, we focus on two major challenges, namely, lightweight security protocols in terms of processing and infrastructure and lightweight key establishment mechanisms, as existing solutions are too much resource consuming. To address this first challenge, we first propose ECKSS - a new lightweight signcryption scheme which does not rely on a PKI. This proposal enables to encrypt and sign messages simultaneously while ensuring the confidentiality and unforgeability of the communication channels. In addition, the message exchanges are authenticated without relying on certificates. Moreover, we also propose OEABE which is a delegation-based mechanism for the encryption of the Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption (CP-ABE). CP-ABE is anattribute-based public key encryption scheme that gives users the flexibility to determine who can decrypt their data at runtime. Our solution enables a resource-constrained device to generate rapidly a CP-ABE ciphertext with authorization access rights to its data. This solution is particularly useful as the volume of data issued from IoT devices grows exponentially every year. To solve the second challenge, we first propose two new key distribution modes for the standard key management protocol MIKEY, based on our signcryption scheme ECKSS. These modes inherit the lightness of ECKSS and avoid the use of PKI. The experimental results, conducted in the Openmote sensor platform, have proven the efficiency of our solutions compared with other existing methods of MIKEY. Then, we propose a new key agreement scheme, named AKAPR. In case the two communicating parties are involved in the key negotiation procedure, AKAPR is very suitable in the context of IoT. As such, it can operate even if the two communicating parties are highly resource-constrained

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Ayoub, Ibrahim. "Privacy-preserving communications for IoT based on DNS and its security extensions." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASG074.

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Abstract:

Les technologies de l'Internet des Objets (IoT) ont transformé notre manière d'interagir avec le monde et les machines, devenant une partie intégrante de notre quotidien. Cette thèse vise à relever certains des défis rencontrés dans les environnements IoT en utilisant le Domain Name System (DNS) ainsi que ses extensions et protocoles de sécurité. Bien que le DNS soit principalement un système de recherche distribué permettant de mapper les noms de domaine aux adresses IP, il a considérablement évolué grâce à diverses de ses extensions. Cette évolution lui a permis de jouer un rôle plus large, notamment en atténuant certains des défis liés aux environnements IoT.Notre première contribution identifie quatre grandes catégories de défis de l'IoT : la nature contrainte des dispositifs IoT, l'identification des objets de l'IoT, leur sécurité et interopérabilité. Nous effectuons également une revue de la littérature pour examiner comment le DNS est utilisé dans la recherche et l'industrie pour répondre à ces défis. La deuxième contribution propose l'utilisation du DNS-based Authentication of Named Entities (DANE), un protocole DNS conçu pour renforcer l'Infrastructure à Clé Publique (PKI), afin de mettre en place un mécanisme d'authentification mutuelle entre deux serveurs backend LoRaWAN, sécurisant la connexion sans dépendre des autorités de certification commerciales (CAs).La troisième contribution présente LoRaDANCE, un mécanisme de sécurité qui permet à un End-Device (ED) LoRaWAN de rejoindre un réseau sans avoir à pré-partager des clés secrètes avec les serveurs backend, comme requis dans le LoRaWAN standard. L'authentification mutuelle avec le Join Server (JS) est assurée par le protocole DANE, tandis que la cryptographie asymétrique permet au dispositif et au serveur de générer la clé secrète nécessaire, éliminant ainsi le besoin de clés pré-partagées.Pour notre quatrième contribution, nous avons mené une étude approfondie des noms de domaine IoT et évalué les différences entre ces derniers et les noms de domaine non-IoT. Dans ce contexte, les noms de domaine IoT font référence à ceux des serveurs backend IoT résolus via DNS, tandis que les noms de domaine non-IoT correspondent aux serveurs accessibles par des dispositifs génériques. L'étude a été réalisée en trois phases : une analyse statistique, une analyse DNS, et une classification des deux catégories de noms de domaine à l'aide de l'apprentissage automatique
The Internet of Things (IoT) technologies have transformed how we interact with the world and machines, becoming an integral part of our daily lives. This thesis aims to address some of the challenges faced by IoT environments using the Domain Name System (DNS) and its security extensions and protocols. While DNS is primarily a distributed lookup system that maps domain names to IP addresses, it has evolved significantly through various extensions and DNS-based protocols. This evolution has enabled DNS to play a broader role, particularly in mitigating some of the challenges in IoT environments. Our first contribution identifies four major categories of IoT challenges: the constrained nature of IoT devices, identification in IoT, IoT security, and interoperability. We also conduct a literature review to examine how DNS is used in both research and industry to address these challenges. The second contribution proposes using DNS-based Authentication of Named Entities (DANE), a DNS protocol designed to strengthen Public Key Infrastructure (PKI), to establish a mutual authentication mechanism between two LoRaWAN backend servers, securing the connection without relying on commercial Certificate Authorities (CAs). The third contribution, introduces LoRaDANCE, a security mechanism that allows a LoRaWAN ED to join a network without pre-sharing any secret keys with the backend servers, as required in standard LoRaWAN. Mutual authentication with the Join Server (JS) is ensured through DANE, while asymmetric cryptography enables the device and server to generate the necessary secret, eliminating the need for pre-shared keys. For our fourth contribution, we conducted an in-depth study of IoT domain names and evaluated the differences between them and non-IoT domain names. In this context, IoT domain names refer to those of IoT backend servers resolved via DNS, whereas non-IoT domain names correspond to servers accessed by generic devices and humans. The study was carried out in three phases: a statistical analysis, a DNS analysis, and a machine learning-based classification of the two domain name categories

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Chaabouni, Nadia. "Détection et prévention des intrusions pour les systèmes IoT en utilisant des techniques d’apprentissage." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0070.

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Abstract:

Avec l'expansion de l'Internet des objets (IoT) et l'évolution des techniques d'attaque, la sécurité de l'IoT est devenue une préoccupation très importante. OneM2M est une initiative de standardisation mondiale pour l'IoT. Par conséquent, sa sécurité implique la sécurité de l'écosystème IoT. C'est pourquoi nous concentrons nos travaux sur la sécurité de ce standard. Dans cette thèse, nous proposons un système de détection et de prévention des intrusions (IDPS), basé sur les techniques d’apprentissage, pour les systèmes IoT utilisant oneM2M. Afin d'adopter les technologies émergentes et surtout avec ses résultats intéressants déjà éprouvés dans le domaine de la sécurité, les techniques d’apprentissage sont utilisées dans notre stratégie IDPS. Notre système oneM2M-IDPS détecte les menaces potentielles et y répond immédiatement. Il détecte et classifie les menaces sur trois niveaux d’apprentissage différents et réagit rapidement par des actions appropriées. OneM2M-IDPS ne traite pas seulement les menaces connues (attaques de sécurité et comportements anormaux), il est également capable de détecter les menaces inconnues (zero-day). De plus, l'IDPS est équipé d'un module d'apprentissage continu qui lui permet d'apprendre en permanence de nouveaux comportements afin d'être à jour
With the expansion of the Internet of Things (IoT) and the evolution of attack techniques, IoT security has become a more critical concern. OneM2M is a global standardization initiative for the IoT, therefore its security implies the security of the IoT ecosystem. Hence, we focus our work on the security of the oneM2M standard. In this thesis, we propose an Intrusion Detection and Prevention System (IDPS) based on Machine Learning (ML) for the oneM2M-based IoT systems. In order to adopt emerging technologies and especially with its interesting results already proven in the security domain, ML techniques are used in our IDPS strategy. Our oneM2M-IDPS detects potential threats and responds immediately. It detects and classifies threats on three different ML levels and reacts quickly with appropriate actions. OneM2M-IDPS not only handles known threats (security attacks and abnormal behaviors), it is also able to detect unknown/zero-day threats. In addition, the IDPS is equipped with a continuous learning module that allows it to continuously learn new behaviors in order to be up to date

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Khalid, Ahmad. "A secure localization framework of RAIN RFID objects for ambient assisted living." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19518/1/KHALID_Ahmad.pdf.

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Abstract:

Internet of things (IoT) is currently on our doorsteps. Numerous domains have beneted from this technology. It ranges from a simple application such as identifying an object up to handling a more complex system. The Radio Frequency IDentication (RFID) is one of the enabling technologies that drive the IoT to its position today. It is small, cheap and does not require any additional power sources. Along with its ubiquitous functionality, this technology enables the positioning of an object within a specic area. Ambient Assisted Living (AAL) is one of the many domains that benet from the IoT. It aims at assisting elderly people in their daily routines by providing new assistive services in smart homes for instance. RFIDs in a smart home come as a great help to an elderly person, for example, to nd an object that they misplaced. However, even with all its benets in simplifying our lives, it is unfortunately double-edged where the advantage that it brings to an object could in turn go against itself. Indeed to be able to help the older adults to locate an object, the system requires certain data in relation to the positioning of the object and its identication. As the passive RFID tag coverage is very small, once its presence is detected, it is dicult to hide it. The ability of this technology in localizing objects gives an opportunity to a third person to take an advantage of the system. In parallel with the persistent and constant need of privacy and secrecy by the users, the objective of this thesis consists of improving the privacy in localizing an object through a new protocol based on the latest version of the RFID second generation passive tag. The proposed protocol must be able to prevent an object from being identied and located by unauthorized parties or a malicious reader. The rst contribution of this work is the assessment of the RFID anti collision management. It is performed through the creation of an OMNET++ framework, modelled and built based on the latest RFID standard developed by GS1 and incorporated by ISO/IEC called Gen2V2 (RFID class 2 Generation 2 Version 2). It is a passive RFID tag that does not require any internal power sources to operate. It communicates using the UHF frequency. The Gen2V2 standard provides a list of cryptographical suites that can be used as a method to authenticate a tag and a reader. This new generation of tags is supported by an alliance of manufacturers called RAIN (RAdio frequency IdenticatioN) that promotes the adoption of the Gen2V2. The anti collision management overall performance is then compared with its theoretical value and four of its cryptographical suites namely PRESENT80, XOR, AES128 and cryptoGPS. Among the performances evaluated within the framework is the number of collisions and the duration required to interrogate a group of tags. Note that an addition of a localization functionality within the framework reveals that exchanged messages through wireless channel prior to the authentication can lead to a malicious localization of an object. To increase the localization privacy within AAL application, we propose therefore a second contribution which is a new localization method that is based on the current Gen2V2 standard exchanges by anonymizing the tag identity.

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Zhu, Xiaoyang. "Building a secure infrastructure for IoT systems in distributed environments." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI038/document.

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Abstract:

Le principe de l'Internet des objets (IdO) est d'interconnecter non seulement les capteurs, les appareils mobiles et les ordinateurs, mais aussi les particuliers, les maisons, les bâtiments intelligents et les villes, ainsi que les réseaux électriques, les automobiles et les avions, pour n'en citer que quelques-uns. Toutefois, la réalisation de la connectivité étendue de l'IdO tout en assurant la sécurité et la confidentialité des utilisateurs reste un défi. Les systèmes IdO présentent de nombreuses caractéristiques non conventionnelles, telles que l'évolutivité, l'hétérogénéité, la mobilité et les ressources limitées, qui rendent les solutions de sécurité Internet existantes inadaptées aux systèmes basés sur IdO. En outre, l'IdO préconise des réseaux peer-to-peer où les utilisateurs, en tant que propriétaires, ont l'intention d'établir des politiques de sécurité pour contrôler leurs dispositifs ou services au lieu de s'en remettre à des tiers centralisés. En nous concentrant sur les défis scientifiques liés aux caractéristiques non conventionnelles de l'IdO et à la sécurité centrée sur l'utilisateur, nous proposons une infrastructure sécurisée de l'IdO activée par la technologie de la chaîne de blocs et pilotée par des réseaux peer-to-peer sans confiance. Notre infrastructure sécurisée IoT permet non seulement l'identification des individus et des collectifs, mais aussi l'identification fiable des objets IoT par leurs propriétaires en se référant à la chaîne de blocage des réseaux peer-to-peer sans confiance. La chaîne de blocs fournit à notre infrastructure sécurisée de l'IdO une base de données fiable, immuable et publique qui enregistre les identités individuelles et collectives, ce qui facilite la conception du protocole d'authentification simplifié de l'IdO sans dépendre des fournisseurs d'identité tiers. En outre, notre infrastructure sécurisée pour l'IdO adopte un paradigme d'IdO socialisé qui permet à toutes les entités de l'IdO (à savoir les individus, les collectifs, les choses) d'établir des relations et rend l'IdO extensible et omniprésent les réseaux où les propriétaires peuvent profiter des relations pour définir des politiques d'accès pour leurs appareils ou services. En outre, afin de protéger les opérations de notre infrastructure sécurisée de l'IdO contre les menaces de sécurité, nous introduisons également un mécanisme autonome de détection des menaces en complément de notre cadre de contrôle d'accès, qui peut surveiller en permanence le comportement anormal des opérations des dispositifs ou services
The premise of the Internet of Things (IoT) is to interconnect not only sensors, mobile devices, and computers but also individuals, homes, smart buildings, and cities, as well as electrical grids, automobiles, and airplanes, to mention a few. However, realizing the extensive connectivity of IoT while ensuring user security and privacy still remains a challenge. There are many unconventional characteristics in IoT systems such as scalability, heterogeneity, mobility, and limited resources, which render existing Internet security solutions inadequate to IoT-based systems. Besides, the IoT advocates for peer-to-peer networks where users as owners intend to set security policies to control their devices or services instead of relying on some centralized third parties. By focusing on scientific challenges related to the IoT unconventional characteristics and user-centric security, we propose an IoT secure infrastructure enabled by the blockchain technology and driven by trustless peer-to-peer networks. Our IoT secure infrastructure allows not only the identification of individuals and collectives but also the trusted identification of IoT things through their owners by referring to the blockchain in trustless peer-to-peer networks. The blockchain provides our IoT secure infrastructure with a trustless, immutable and public ledger that records individuals and collectives identities, which facilitates the design of the simplified authentication protocol for IoT without relying on third-party identity providers. Besides, our IoT secure infrastructure adopts socialized IoT paradigm which allows all IoT entities (namely, individuals, collectives, things) to establish relationships and makes the IoT extensible and ubiquitous networks where owners can take advantage of relationships to set access policies for their devices or services. Furthermore, in order to protect operations of our IoT secure infrastructure against security threats, we also introduce an autonomic threat detection mechanism as the complementary of our access control framework, which can continuously monitor anomaly behavior of device or service operations

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Conceicao, Filipe. "Network survival with energy harvesting : secure cooperation and device assisted networking." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLL020.

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Abstract:

La technologie de réseau cellulaire de 5ème génération (5G) sera le réseau supportant l'Internet des objets (IoT). Elle a introduit une fonctionnalité majeure, communications appareil-à-appareil (D2D), que permettent communications sans fil à consommation d'énergie restreinte en interagissant à proximité et à puissance d'émission plus faible. La coopération entre appareils suscit donc un intérêt considérable pour l'énergie, et peut être utilisé en conjonction avec la récupération d'énergie pour prolonger la durée de vie des appareils. Les programmes de coopération renforcent la mise en réseau d'un appareil à l'autre, ce qui accroît la nécessité d'exécuter des mécanismes de sécurité pour assurer la protection des données et les relations de confiance entre les nœuds du réseau.Ces mécanismes sont fondamentaux pour la protection contre les attaques malveillantes mais elles représentent aussi une importante consommation d'énergie, souvent négligée en raison de l'importance de la protection des données. L'établissement d'un canal securisé peut être coûteux en termes d'utilisation du CPU, la mémoire et la consommation d'énergie, surtout si les appareils sont limités en ressources. La confidentialité et l’intégrité des données ont un faible coût énergétique, mais sont utilisées en permanence. Il est donc nécessaire de quantifier la consommation d'énergie engendrée par la sécurité d'un appareil. Un modèle énergétique basé sur la sécurité est proposé pour répondre à cet objectif.Dans les réseaux composés d'équipements d'utilisateurs (UE), la mobilité est une caractéristique clé. Elle peut agir sur la connexion à proximité d'objets IoT, étendant la couverture 5G vers l'IoT via les UEs. Une solution d'authentification légère est présentée qui permet par l'authentification directe et des communications UE-IoT, d'étendre la couverture et réaliser des économies d'énergie potentielles importantes. Cette approche peut être particulièrement utile en cas de catastrophe où l'infrastructure réseau peut ne pas être disponible.La condentialité et l'authentification des données sont une source de consommation d'énergie importante. Les appareils équipés avec équipements de collecte d'énergie (EH) peuvent avoir un excédent ou un déficit d'énergie. La sécurité appliquée peut donc être ajustée en fonction de l'énergie disponible d'un appareil, en introduisant l'établissement de canal sécurisé qui tient compte de la consommation d'énergie. Après avoir étudié en profondeur les normes 5G, il a été constaté que les réseaux d'UE D2D utilisant ce type de norme dépenseraient une quantité importante d'énergie et seraient généralement moins sûr. Un mécanisme léger de recléage est donc proposé pour réduire les coûts liés cette adaptation. Pour compléter le concept de canal sécurisé prenant en compte l'énergie et le mécanisme de recléage, une méthode de bootstrapping des paramètres de sécurité est également présentée. Le méthode désigne le cœur du réseau (CN) comme responsable de la politique de sécurité, rend l'ensemble du réseau plus sûr et aide à prévenir les pannes de communication. L'adaptation susvisé requiert l'étude du compromis entre l’énergie et sécurité. À cette fin, un processus décisionnel de Markov (MDP) modélisant un canal de communication est présenté lorsqu'un agent choisit les éléments de sécurité à appliquer aux paquets transmis. Ce problème d'optimisation du contrôle stochastique est résolu par plusieurs algorithmes de programmation dynamique et d’apprentissage par le renforcement (RL). Les résultats montrent que l'adaptation susvisé peut prolonger de manière significative la durée de vie de l'équipement et de la batterie, et améliore la fiabilité des données tout en offrant des fonctions de sécurité. Une étude comparative est présentée pour les différents algorithmes RL. Puis une approche d'apprentissage Q-profond (DQL) est proposé que améliore la vitesse d'apprentissage de l'agent et la fiabilité des données
The 5th Generation Cellular Network Technology (5G) will be the network supporting the Internet of Things (IoT) and it introduced a major feature, Device-to-Device (D2D) communications. D2D allows energy-constrained wireless devices to save energy by interacting in proximity at a lower transmission power. Cooperation and device-assisted networking therefore raise signicant interest with respect to energy saving, and can be used in conjunction with energy harvesting to prolong the lifetime of battery-powered devices. However, cooperation schemes increase networking between devices, increasing the need for security mechanisms to be executed to assure data protection and trust relations between network nodes. This leads to the use of cryptographic primitives and security mechanisms with a much higher frequency.Security mechanisms are fundamental for protection against malicious actions but they also represent an important source of energy consumption, often neglected due to the importance of data protection. Authentication procedures for secure channel establishment can be computationally and energetically expensive, especially if the devices are resource constrained. Security features such as condentiality and data authentication have a low energetic cost but are used constantly in a device engaged in data exchanges. It is therefore necessary to properly quantify the energy consumption due to security in a device. A security based energy model is proposed to achieve this goal.In User Equipment (UE) D2D networks, mobility is a key characteristic. It can be explored for connecting directly in proximity with IoT objects. A lightweight authentication solution is presented that allows direct UE-IoT communications, extending coverage and potentially saving signicant energy amounts. This approach can be particularly useful in Public Protection and Disaster Relief (PPDR) scenarios where the network infrastructure may not be available.Security features such as condentiality or data authentication are a significant source of consumption. Devices equipped with Energy Harvesting (EH) hardware can have a surplus or a deficit of energy. The applied security can therefore be adjusted to the available energy of a device, introducing an energy aware secure channel. After in depth analysis of 5G standards, it was found that D2D UE networks using this type of channel would spend a signicant amount of energy and be generally less secure. A lightweight rekeying mechanism is therefore proposed to reduce the security overhead of adapting security to energy. To complete the proposed rekeying mechanism, a security parameter bootstrapping method is also presented. The method denes the Core Network (CN) as the security policy maker, makes the overall network more secure and helps preventing communication outages.Adapting security features to energy levels raises the need for the study of the energy/security tradeoff. To this goal, an Markov Decision Process (MDP) modeling a communication channel is presented where an agent chooses the security features to apply to transmitted packets. This stochastic control optimization problem is solved via several dynamic programming and Reinforcement Learning (RL) algorithms. Results show that adapting security features to the available energy can signicantly prolong battery lifetime, improve data reliability while still providing security features. A comparative study is also presented for the different RL learning algorithms. Then a Deep Q-Learning (DQL) approach is presented and tested to improve the learning speed of the agent. Results confirm the faster learning speed. The approach is then tested under difficult EH hardware stability. Results show robust learning properties and excellent security decision making from the agent with a direct impact on data reliability. Finally, a memory footprint comparison is made to demonstrate the feasibility of the presented system even on resource constrained devices

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Sleem, Lama. "Design and implementation of lightweight and secure cryptographic algorithms for embedded devices." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD018.

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Abstract:

Nous vivons actuellement dans une ère avec sans cesse de nouveaux appareils technologiques (smartphone, réseaux de capteurs sans fil, aux caméras haute résolution, etc). En partant des médias sociaux, en passant par des caméras de surveillance très puissantes, et sans oublier la surveillance de la santé en temps réel, on constate qu'une grande quantité de données est stockée dans le cloud et les serveurs. Cela représente un grand défi de stockage et de transmission, en particulier dans les plates-formes aux ressources limitées qui sont caractérisées par : (a) des capacités de calcul limitées, (b) une source d'énergie limitées et (c) des infrastructures ouvertes qui transmettent des données sur des réseaux sans fil peu fiables. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'amélioration de la sécurité des contenus multimédia transmis sur des plates-formes à capacité de calcul limitée, tout en préservant un niveau de sécurité élevé. Dans la première partie, nous avons étudié les réseaux ad hoc véhiculaire. Nous avons proposé un état de l'art qui permet de résumer la plupart des travaux récents et d'explorer presque tous les aspects de ce domaine en illustrant les différents aspects que possède cette plateforme. Ensuite, afin de proposer une nouvelle solution de sécurité et de valider sa robustesse et le niveau de caractère aléatoire d'une image chiffrée, nous avons proposé un test simple et efficace. Celui-ci est basé sur des outils pour tester statistiquement le caractère aléatoire de nombres pseudo aléatoires, TestU01 et Practrand. Après avoir effectué ces tests sur des algorithmes de chiffrement bien connus, certaines failles ont été exposées et une nouvelle proposition visant à améliorer le système de chiffrement ultra-léger Speck est proposée. La principale contribution de ce travail est d'obtenir une meilleure version par rapport à Speck. Dans cette nouvelle proposition, appelée Speck-R, nous utilisons seulement 7 itérations contrairement à Speck qui en utilise 26 et nous réduisons le temps d'exécution d'au moins 50%. Tout d'abord, nous validons que Speck-R répond aux tests de statistiques pour mesurer l'aléatoire, proposés précédemment. De plus, nous avons rajouté un système de clé dynamique qui procure plus de sécurité contre les attaques liées à la clé. Speck-R a été implémenté sur différentes cartes de type arduino et dans tous les cas, Speck-R était plus rapide que Speck. Ensuite, afin de prouver que ce chiffrement peut être utilisé pour sécuriser les images, en particulier dans les réseaux VANETS/IoV, plusieurs tests ont été effectués et les résultats montrent que Speck-R possède effectivement le haut niveau de sécurité souhaité. Des expérimentations valident notre proposition du point de vue de la sécurité et de la performance et démontrent la robustesse du système proposé face aux types d'attaques les plus connus
Living in an era where new devices are astonishing considering their high capabilities, new visions and terms have emerged. Moving to smart phones, Wireless Sensor Networks, high-resolution cameras, pads and much more, has mandated the need to rethink the technological strategy that is used today. Starting from social media, where apparently everything is being exposed, moving to highly powerful surveillance cameras, in addition to real time health monitoring, it can be seen that a high amount of data is being stored in the Cloud and servers. This introduced a great challenge for their storage and transmission especially in the limited resourced platforms that are characterized by: (a) limited computing capabilities, (b) limited energy and source of power and (c) open infrastructures that transmit data over wireless unreliable networks. One of the extensively studied platforms is the Vehicular Ad-hoc Networks which tends to have many limitations concerning the security field. In this dissertation, we focus on improving the security of transmitted multimedia contents in different limited platforms, while preserving a high security level. Limitations of these platforms are taken into consideration while enhancing the execution time of the secure cipher. Additionally, if the proposed cipher is to be used for images, the intrinsic voluminous and complex nature of the managed images is also taken into account. In the first part, we surveyed one of the limited platforms that is interesting for many researchers, which is the Vehicular Ad-hoc Networks. In order to pave the way for researchers to find new efficient security solutions, it is important to have one reference that can sum most of the recent works. It almost investigates every aspect in this field shedding the light over different aspects this platform possesses. Then, in order to propose any new security solution and validate its robustness and the level of randomness of the ciphered image, a simple and efficient test is proposed. This test proposes using the randomness tools, TestU01 and Practrand, in order to assure a high level of randomness. After running these tests on well known ciphers, some flaws were exposed. Proceeding to the next part, a novel proposal for enhancing the well-known ultra lightweight cipher scheme, Speck, is proposed. The main contribution of this work is to obtain a better version compared to Speck. In this proposal, 26 rounds in Speck were reduced to 7 rounds in Speck-R while enhancing the execution time by at least 50%. First, we validate that Speck-R meets the randomness tests that are previously proposed. Additionally, a dynamic substitution layer adds more security against key related attacks and highly fortifies the cipher. Speck-R was implemented on different limited arduino chips and in all cases, Speck-R was ahead of Speck. Then, in order to prove that this cipher can be used for securing images, especially in VANETS/IoV, where images can be extensively re/transmitted, several tests were exerted and results showed that Speck-R indeed possesses the high level of security desired in any trusted cipher. Extensive experiments validate our proposal from both security and performance point of views and demonstrate the robustness of the proposed scheme against the most-known types of attacks

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Cozzi, Emanuele. "Binary Analysis for Linux and IoT Malware." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS197.

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Abstract:

Au cours des deux dernières décennies, la communauté de la sécurité a lutté contre les programmes malveillants pour les systèmes d’exploitation basés sur Windows. Cependant, le nombre croissant de dispositifs embarqués interconnectés et la révolution de l’IoT modifient rapidement le paysage des logiciels malveillants. Les acteurs malveillants ne sont pas restés les bras croisés, mais ont rapidement réagi pour créer des “logiciels malveillants Linux”. Par cette thèse, nous naviguons dans le monde des logiciels malveillants basés sur Linux et mettons en évidence les problèmes que nous devons surmonter pour leur analyse correcte. Après une exploration systématique des défis liés à l’analyse des logiciels malveillants sous Linux, nous présentons la conception et la mise en œuvre du premier pipeline d’analyse des logiciels malveillants, spécialement conçu pour étudier ce phénomène émergent. Nous appliquons ensuite des techniques de similarité de code binaire pour reconstruire systématiquement la lignée des familles de logiciels malveillants de l’IoT, et suivre leurs relations, leur évolution et leurs variantes. Nous montrons comment la libre disponibilité du code source a entraîné une grand nombre de variantes, ce qui a souvent un impact sur la classification des systèmes antivirus. Enfin et surtout, nous abordons un problème majeur que nous avons rencontré dans l’analyse des exécutables liés statiquement. En particulier, nous présentons une nouvelle approche pour identifier la frontière entre le code utilisateur et les bibliothèques tierces
For the past two decades, the security community has been fighting malicious programs for Windows-based operating systems. However, the increasing number of interconnected embedded devices and the IoT revolution are rapidly changing the malware landscape. Malicious actors did not stand by and watch, but quickly reacted to create "Linux malware", showing an increasing interest in Linux-based operating systems and platforms running architectures different from the typical Intel CPU. As a result, researchers must react accordingly. Through this thesis, we navigate the world of Linux-based malicious software and highlight the problems we need to overcome for their correct analysis.After a systematic exploration of the challenges involved in the analysis of Linux malware, we present the design and implementation of the first malware analysis pipeline, specifically tailored to study this emerging phenomenon. We use our platform to analyze over 100K samples and collect detailed statistics and insights that can help to direct future works.We then apply binary code similarity techniques to systematically reconstruct the lineage of IoT malware families, and track their relationships, evolution, and variants. We show how the free availability of source code resulted in a very large number of variants, often impacting the classification of antivirus systems.Last but not least, we address a major problem we encountered in the analysis of statically linked executables. In particular, we present a new approach to identify the boundary between user code and third-party libraries, such that the burden of libraries can be safely removed from binary analysis tasks

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Bresch, Cyril. "Approches, Stratégies, et Implémentations de Protections Mémoire dans les Systèmes Embarqués Critiques et Contraints." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT043.

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Abstract:

Cette thèse traite de la problématique des corruptions de mémoire dans les dispositifs médicaux vitaux. Au cours des dernières années, plusieurs vulnérabilités telles que les exploits de mémoire ont été identifiées dans divers dispositifs connectés de l’Internet des objets médicaux (IoMT). Dans le pire des cas, ces vulnérabilités permettent à un attaquant de forcer à distance une application à exécuter des actions malveillantes. Si de nombreuses contre-mesures contre les exploits logiciels ont été proposées jusqu’à présent, seules quelques-unes d’entre elles semblent convenir aux dispositifs médicaux. En effet, ces dispositifs sont contraints de par leur taille, leurs performances en temps réel et les exigences de sûreté de fonctionnement, ce qui rend l’intégration de la sécurité difficile. Pour répondre à ce problème, la thèse propose deux approches. Toutes deux abordent la question de la sécurité de la mémoire depuis la conception du logiciel jusqu’à son exécution sur le matériel. Une première approche suppose que les défenses peuvent être mises en oeuvre à la fois dans le matériel et dans le logiciel. Cette approche aboutit à TrustFlow, une structure composée d’un compilateur capable de générer un code sécurisé pour un processeur modifié. Ce processeur peut prévenir, détecter, enregistrer et auto-guérir les applications critiques victimes d’une attaque mémoire. La seconde approche considère que le matériel est immuable. Selon cette contrainte, les défenses ne reposent que sur le logiciel. Cette seconde approche aboutit à BackGuard, un compilateur modifié qui renforce efficacement les applications embarquées tout en assurant l’intégrité du flot d’exécution
This thesis deals with the memory safety issue in life-critical medical devices. Over the last few years, several vulnerabilities such as memory exploits have been identified in various Internet of Medical Things (IoMT) devices. In the worst case, such vulnerabilities allow an attacker to remotely force an application to execute malicious actions. While many countermeasures against software exploits have beenproposed so far, only a few of them seem to be suitable for medical devices. Indeed,these devices are constrained by their size, real-time performances, and safety requirements making the integration of security challenging. To address this issue,the thesis proposes two approaches. Both address the memory safety issue fromthe software design-time to its run-time on the hardware. A first approach assumesthat memory defenses can be implemented both in hardware and software. Thisapproach results in TrustFlow, a framework composed of a compiler able to generatesecure code for an extended processor that can prevent, detect, log, andself-heal critical applications from memory attacks. The second approach considersthat hardware is immutable. Following this constraint, defenses only rely uponsoftware. This second approach results in BackGuard a modified compiler that efficiently hardens embedded applications while ensuring control-flow integrity

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Issoufaly, Taher. "Physical Tracking : menaces, performances et applications." Thesis, La Réunion, 2019. http://www.theses.fr/2019LARE0017/document.

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Abstract:

La récente émergence des smartphones et des objets connectés a révolutionné le mode de vie des utilisateurs. Ces dispositifs ubiquitaires et équipés de plusieurs interfaces sans fil de communication, sont rapidement devenus indispensables dans la vie quotidienne des utilisateurs avec une utilisation intensive. Les interfaces sans fil de ces objets connectés émettent périodiquement des informations, certaines sont spécifiques aux utilisateurs et permettent par effet de bord d’identifier et de suivre leur déplacements. Le suivi des utilisateurs via les informations fortuitement émises par leurs périphériques sans fil se nomme le Wireless Physical Tracking. Les possibilités offertes par le Wireless Physical Tracking ont suscité un fort intérêt. Plusieurs applications se sont développés et ont permis d’apporter de l’innovation dans plusieurs domaines. Des sociétés de marketing l’utilisent afin de proposer à leurs clients de la publicité ciblée en fonction de leurs parcours dans leur zone d’activité. À une échelle plus grande, les villes intelligentes, ou smart-cities analysent le mouvement des utilisateurs afin d’apporter des services pour le confort des habitants. Enfin, dans le domaine de la recherche, les réseaux Ad-Hoc mobiles et autres DTN nécessitent de s’intéresser à cette pratique car l’étude de la mobilité des utilisateurs représentent un élément clé pour améliorer les performances de ce type de réseau. Cependant, la collecte de ces informations sans le consentement des utilisateurs ou sans qu’elles soient correctement protégées représentent un risque réel pour leur vie privée. C’est autour de ce contexte que s’articule cette thèse divisée en deux parties. La première présente les technologies PAN et WAN, l’état de l’art des méthodes de Wireless Physical Tracking et les contre mesures adoptés. La deuxième partie présentent les contributions de la thèse qui visent à proposer de nouvelles méthodes de suivi, analyser les performances de celles-ci face aux méthodes existantes et dans le cas particulier de l’application de crowd-localisation, à proposer des méthodes de suivi respectueuse de la vie privée
The recent rise of smart-phones and connected objects has a deep impact its users lifestyle. In 2017, more than a billion and a half smart-phones were sold around the world. These ubiquitous devices, equipped with several wireless communication interfaces, have quickly become essential in the daily life of users with an intensive use. The wireless interfaces of these connected objects periodically transmit information on the network, some of which are user-specific and allow to identify and track their mobility. Tracking users by collecting the information generated by their wireless devices is called Wireless Physical Tracking. The opportunities offered by the Wireless Physical Tracking raised a lot of interest. Several applications have been developed and have brought innovation in several areas. Marketing companies use it to offer to their customers targeted advertising based on their movements in their area of activity. On a larger scale, Smart Cities or smart-cities analyse the movement of users in order to provide services for their inhabitants. Finally, in the field of research in mobile Ad-Hoc networks and DTNs, users mobility is a key element which need to be collected and analysed. However, the collection of this information without the consent of the users or without being properly protected induce a real risk to their privacy. It is around this context that this thesis is focused on. It’s divided into two parts. The first presents the PAN and WAN technologies, the state of the art of Wireless Physical Tracking methods and the adopted counter measures. The second part presents the contributions of the thesis which aims at developing new methods for Physical Tracking and analysing their performances compared to the existing methods. We first present an evaluate BPM, a bluetooth passive monitoring that allows to track the users of Classic Bluetooth device with a detection delay significantly lower than the methods previously used. We then focus on Bluetooth Low Energy and propose the use of a BLEB, a botnet of users tracking BLE objects with their smart-phones. Finally, we also focus on preserving users privacy through the proposal of PPCL, a privacy preserving crowdlocalisation method which allow to track users assets without being trackable

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Conceicao, Filipe. "Network survival with energy harvesting : secure cooperation and device assisted networking." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLL020/document.

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Abstract:

La technologie de réseau cellulaire de 5ème génération (5G) sera le réseau supportant l'Internet des objets (IoT). Elle a introduit une fonctionnalité majeure, communications appareil-à-appareil (D2D), que permettent communications sans fil à consommation d'énergie restreinte en interagissant à proximité et à puissance d'émission plus faible. La coopération entre appareils suscit donc un intérêt considérable pour l'énergie, et peut être utilisé en conjonction avec la récupération d'énergie pour prolonger la durée de vie des appareils. Les programmes de coopération renforcent la mise en réseau d'un appareil à l'autre, ce qui accroît la nécessité d'exécuter des mécanismes de sécurité pour assurer la protection des données et les relations de confiance entre les nœuds du réseau.Ces mécanismes sont fondamentaux pour la protection contre les attaques malveillantes mais elles représentent aussi une importante consommation d'énergie, souvent négligée en raison de l'importance de la protection des données. L'établissement d'un canal securisé peut être coûteux en termes d'utilisation du CPU, la mémoire et la consommation d'énergie, surtout si les appareils sont limités en ressources. La confidentialité et l’intégrité des données ont un faible coût énergétique, mais sont utilisées en permanence. Il est donc nécessaire de quantifier la consommation d'énergie engendrée par la sécurité d'un appareil. Un modèle énergétique basé sur la sécurité est proposé pour répondre à cet objectif.Dans les réseaux composés d'équipements d'utilisateurs (UE), la mobilité est une caractéristique clé. Elle peut agir sur la connexion à proximité d'objets IoT, étendant la couverture 5G vers l'IoT via les UEs. Une solution d'authentification légère est présentée qui permet par l'authentification directe et des communications UE-IoT, d'étendre la couverture et réaliser des économies d'énergie potentielles importantes. Cette approche peut être particulièrement utile en cas de catastrophe où l'infrastructure réseau peut ne pas être disponible.La condentialité et l'authentification des données sont une source de consommation d'énergie importante. Les appareils équipés avec équipements de collecte d'énergie (EH) peuvent avoir un excédent ou un déficit d'énergie. La sécurité appliquée peut donc être ajustée en fonction de l'énergie disponible d'un appareil, en introduisant l'établissement de canal sécurisé qui tient compte de la consommation d'énergie. Après avoir étudié en profondeur les normes 5G, il a été constaté que les réseaux d'UE D2D utilisant ce type de norme dépenseraient une quantité importante d'énergie et seraient généralement moins sûr. Un mécanisme léger de recléage est donc proposé pour réduire les coûts liés cette adaptation. Pour compléter le concept de canal sécurisé prenant en compte l'énergie et le mécanisme de recléage, une méthode de bootstrapping des paramètres de sécurité est également présentée. Le méthode désigne le cœur du réseau (CN) comme responsable de la politique de sécurité, rend l'ensemble du réseau plus sûr et aide à prévenir les pannes de communication. L'adaptation susvisé requiert l'étude du compromis entre l’énergie et sécurité. À cette fin, un processus décisionnel de Markov (MDP) modélisant un canal de communication est présenté lorsqu'un agent choisit les éléments de sécurité à appliquer aux paquets transmis. Ce problème d'optimisation du contrôle stochastique est résolu par plusieurs algorithmes de programmation dynamique et d’apprentissage par le renforcement (RL). Les résultats montrent que l'adaptation susvisé peut prolonger de manière significative la durée de vie de l'équipement et de la batterie, et améliore la fiabilité des données tout en offrant des fonctions de sécurité. Une étude comparative est présentée pour les différents algorithmes RL. Puis une approche d'apprentissage Q-profond (DQL) est proposé que améliore la vitesse d'apprentissage de l'agent et la fiabilité des données
The 5th Generation Cellular Network Technology (5G) will be the network supporting the Internet of Things (IoT) and it introduced a major feature, Device-to-Device (D2D) communications. D2D allows energy-constrained wireless devices to save energy by interacting in proximity at a lower transmission power. Cooperation and device-assisted networking therefore raise signicant interest with respect to energy saving, and can be used in conjunction with energy harvesting to prolong the lifetime of battery-powered devices. However, cooperation schemes increase networking between devices, increasing the need for security mechanisms to be executed to assure data protection and trust relations between network nodes. This leads to the use of cryptographic primitives and security mechanisms with a much higher frequency.Security mechanisms are fundamental for protection against malicious actions but they also represent an important source of energy consumption, often neglected due to the importance of data protection. Authentication procedures for secure channel establishment can be computationally and energetically expensive, especially if the devices are resource constrained. Security features such as condentiality and data authentication have a low energetic cost but are used constantly in a device engaged in data exchanges. It is therefore necessary to properly quantify the energy consumption due to security in a device. A security based energy model is proposed to achieve this goal.In User Equipment (UE) D2D networks, mobility is a key characteristic. It can be explored for connecting directly in proximity with IoT objects. A lightweight authentication solution is presented that allows direct UE-IoT communications, extending coverage and potentially saving signicant energy amounts. This approach can be particularly useful in Public Protection and Disaster Relief (PPDR) scenarios where the network infrastructure may not be available.Security features such as condentiality or data authentication are a significant source of consumption. Devices equipped with Energy Harvesting (EH) hardware can have a surplus or a deficit of energy. The applied security can therefore be adjusted to the available energy of a device, introducing an energy aware secure channel. After in depth analysis of 5G standards, it was found that D2D UE networks using this type of channel would spend a signicant amount of energy and be generally less secure. A lightweight rekeying mechanism is therefore proposed to reduce the security overhead of adapting security to energy. To complete the proposed rekeying mechanism, a security parameter bootstrapping method is also presented. The method denes the Core Network (CN) as the security policy maker, makes the overall network more secure and helps preventing communication outages.Adapting security features to energy levels raises the need for the study of the energy/security tradeoff. To this goal, an Markov Decision Process (MDP) modeling a communication channel is presented where an agent chooses the security features to apply to transmitted packets. This stochastic control optimization problem is solved via several dynamic programming and Reinforcement Learning (RL) algorithms. Results show that adapting security features to the available energy can signicantly prolong battery lifetime, improve data reliability while still providing security features. A comparative study is also presented for the different RL learning algorithms. Then a Deep Q-Learning (DQL) approach is presented and tested to improve the learning speed of the agent. Results confirm the faster learning speed. The approach is then tested under difficult EH hardware stability. Results show robust learning properties and excellent security decision making from the agent with a direct impact on data reliability. Finally, a memory footprint comparison is made to demonstrate the feasibility of the presented system even on resource constrained devices

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Dissertations / Theses on the topic 'Internet des objets – Dispositifs de sécurité'

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