Dissertations / Theses: 'Sécurité systèmes embarqués'

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Buret, Pierrick. "Sécurité temps réel dans les systèmes embarqués critiques." Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0140/document.

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Abstract:

La croissance des flux d'information à travers le monde est responsable d'une importante utilisation de systèmes embarqués temps-réel, et ce notoirement dans le domaine des satellites. La présence de ces systèmes est devenue indispensable pour la géolocalisation, la météorologie, ou les communications. La forte augmentation du volume de ces matériels, impactée par l'afflux de demande, est à l'origine de l'accroissement de la complexité de ces derniers. Grâce à l'évolution du matériel terrestre, le domaine aérospatial se tourne vers de nouvelles technologies telles que les caches, les multi-coeurs, et les hyperviseurs. L'intégration de ces nouvelles technologies est en adéquation avec de nouveaux défis techniques. La nécessité d'améliorer les performances de ces systèmes induit le besoin de réduction du coût de fabrication et la diminution du temps de production. Les solutions technologiques qui en découlent apportent pour majeure partie des avantages en matière de diminution du nombre global de satellites à besoin constant. La densité d'information traitée est parallèlement accrue par l'augmentation du nombre d'exploitants pour chaque satellite. En effet, plusieurs clients peuvent se voir octroyer tout ou partie d'un même satellite. Intégrer les produits de plusieurs clients sur une même plateforme embarquée la rend vulnérable. Augmenter la complexité du système rend dès lors possible un certain nombre d'actes malveillants. Cette problématique autrefois à l'état d'hypothèse devient aujourd'hui un sujet majeur dans le domaine de l'aérospatial. Figure dans ce document, en premier travail d'exploration, une présentation des actes malveillants sur système embarqué, et en particulier ceux réalisés sur système satellitaire. Une fois le risque exposé, je développe la problématique temps-réel. Je m'intéresse dans cette thèse plus précisément à la sécurité des hyperviseurs spatiaux. Je développe en particulier deux axes de recherche. Le premier porte sur l'évolution des techniques de production et la mise en place d'un système de contrôle des caractéristiques temporelles d'un satellite. Le deuxième axe améliore les connaissances techniques sur un satellite en cours de fonctionnement et permet une prise de décision en cas d'acte malveillant. Je propose plus particulièrement une solution physique permettant de déceler une anomalie sur la gestion des mémoires internes au satellite. En effet, la mémoire est un composant essentiel du fonctionnement du système, et ses propriétés communes entre tous les clients la rend particulièrement vulnérable. De plus, connaître le nombre d'accès en mémoire permet un meilleur ordonnancement et une meilleure prédiction d'un système temps réel. Notre composant permet la détection et l'interprétation d'une potentielle attaque ou d'un problème de sûreté de fonctionnement. Cette thèse met en évidence la complémentarité des deux travaux proposés. En effet, la mesure du nombre d'accès en mémoire peut se mesurer via un algorithme génétique dont la forme est équivalente au programme cherchant le pire temps d'exécution. Il est finalement possible d'étendre nos travaux de la première partie vers la seconde Satellites are real-time embedded systems and will be used more and more in the world. Become essential for the geo-location, meteorology or communications across the planet, these systems are increasingly in demand. Due to the influx of requests, the designers of these products are designing a more and more complex hardware and software part. Thanks to the evolution of terrestrial equipment, the aero-space field is turning to new technologies such as caches, multi-core, and hypervisor. The integration of these new technologies bring new technical challenges. In effect, it is necessary to improve the performance of these systems by reducing the cost of manufacturing and the production time. One of the major advantages of these technologies is the possibility of reducing the overall number of satellites in space while increasing the number of operators. Multiple clients softwares may be together today in a same satellite. The ability to integrate multiple customers on the same satellite, with the increasing complexity of the system, makes a number of malicious acts possible. These acts were once considered as hypothetical. Become a priority today, the study of the vulnerability of such systems become major. In this paper, we present first work a quick exploration of the field of malicious acts on onboard system and more specifically those carried out on satellite system. Once the risk presentation we will develop some particular points, such as the problematic real-time. In this thesis we are particularly interested in the security of space hypervisors. We will develop precisely 2 lines of research. The first axis is focused on the development of production technics and implementing a control system of a satellite temporal characteristics. The objective is to adapt an existing system to the constraints of the new highly complex systems. We confront the difficulty of measuring the temporal characteristics running on a satellite system. For this we use an optimization method called dynamic analysis and genetic algorithm. Based on trends, it can automatically search for the worst execution time of a given function. The second axis improves the technical knowledge on a satellite in operation and enables decision making in case of malicious act. We propose specifically a physical solution to detect anomalies in the management of internal memory to the satellite. Indeed, memory is an essential component of system operation, and these common properties between all clients makes them particularly vulnerable to malicious acts. Also, know the number of memory access enables better scheduling and better predictability of a real time system. Our component allows the detection and interpretation of a potential attack or dependability problem. The work put in evidence the complementarity of the two proposed work. Indeed, the measure of the number of memory access that can be measured via a genetic algorithm whose shape is similar to the program seeking the worst execution time. So we can expand our work of the first part with the second

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Clavier, Christophe. "De la sécurité physique des crypto-systèmes embarqués." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2007. http://www.theses.fr/2007VERS0028.

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Abstract:

Dans un monde défiant, l'augmentation du nombre et de la diversité des applications numériques ont rendu nécessaire l'existence d'un objet pratique intégrant les fonctions cryptographiques requises pour les besoins quotidiens de sécurité des transactions, de confidentialité des échanges, d'identification du porteur ou encore d'authentification pour l'accès à un service. Parmi les dispositifs cryptographiques embarqués aptes à proposer ces fonctionnalités, la carte à puce est certainement le plus utilisé de nos jours. Sa portabilité (un porte-feuille peut en contenir une dizaine) et sa capacité à protéger les données et programmes qu'elle contient contre les attaques intrusives, lui confèrent naturellement sa fonction essentielle de ``bunker'' pour le stockage de clés et l'exécution d'algorithmes cryptographiques dans les usages mobiles nécessitant un haut degré de sécurité. Évidemment nécessaire, la conception de schémas cryptographiques mathématiquement robustes, voire prouvés sûrs dans certains modèles, s'est malgré tout révélée insuffisante depuis la publication en 1996 des premières attaques physiques. Exploitant des vulnérabilités liées à la mise en oeuvre concrète des routines de sécurité et à leur implémentation, ces menaces comprennent l'analyse de canaux auxiliaires permettant d'obtenir de l'information sur l'état interne d'un processus, et l'exploitation de fautes provoquées ouvrant la voie à certaines cryptanalyses autrement impossibles. Cette thèse présente une série de travaux de recherche dans le domaine de la sécurité physique des crypto-systèmes embarqués. Deux parties de ce document sont consacrées à la description de certaines attaques et à l'étude de l'efficacité de possibles contre-mesures. Une troisième partie aborde le domaine particulier, et encore très peu exploré, de l'applicabilité des attaques physiques dans le cas où la fonction cryptographique considérée est en grande partie, voire totalement, inconnue de l'adversaire In a world full of threats, the development of widespread digital applications has led to the need for a practical device containing cryptographic functions that provide the everyday needs for secure transactions, confidentiality of communications, identification of the subject or authentication for access to a particular service. Among the cryptographic embedded devices ensuring these functionalities, smart cards are certainly the most widely used. Their portability (a wallet may easily contain a dozen) and their ability to protect its data and programs against intruders, make it as the ideal ``bunker'' for key storage and the execution of cryptographic functions during mobile usage requiring a high level of security. Whilst the design of mathematically robust (or even proven secure in some models) cryptographic schemes is an obvious requirement, it is apparently insufficient in the light of the first physical attacks that were published in 1996. Taking advantage of weaknesses related to the basic implementation of security routines, these threats include side-channel analysis which obtains information about the internal state of the process, and the exploitation of induced faults allowing certain cryptanalysis to be performed which otherwise would not have been possible. This thesis presents a series of research works covering the physical security of embedded cryptosystems. Two parts of this document are dedicated to the description of some attacks and to a study of the efficiency of conceivable countermeasures. A third part deals with that particular and still mainly unexplored area which considers the applicability of physical attacks when the cryptographic function is, partly or totally, unknown by the adversary

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Davidson, Tremblay Patrick. "Protection et intégrité des systèmes embarqués réseautés." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/5896.

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Abstract:

Depuis plusieurs années, l'utilisation et le déploiement de systèmes embarqués est en plein essor. Ces systèmes complexes, autrefois isolés les uns des autres, peuvent aujourd'hui communiquer entre eux afin de répondre à de nouveaux besoins. L'échange de données entre ces dispositifs et la facilité de les administrer à distance présentent deux avancées technologiques importantes. Par contre, d'un point de vue de la sécurité, cela les rend plus susceptibles de subir les attaques de pirates informatiques et de voir l'intégrité de leur micrologiciel compromise. Cette réalité est particulièrement vraie pour les systèmes embarqués réseautés domestiques qui sont en général moins bien protégés que leurs homologues en milieux industriels. L'objectif de ce travail de recherche consiste à identifier et éliminer les failles de sécurité dans les systèmes embarqués réseautés domestiques. La phase d'analyse est primordiale, puisque les vulnérabilités dans ces systèmes ne peuvent être contrôlées et éliminées que si elles sont bien identifiées. Cette analyse permettra ensuite de mieux comprendre le déroulement ainsi que l'ampleur de telles attaques afin de mieux s'en prémunir. Une fois cette phase complétée, une exploration de diverses technologies pouvant mener à la protection et à l'intégrité de ces systèmes sera réalisée. Quelques-unes de ces technologies de protection seront finalement employées lors d'une tentative de sécurisation d'un système embarqué réseauté domestique.

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Perito, Daniele. "Exécution sécurisée de code sur systèmes embarqués." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00639053.

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Abstract:

Les systèmes embarqués sont utilisés dans de nombreux systèmes critiques, depuis les automobiles jusqu'aux les systèmes de contrôle industriels. La plupart des recherches sur ces systèmes embarqués se sont concentrés sur l'amélioration de leur fiabilité face à des fautes ou erreurs de fonctionnent non intentionnelles, moins de travaux on été réalisés considérant les attaques intentionnelles. Ces systèmes embarqués sont de plus en plus connectés, souvent à Internet, via des réseaux sans fils, par exemple pour leur administration à distance. Cela augmente les risques d'attaques à distance ou d'injection de code malicieux. Les fautes de fonctionnement de ces équipements peuvent causer des dommages physiques comme par example rendre des appareils médicaux dangereux. Par conséquent, il est primordial de protéger ces systèmes embarqués contre les attaques. Dans cette thèse nous présentons des attaques et défenses contre les systèmes embarqués contraints. Nous présentons plusieurs attaques contre des techniques d'attestation logicielle utilisées dans les systèmes embarqués. Puis nous présentons la conception et l'implémentation d'une technique d'attestation logicielle qui est résistante aux attaque présentées précédemment. Finalement, nous présentons la conception d'une solution permettant de réaliser l'attestation de code ainsi que la création d'une racine de confiance dynamique (dynamic root of trust) pour les systèmes embarqués. Cette solution est prouvée sure et ne dépend pas d'assomptions fortes faites dans le cas de l'attestation logicielle.

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Schweppe, Hendrik. "Sécurité et protection de la vie privée dans les systèmes embarqués automobiles." Thesis, Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0062/document.

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Abstract:

L'équipement électronique de bord est maintenant devenue partie intégrante de l'architecture réseau des véhicules. Elle s’appuie sur l'interconnexion de microcontroleurs appelés ECUs par des bus divers. On commence maintenant à connecter ces ECUs au monde extérieur, comme le montrent les systèmes de navigation, de divertissement, ou de communication mobile embarqués, et les fonctionnalités Car2X. Des analyses récentes ont montré de graves vulnérabilités des ECUs et protocoles employés qui permettent à un attaquant de prendre le contrôle du véhicule. Comme les systèmes critiques du véhicule ne peuvent plus être complètement isolés, nous proposons une nouvelle approche pour sécuriser l'informatique embarquée combinant des mécanismes à différents niveaux de la pile protocolaire comme des environnements d'exécution. Nous décrivons nos protocoles sécurisés qui s'appuient sur une cryptographie efficace et intégrée au paradigme de communication dominant dans l'automobile et sur des modules de sécurité matériels fournissant un stockage sécurisé et un noyau de confiance. Nous décrivons aussi comment surveiller les flux d'information distribués dans le véhicule pour assurer une exécution conforme à la politique de sécurité des communications. L'instrumentation binaire du code, nécessaire pour l’industrialisation, est utilisée pour réaliser cette surveillance durant l’exécution (par data tainting) et entre ECUs (dans l’intergiciel). Nous évaluons la faisabilité de nos mécanismes pour sécuriser la communication sur le bus CAN aujourd'hui omniprésent dans les véhicules. Une preuve de concept montre aussi la faisabilité d'intégrer des mécanismes de sécurité dans des véhicules réels Electronic equipment has become an integral part of a vehicle's network architecture, which consists of multiple buses and microcontrollers called Electronic Control Units (ECUs). These ECUs recently also connect to the outside world. Navigation and entertainment system, consumer devices, and Car2X functions are examples for this. Recent security analyses have shown severe vulnerabilities of exposed ECUs and protocols, which may make it possible for attackers to gain control over a vehicle. Given that car safety-critical systems can no longer be fully isolated from such third party devices and infotainment services, we propose a new approach to securing vehicular on-board systems that combines mechanisms at different layers of the communication stack and of the execution platforms. We describe our secure communication protocols, which are designed to provide strong cryptographic assurances together with an efficient implementation fitting the prevalent vehicular communication paradigms. They rely on hardware security modules providing secure storage and acting as root of trust. A distributed data flow tracking based approach is employed for checking code execution against a security policy describing authorized communication patterns. Binary instrumentation is used to track data flows throughout execution (taint engine) and also between control units (middleware), thus making it applicable to industrial applications. We evaluate the feasibility of our mechanisms to secure communication on the CAN bus, which is ubiquitously implemented in cars today. A proof of concept demonstrator also shows the feasibility of integrating security features into real vehicles

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Crenne, Jérémie. "Sécurité Haut-débit pour les Systèmes Embarqués à base de FPGAs." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00655959.

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Abstract:

" [...] Puis, l'on ferra des récepteurs de télévision bijoux, comme il y a des postes de TSF bijoux. Des postes de poches, grands comme une lampe électrique. Plus besoin d'acheter un journal, l'on se branchera sur l'émission d'information, ou sur l'éditorial politique, ou sur la chronique de mode, ou sur le compte rendu sportif. Voir même sur un problème de mots croisés. Et la rue présentera un singulier spectacle. " R. Barjavel, " La télévision, oeil de demain ", 1947. C'est ainsi que l'auteur de romans de science fiction et d'anticipation René Barjavel, avait prédit dés la fin des années 40 l'avènement de ce que nous connaissons sous le nom de smartphones. Drôle de scène, en effet, que de voir des individus déambuler dans les rues, les yeux rivés sur l'objet au creux de leur main. Pour le meilleur et pour le pire, l'avènement de la mise en réseau à l'échelle mondiale a rendu les systèmes embarqués omniprésents dans notre quotidien. Désormais dans le nuage, le nombre d'information personnel en transit et les vitesses de transfert toujours plus importants, imposent une sécurité adéquate. Cependant, le coût en général associé est économiquement dissuasif. Proposer des solutions de sécurité ad-hoc pour ces systèmes restreints en ressources, est le propos de nos travaux. S'appuyant sur des techniques à la fois anciennes et récentes, nous montrons que le couple embarqué/sécurité peut s'accorder, et éviter ainsi, une inévitable procédure de divorce.

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Feix, Benoît. "Implémentations Efficaces de Crypto-systèmes Embarqués et Analyse de leur Sécurité." Limoges, 2013. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/19ba2f73-2b7f-42ed-8afc-794a4b0c7604/blobholder:0/2013LIMO4062.pdf.

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Abstract:

La cryptographie est désormais un terme quasi omniprésent dans notre quotidien quel que soit l'intérêt que tout un chacun puisse porter à cette science. Elle représente aujourd'hui un rempart entre nous et les intrusions des pirates ou des institutions sans retenues qui ne se préoccupent guère du respect de notre vie privée. La cryptographie peut protéger nos données personnelles que nous stockons sur de multiples supports numériques solides, voire nuageux pour les plus téméraires. Mais utiliser des mécanismes cryptographiques ne suffit pas. Il faut également les implémenter de telle sorte que leur utilisation soit résistante à une catégorie d'attaques particulière nommées les attaques physiques. Depuis 1996, date de leur divulgation dans le domaine public, ces techniques d'attaques se sont diversifiées et continuellement améliorées donnant notamment lieu à de nombreuses publications et brevets. Nous présentons dans les travaux qui suivent, de nouvelles techniques d'attaques physiques que nous avons pu valider et tester de manières théorique et pratique. Nous introduirons des techniques d'attaques par canaux auxiliaires innovantes tirant parti au maximum de l'information fournie par une seule exécution d'un calcul cryptographique. Nous détaillerons également de nouvelles attaques CoCo (Collision Correlation) appliquées à deux des standards cryptographiques les plus utilisés : l'AES et le RSA. Nous utiliserons les techniques d'injection de fautes pour monter de nouvelles attaques combinées sur des implémentations de l'AES et du RSA. Nous introduirons ensuite des méthodes de génération de nombres premiers dites générations prouvées qui s'avèrent efficaces et propices à un usage dans des composants de type carte à puce. Et enfin nous conclurons ce mémoire par la première méthode d'exponentiation sécurisée Carré Toujours Cryptography has become a very common term in our daily life even for those that are not practising this science. It can represent today an efficient shield that prevent us from hackers' or other non-respectable entities' intrusions in our privacy. Cryptography can protect the personal data we store on many physical numerical supports or even cloudy ones for the most intrepid people. However a secure usage cryptography is also necessary. Cryptographic algorithms must be implemented such that they contain the right protections to defeat the category of physical attacks. Since the first article has been presented on this subject in 1996, different attack improvements, new attack paths and countermeasures have been published and patented. We present the results we have obtained during the PhD. New physical attacks are presented with practical results. We are detailing innovative side-channel attacks that take advantage of all the leakage information present in a single execution trace of the cryptographic algorithm. We also present two new CoCo (Collision Correlation) attacks that target first order protected implementations of AES and RSA algorithms. We are in the next sections using fault-injection techniques to design new combined attacks on different state of the art secure implementation of AES and RSA. Later we present new probable prime number generation method well suited to embedded products. We show these new methods can lead to faster implementations than the probabilistic ones commonly used in standard products. Finally we conclude this report with the secure exponentiation method we named Square Always

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Schweppe, Hendrik. "Sécurité et protection de la vie privée dans les systèmes embarqués automobiles." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0062.

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Abstract:

L'équipement électronique de bord est maintenant devenue partie intégrante de l'architecture réseau des véhicules. Elle s’appuie sur l'interconnexion de microcontroleurs appelés ECUs par des bus divers. On commence maintenant à connecter ces ECUs au monde extérieur, comme le montrent les systèmes de navigation, de divertissement, ou de communication mobile embarqués, et les fonctionnalités Car2X. Des analyses récentes ont montré de graves vulnérabilités des ECUs et protocoles employés qui permettent à un attaquant de prendre le contrôle du véhicule. Comme les systèmes critiques du véhicule ne peuvent plus être complètement isolés, nous proposons une nouvelle approche pour sécuriser l'informatique embarquée combinant des mécanismes à différents niveaux de la pile protocolaire comme des environnements d'exécution. Nous décrivons nos protocoles sécurisés qui s'appuient sur une cryptographie efficace et intégrée au paradigme de communication dominant dans l'automobile et sur des modules de sécurité matériels fournissant un stockage sécurisé et un noyau de confiance. Nous décrivons aussi comment surveiller les flux d'information distribués dans le véhicule pour assurer une exécution conforme à la politique de sécurité des communications. L'instrumentation binaire du code, nécessaire pour l’industrialisation, est utilisée pour réaliser cette surveillance durant l’exécution (par data tainting) et entre ECUs (dans l’intergiciel). Nous évaluons la faisabilité de nos mécanismes pour sécuriser la communication sur le bus CAN aujourd'hui omniprésent dans les véhicules. Une preuve de concept montre aussi la faisabilité d'intégrer des mécanismes de sécurité dans des véhicules réels Electronic equipment has become an integral part of a vehicle's network architecture, which consists of multiple buses and microcontrollers called Electronic Control Units (ECUs). These ECUs recently also connect to the outside world. Navigation and entertainment system, consumer devices, and Car2X functions are examples for this. Recent security analyses have shown severe vulnerabilities of exposed ECUs and protocols, which may make it possible for attackers to gain control over a vehicle. Given that car safety-critical systems can no longer be fully isolated from such third party devices and infotainment services, we propose a new approach to securing vehicular on-board systems that combines mechanisms at different layers of the communication stack and of the execution platforms. We describe our secure communication protocols, which are designed to provide strong cryptographic assurances together with an efficient implementation fitting the prevalent vehicular communication paradigms. They rely on hardware security modules providing secure storage and acting as root of trust. A distributed data flow tracking based approach is employed for checking code execution against a security policy describing authorized communication patterns. Binary instrumentation is used to track data flows throughout execution (taint engine) and also between control units (middleware), thus making it applicable to industrial applications. We evaluate the feasibility of our mechanisms to secure communication on the CAN bus, which is ubiquitously implemented in cars today. A proof of concept demonstrator also shows the feasibility of integrating security features into real vehicles

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Li, Letitia. "Approche orientée modèles pour la sûreté et la sécurité des systèmes embarqués." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLT002/document.

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Abstract:

La présence de systèmes et d'objets embarqués communicants dans notre vie quotidienne nous a apporté une myriade d'avantages, allant de l'ajout de commodité et de divertissement à l'amélioration de la sûreté de nos déplacements et des soins de santé. Cependant, les défauts et les vulnérabilités de ces systèmes exposent leurs utilisateurs à des risques de dommages matériels, de pertes financières, et même des dommages corporels. Par exemple, certains véhicules commercialisés, qu'ils soient connectés ou conventionnels, ont déjà souffert d'une variété de défauts de conception entraînant des blessures et la mort. Dans le même temps, alors que les véhicules sont de plus en plus connectés (et dans un avenir proche, autonomes), les chercheurs ont démontré la possibilité de piratage de leurs capteurs ou de leurs systèmes de contrôle interne, y compris l'injection directe de messages sur le bus CAN.Pour assurer la sûreté des utilisateurs et des passants, il faut considérer plusieurs facteurs. La sûreté conventionnelle suggère qu'un système ne devrait pas contenir de défauts logiciels et matériels qui peuvent l'empêcher de fonctionner correctement. La "sûreté de la fonction attendue" consiste à éviter les situations que le système ou ses composants ne peuvent pas gérer, comme des conditions environnementales extrêmes. Le timing peut être critique pour certains systèmes en temps réel, car afin d'éviter des situations dangereuses, le système devra réagir à certains événements, comme l'évitement d'obstacles, dans un délai déterminé. Enfin, la sûreté d'un système dépend de sa sécurité. Un attaquant qui peut envoyer des commandes fausses ou modifier le logiciel du système peut changer son comportement et le mettre dans diverses situations dangereuses. Diverses contre-mesures de sécurité et de sûreté pour les systèmes embarqués, en particulier les véhicules connectés, ont été proposées. Pour mettre en oeuvre correctement ces contre-mesures, il faut analyser et vérifier que le système répond à toutes les exigences de sûreté, de sécurité et de performance, et les faire la plus tôt possible dans les premières phases de conception afin de réduire le temps de mise sur le marché, et éviter les reprises. Cette thèse s'intéresse à la sécurité et la sûreté des les systèmes embarqués, dans le contexte du véhicule autonome de l'Institut Vedecom. Parmi les approches proposées pour assurer la sûreté et la sécurité des les systèmes embarqués, l'ingénierie dirigée par modèle est l'une de ces approches qui couvre l'ensemble du processus de conception, depuis la définition des exigences, la conception du matériel et des logiciels, la simulation/vérification formelle et la génération du code final. Cette thèse propose une méthodologie de modélisation pour une conception sûre et sécurisée, basée sur la méthodologie SysML-Sec, qui implique de nouvelles méthodes de modélisation et de vérification. La modélisation de la sécurité est généralement effectuée dans les dernières phases de la conception. Cependant, la sécurité a un impact sur l'architecture/allocation; les décisions de partitionnement logiciel/matériel devraient être prises en fonction de la capacité de l'architecture à satisfaire aux exigences de sécurité. Cette thèse propose comment modéliser les mécanismes de sécurité et l'impact d'un attaquant dans la phase de partitionnement logiciel/matériel. Comme les protocoles de sécurité ont un impact négatif sur le performance d'un système, c'est important de mesurer l'utilisation des composants matériels et les temps de réponse du système. Des composants surchargés peuvent entraîner des performances imprévisibles et des retards indésirables. Cette thèse traite aussi des mesures de latence des événements critiques pour la sécurité, en se concentrant sur un exemple critique pour les véhicules autonomes : le freinage/réponse après la détection d'obstacles. Ainsi, nos contributions soutiennent la conception sûre et sécurisée des systèmes embarqués The presence of communicating embedded systems/IoTs in our daily lives have brought a myriad of benefits, from adding conveniences and entertainment, to improving the safety of our commutes and health care. However, the flaws and vulnerabilities in these devices expose their users to risks of property damage, monetary losses, and personal injury. For example, consumer vehicles, both connected and conventional, have succumbed to a variety of design flaws resulting in injuries and death. At the same time, as vehicles are increasingly connected (and in the near future, autonomous), researchers have demonstrated possible hacks on their sensors or internal control systems, including direct injection of messages on the CAN bus.Ensuring the safety of users or bystanders involves considering multiple factors. Conventional safety suggests that a system should not contain software and hardware flaws which can prevent it from correct function. `Safety of the Intended Function' involves avoiding the situations which the system or its components cannot handle, such as adverse extreme environmental conditions. Timing can be critical for certain real-time systems, as the system will need to respond to certain events, such as obstacle avoidance, within a set period to avoid dangerous situations. Finally, the safety of a system depends on its security. An attacker who can send custom commands or modify the software of the system may change its behavior and send it into various unsafe situations. Various safety and security countermeasures for embedded systems, especially connected vehicles, have been proposed. To place these countermeasures correctly requires methods of analyzing and verifying that the system meets all safety, security, and performance requirements, preferably at the early design phases to minimize costly re-work after production. This thesis discusses the safety and security considerations for embedded systems, in the context of Institut Vedecom's autonomous vehicle. Among the proposed approaches to ensure safety and security in embedded systems, Model-Driven Engineering is one such approach that covers the full design process, from elicitation of requirements, design of hardware and software, simulation/formal verification, and final code generation. This thesis proposes a modeling-based methodology for safe and secure design, based on the SysML-Sec Methodology, which involve new modeling and verification methods. Security modeling is generally performed in the last phases of design. However, security impacts the early architecture/mapping and HW/SW partitioning decisions should be made based on the ability of the architecture to satisfy security requirements. This thesis proposes how to model the security mechanisms and the impact of an attacker as relevant to the HW/SW Partitioning phase. As security protocols negatively impact performance, it becomes important to measure both the usage of hardware components and response times of the system. Overcharged components can result in unpredictable performance and undesired delays. This thesis also discusses latency measurements of safety-critical events, focusing on one critical to autonomous vehicles: braking as after obstacle detection. Together, these additions support the safe and secure design of embedded systems

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Idrees, Muhammad Sabir. "Ingénierie des exigences pour la conception d'architectures de sécurité de systèmes embarqués distribués." Thesis, Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0045/document.

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Abstract:

Au cours des dix dernières années, l’impact des questions de sécurité sur le développement et la mise en oeuvre des systèmes embarqués distribués n’a jamais cessé de croître. Ceci est principalement lié à l’interconnexion toujours plus importante de ces systèmes qui les rend vulnérables aux attaques, ainsi qu’à l’intérêt économique d’attaquer ces systèmes qui s’est simultanément accru. Dans un tel contexte, méthodologies et outils d’ingénierie des exigences de sécurité sont devenus indispensables pour prendre des décisions appropriées quant a` la sécurité, et ce le plus tôt possible. L’ingénierie des exigences devrait donc fournir une aide substantielle à l’explicitation et à la spécification des problèmes et solutions de sécurité des logiciels bien avant que concepteurs et développeurs ne soient engagés dans une implantation en particulier. Toutefois, et c’est particulièrement vrai dans les systèmes embarqués, les exigences de sécurité ne doivent pas être considérées seulement comme l’expression abstraite d’un ensemble de propriétés indépendamment de l’architecture système ou des menaces et des attaques qui pourraient y survenir. Nous estimons que cette considération est d’une importance capitale pour faire de l’ingénierie des exigences un guide et un moteur de la conception et de la mise en œuvre d’un système sécurisé. Notre approche s’appuie en particulier sur une approche centrée sur les connaissances de l’ingénierie des exigences de sécurité, applicable dès les premières phases de conception du système jusqu’à la mise en application des exigences de sécurité dans l’implantation During the last ten years, the impact of security concerns on the development and exploration of distributed embedded systems never ceased to grow. This is mainly related to the fact that these systems are increasingly interconnected and thus vulnerable to attacks, and that the economic interest in attacking them has simultane- ously increased. In such a context, requirement engineering methodologies and tools have become necessary to take appropriate decisions regarding security early on. Security requirements engineering should thus strongly support the elicitation and specifica- tion of software security issues and solutions well before designers and developers are committed to a particular implementation. However, and that is especially true in embedded systems, security requirements should not be considered only as the abstract expression of a set of properties independently from the system architecture or from the threats and attacks that may occur. We believe this consideration is of utmost importance for security requirements engineering to be the driving force behind the design and implementation of a secure system. We thus describe in this thesis a security engineering requirement methodology depending upon a constant dialog between the design of system functions, the requirements that are attached to them, the design and development of the system architecture, and the assessment of the threats to system assets. Our approach in particular relies on a knowledge-centric approach to security requirement engineering, applicable from the early phases of system conceptualization to the enforcement of security requirements

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Idrees, Muhammad Sabir. "Ingénierie des exigences pour la conception d'architectures de sécurité de systèmes embarqués distribués." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0045.

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Abstract:

Au cours des dix dernières années, l’impact des questions de sécurité sur le développement et la mise en oeuvre des systèmes embarqués distribués n’a jamais cessé de croître. Ceci est principalement lié à l’interconnexion toujours plus importante de ces systèmes qui les rend vulnérables aux attaques, ainsi qu’à l’intérêt économique d’attaquer ces systèmes qui s’est simultanément accru. Dans un tel contexte, méthodologies et outils d’ingénierie des exigences de sécurité sont devenus indispensables pour prendre des décisions appropriées quant a` la sécurité, et ce le plus tôt possible. L’ingénierie des exigences devrait donc fournir une aide substantielle à l’explicitation et à la spécification des problèmes et solutions de sécurité des logiciels bien avant que concepteurs et développeurs ne soient engagés dans une implantation en particulier. Toutefois, et c’est particulièrement vrai dans les systèmes embarqués, les exigences de sécurité ne doivent pas être considérées seulement comme l’expression abstraite d’un ensemble de propriétés indépendamment de l’architecture système ou des menaces et des attaques qui pourraient y survenir. Nous estimons que cette considération est d’une importance capitale pour faire de l’ingénierie des exigences un guide et un moteur de la conception et de la mise en œuvre d’un système sécurisé. Notre approche s’appuie en particulier sur une approche centrée sur les connaissances de l’ingénierie des exigences de sécurité, applicable dès les premières phases de conception du système jusqu’à la mise en application des exigences de sécurité dans l’implantation During the last ten years, the impact of security concerns on the development and exploration of distributed embedded systems never ceased to grow. This is mainly related to the fact that these systems are increasingly interconnected and thus vulnerable to attacks, and that the economic interest in attacking them has simultane- ously increased. In such a context, requirement engineering methodologies and tools have become necessary to take appropriate decisions regarding security early on. Security requirements engineering should thus strongly support the elicitation and specifica- tion of software security issues and solutions well before designers and developers are committed to a particular implementation. However, and that is especially true in embedded systems, security requirements should not be considered only as the abstract expression of a set of properties independently from the system architecture or from the threats and attacks that may occur. We believe this consideration is of utmost importance for security requirements engineering to be the driving force behind the design and implementation of a secure system. We thus describe in this thesis a security engineering requirement methodology depending upon a constant dialog between the design of system functions, the requirements that are attached to them, the design and development of the system architecture, and the assessment of the threats to system assets. Our approach in particular relies on a knowledge-centric approach to security requirement engineering, applicable from the early phases of system conceptualization to the enforcement of security requirements

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Salem, Fatma. "Fiabilité et sécurité des systèmes embarqués communicants pour les transports : modélisation et optimisation." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0034.

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Abstract:

Véhicule-à-tous (V2X) se réfère à un Système de Transport Intelligent (ITS) où les véhicules et l'infrastructure sont interconnectés. Cette connectivité permet une connaissance précise des conditions de circulation sur l'ensemble du réseau routier, ce qui contribue à améliorer la sécurité routière, réduire les temps d'encombrement et éviter les pertes économiques. Cette communication permet aussi une variété de nouvelles applications pour la sécurité routière et l'infodivertissement. Bien que la communauté de scientifique ait réalisé de grands progrès dans l'étude sur le V2X, il reste encore des défis à surmonter et des problèmes clés qui doivent être étudiés plus en profondeur. Cette thèse considère deux des questions les plus importantes; fiabilité et sécurité des communications V2X. Du point de vue de la fiabilité, nous proposons d'abord une méthode basée sur la modélisation de l'utilisateur pour évaluer la capacité de la norme DSRC IEEE 802.11p à répondre aux exigences de Qualité De Service (QoS) de la diffusion des messages de sécurité. La nouveauté de la méthode réside dans son application qui élimine le problème de la définition d'un modèle Markovien par la détermination des moments d'équilibre du processus de retard. Cette méthode fournit des informations importantes sur les paramètres de conception IEEE 802.11p et sur ses fonctionnalités, ce qui permet d'améliorer la configuration proposée. De plus, nous proposons un modèle Régénératif pour résoudre le problème de la caractérisation des processus de trafic interconnecté dans les réseaux V2X hybrides à grande échelle. Ce dernier est une préoccupation majeure pour parvenir à une opérabilité efficace et adéquate pour les réseaux de véhicules à grande échelle. Du point de vue de la sécurité, nous introduisons une nouvelle méthodologie d'optimisation. Notre méthodologie lie les exigences de QoS des différentes classes d'application avec le paramètre de conception de base du mécanisme de résolution de contention dans le protocole MAC IEEE 802.11p. En outre, un nouvel algorithme de détection d'attaque de brouillage dans l'environnement véhiculaire est proposé. L'algorithme utilise la méthodologie d'optimisation développée pour définir un seuil de détection et intègre la méthode séquentielle de détection pour détecter les attaques de brouillage à chaque fois que la valeur seuil est franchie. Des expérimentations analytiques et de simulation approfondies ont été effectuées pour chaque contribution afin de montrer la validité des méthodes/modèles proposés et de prouver leur efficacité Vehicle-to-anything (V2X) refers to an Intelligent Transportation System (ITS) where the vehicles and infrastructure systems are all interconnected with each other. This connectivity provides precise knowledge of the traffic situations across the entire road network which in turn helps to enhance traffic safety, reduce congestion time, avoid economic losses, in addition to enable a variety of novel ITS applications for road safety and passenger infotainment. V2X communications is based on two technologies; Dedicated Short-Range Communications (DSRC) which is an essential technology for realizing V2X and cellular networks which provide an o_-the-shelf potential solution for V2X communications. Although the research community has achieved much great progress on V2X study, there are still some challenges that need to be overcome and some key issues that need to be further investigated. This thesis considers two of the most prominent issues; reliability and security of V2X communications. From the reliability perspective, we first propose User Model-based Method to evaluate the capacity of IEEE 802.11p-based DSRC standard to meet the Quality-of-Service (QoS) requirements of safety messages dissemination. The novelty of the method lies in its application which avoids the problem of defining a Markovian model by determining the steady state moments of the induced delay process. This applicability feature provides important insights about IEEE 802.11p design parameters and its functionality leading to proposed reconfigurations for enhanced performance. Moreover, we propose Regenerative model, that we believe to be the first to address the problem of interconnected-traffic process characterization in large-scale hybrid V2X networks. The latter is a primary concern in achieving efficient and adequate operability for large-scale vehicular networks. From the security perspective, we introduce a new optimization methodology which ties the QoS requirements of different application classes with the basic design parameters of the contention resolution mechanism in IEEE 802.11p MAC protocol. In addition, a novel detection algorithm for jamming attacks in the vehicular environment is proposed. The algorithm utilizes the developed optimization methodology to de_ne a detection threshold. By integrating the sequential detection of change method it traces and detects jamming attacks whenever the threshold value is crossed. Analytical and simulation experimentations have been performed for each contribution to show the validity of the proposed methods/models and to prove their efficiency

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Souissi, Youssef. "Méthodes optimisant l'analyse des cryptoprocesseurs sur les canaux cachés." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00681665.

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Abstract:

Ces dernières années, la sécurité des systèmes embarqués a fait l'objet de recherches intensives. Comme l'énergie, le coût et la performance; la sécurité est un aspect important qui doit être considérée tout au long du processus de conception d'un système embarqué. Des menaces récentes appelées "attaques par canaux cachés'' (Side-Channel Analysis (SCA)) ont attiré beaucoup d'attention dans le milieu de la sécurité embarquée. Ces attaques exploitent des propriétés physiques, telles que la consommation d'énergie ou le champ magnétique rayonné, afin de retrouver le secret. De plus, elles sont passives dans le sens où l'analyse se contente d'une observation extérieure du système sans l'endommager. Dans ce contexte, il est évident que la sécurisation des systèmes embarqués contre les attaques SCA constitue un aspect vital dans le flot de conception. Par conséquent, la nécessité d'assurer et d'évaluer la robustesse des systèmes embarqués contre ces attaques devient clair. Cette thèse propose principalement des techniques et méthodes génériques dans l'analyse par canaux cachés. Ces techniques qui touchent à différents aspects de l'analyse SCA (acquisition, pré-traitement, attaque et évaluation) peuvent être utilisées dans un cadre d'évaluation plus officiel tel que les Critères Communs (CC) ou le FIPS-140 afin d'améliorer la visibilité de l'évaluateur. Par ailleurs, le propriétaire d'un produit pourrait aussi se baser sur ces techniques dans le but d'évaluer la sécurité de son produit face aux attaques par canaux cachés avant de solliciter un certificat.

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Souissi, Youssef. "Méthodes optimisant l'analyse des cryptoprocesseurs sur les canaux cachés." Phd thesis, Paris, Télécom ParisTech, 2011. https://pastel.hal.science/pastel-00681665.

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Abstract:

Ces dernières annèes, la sécurité des systèmes embarqués a fait l'objet de recherches intensives. Comme l'énergie, le coût et la performance; la sécurité est un aspect important qui doit être considé tout au long du processus de conception d'un système embarqué. Des menaces récentes appelées ``attaques par canaux cachés''(Side-Channel Analysis (SCA)) ont attiré beaucoup d'attention dans le milieu de la sécurité embarquée. Ces attaques exploitent des propriétés physiques, tels que la consommation d'énergie ou le champ magnétique rayonné afin de retrouver le secret. De plus, elles sont passives dans le sens où l'analyse se contente d'une observation extérieure du système sans l'endommager. Dans ce contexte, il est évident que la sécurisation des systèmes embarqués contre les attaques SCA constitue un aspect vital dans le flot de conception. Par conséquent, la nécessité d'assurer et d'évaluer la robustesse des systèmes embarqués contre ces attaques devient clair. Cette thèse propose principalement des techniques et méthodes génériques dans l'analyse par canaux cachés. Ces techniques qui touchent à différents aspects de l'analyse SCA (acquisition, pré-traitement, attaque et évaluation) peuvent être utilisées dans un cadre d'évaluation plus officiel tel que les Critères Communs (CC) ou le FIPS-140 afin d'améliorer la visibilité de l'évaluateur lors de l'évaluation. Par ailleurs, le propriétaire d'un produit pourrait aussi se baser sur ces techniques dans le but d'évaluer la sécurité de son produit face aux attaques par canaux cachés avant de solliciter un certificat The security of modern embedded systems has been the subject of intensive research in engineering areas. Recent threats called Side-Channel Analysis (SCA) have attracted much attention in embedded security areas. SCAs are passive attacks, in that the device under attack is not aware of its leaks being recorded. Therefore, the need of securing and evaluating the robustness of embedded systems against SCAs becomes obvious. Basically, four aspects of security evaluation analysis should be taken into consideration: the acquisition of Side-channel traces, the preprocessing of traces acquired, the detection and extraction of cryptographic patterns from the preprocessed traces, and finally the recovery of sensitive information, referred to as the secret key. This thesis investigates new techniques in the analysis of systems for Side-channel attacks. It considers how evaluation targets are characterized, how their behaviour may be simulated -- in order to hone targets for empirical analysis and then how data can be collected and analysed. The overall goal is the establishment of a methodological basis for this work. The first part of this thesis focuses on physical cryptanalysis. Several solutions and generic Side-channel attacks are addressed. The second part of this thesis is devoted to the pre-processing of the Side-channel leaked information. We propose new techniques and efficient pre-processing algorithms to get rid off the issues related principally to the noise and de-synchronisation problems. In the last part of this thesis, we establish a methodological framework, which aims at best organizing the task of the evaluator. We also highlight common pitfalls made by evaluators

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Alloum, Ahmed. "Modélisation et commande dynamique d'une automobile pour la sécurité de conduite." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMP7045.

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Abstract:

L'objet de cette thèse consiste en la conception et le développement de paramètres qui renseignent sur la sécurité d'une automobile, dans le but d'une application embarquée temps réel. Ce travail rentre dans le cadre du programme Européen Eurêka Prometheus, dans le sein de l'équipe ProArt France. L'originalité de ce travail est la mise en œuvre d'un modèle de la dynamique de l'automobile et d'une technique de commande qui respectent les contraintes de l'application embarquée temps réel envisagée. Nous présentons successivement le modèle mis en œuvre, la technique du placement de pôles, la commande en cascade, la commande polynomiale en temps et une commande non linéaire (linéarisation entrée/sortie). Enfin, nous développons l'ensemble des paramètres de sécurité considérés. Le deuxième aspect original consiste dans la conception d'un module et l'élaboration de paramètres qui renseignent sur la sécurité de l'automobile, pour un système d'aide à la conduite destiné à conseiller le conducteur. Le démonstrateur ProLab1 a été mis en œuvre et testé avec succès. Le démonstrateurs ProLab2, plus complet, est en cours d'essais.

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Mathieu-Mahias, Axel. "Sécurisation des implémentations d'algorithmes cryptographiques pour les systèmes embarqués." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASG095.

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Abstract:

De nos jours, les systèmes embarqués sont omniprésents et leurs applications sont de plus en plus nombreuses. La plupart des domaines industriels d'aujourd'hui dépendent des systèmes embarqués pour l'accomplissement de tâches spécifiques, parfois hautement sensibles. Actuellement, l'usage de systèmes embarqués est encore davantage accentué par la mise en place de "l'Internet des Objets", véritable révolution digitale.Un système embarqué est un système électronique et informatique contrôlant une partie spécifique d'un système plus large. De nombreuses contraintes, notamment liées à sa taille, doivent être prises en compte lors de sa conception. Il en résulte qu’un système embarqué est généralement à bas coûts, consomme peu de courant et dispose la plupart du temps d'une puissance de calculs relativement restreinte.Pour l'accomplissement de ses tâches spécifiques, un système embarqué collecte, manipule et échange des données parfois sensibles. Par ailleurs, un tel système est souvent directement accessible physiquement. Cette particularité peut alors être exploitée par une personne malintentionnée pour contrôler, extraire ou encore altérer les données sensibles manipulées par de tels systèmes.Dans un tel contexte, la mise en place de mécanismes de sécurité adaptés est primordiale. En particulier, il est crucial de sécuriser l'accès physique à un système embarqué, mais également de protéger les données sensibles manipulées ou stockées par le matériel.La cryptographie ou science du secret, offre de nombreuses possibilités pour parvenir à sécuriser les données manipulées par un système embarqué. Cependant, dans ce contexte précis, certaines caractéristiques physiques liées à l'électronique des systèmes embarqués varient à l'exécution des implémentations d'algorithmes cryptographiques, garants de la sécurité de l’information. En particulier, la consommation de courant de l'appareil ou encore ses émanations électromagnétiques dépendent des données manipulées ainsi que des choix faits à l'implémentation. Ces caractéristiques physiques peuvent en outre être mesurées si l'accès physique à l'appareil est possible. L'exploitation de ces mesures a mené à des attaques dévastatrices communément appelées « attaques par canaux auxiliaires ». La mise en œuvre de ce type d’attaque permet d’extraire les données secrètes stockées ou manipulées par un appareil électronique, souvent sans grands efforts.Des contre-mesures particulières doivent donc être mises en place pour garantir la sécurité des implémentations d’algorithmes cryptographiques sans trop dégrader leurs performances à l’exécution. Le masquage est une solution largement déployée de nos jours, mais sa mise en œuvre correcte et efficace nécessite une analyse fine des solutions Embedded systems are ubiquitous and they have more and more applications. Most actual industrial fields rely on embedded systems for accomplishing specific tasks, sometimes highly sensitive. Currently, the deployment of embedded systems is even more increasing by the birth of the "Internet of Things", which is expected to revolutionize our digital world.An embedded system is an electronic and informatic system in control of a specific part of a larger system. Numerous constraints, in particular regarding its size, must be taken into account during its conception. Consequently, an embedded system is usually low cost, consume low power and has limited computational resources.For accomplishing its specific tasks, an embedded system collect, manipulate and exchange data that are usually sensitive. Moreover, such a system can often be directly accessible physically. This particularity can then be exploited by an unauthorized entity in order to control, extract or alter sensitive data manipulated by such systems.In this context, it is mandatory to develop well-suited security mechanisms. In particular, it is crucial to prevent direct physical access to the device but also to protect sensitive data manipulated or stored by the device.Cryptography is the science of secrets and offers numerous ways to mitigate the risks that face electronic devices. However, in such a context, some physical characteristics of the electronics of embedded systems vary during the execution of the implementations of cryptographic algorithms guaranteeing the security of information. In particular, the power consumption of a device or its electromagnetic radiations depend on the manipulated data as well as of the choices made for implementing the cryptographic algorithms. These physical characteristics can also be measured if physical access to the device is possible. The exploitation of these measurements has led to devastating attacks called "Side-Channel attacks". Mounting this kind of attacks enables to extract sensitive data stored or manipulated by an electronic device, usually without much effort.Special countermeasures have to be implemented to mitigate the security risks that face the implementations of cryptographic algorithms without deteriorating too much their performances in practice. Masking is a well-known solution, but its correct implementation requires a thorough analysis of algorithmic solutions it provides, especially in the context just described where devices have limited resources

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Lugou, Florian. "Environnement pour l'analyse de sécurité d'objets communicants." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4005/document.

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Abstract:

Alors que les systèmes embarqués sont de plus en plus nombreux, complexes, connectés et chargés de tâches critiques, la question de comment intégrer l'analyse précise de sécurité à la conception de systèmes embarqués doit trouver une réponse. Dans cette thèse, nous étudions comment les méthodes de vérification formelle automatiques peuvent aider les concepteurs de systèmes embarqués à évaluer l'impact des modifications logicielles et matérielles sur la sécurité des systèmes. Une des spécificités des systèmes embarqués est qu'ils sont décrits sous la forme de composants logiciels et matériels interagissant. Vérifier formellement de tels systèmes demande de prendre tous ces composants en compte. Nous proposons un exemple d'un tel système (basé sur Intel SGX) qui permet d'établir un canal sécurisé entre un périphérique et une application. Il est possible d'en vérifier un modèle de haut-niveau ou une implémentation bas-niveau. Ces deux niveaux diffèrent dans le degré d'intrication entre matériel et logiciel. Dans le premier cas, nous proposons une approche orientée modèle, à la fois au niveau partitionnement et conception logicielle, permettant une description à haut niveau d'abstraction du matériel et du logiciel et permettant une transformation de ces modèles en une spécification formelle sur laquelle une analyse de sécurité peut être effectuée avec l'outil ProVerif. Dans le second cas, nous considérons une implémentation logicielle et un modèle matériel plus concret pour effectuer des analyses de sécurité plus précises toujours avec ProVerif As embedded systems become more complex, more connected and more involved in critical tasks, the question of how strict security analysis can be performed during embedded system design needs to be thoroughly addressed. In this thesis, we study how automated formal verification can help embedded system designers in evaluating the impact of hardware and software modifications on the security of the whole system. One of the specificities of embedded system design-which is of particular interest for formal verification-is that the system under design is described as interacting hardware and software components. Formally verifying these systems requires taking both types of components into account. To illustrate this fact, we propose an example of a hardware/software co-design (based on Intel SGX) that provides a secure channel between a peripheral and an application. Formal verification can be performed on this system at different levels: from a high-level view (without describing the implementations) or from a low-level implementation. These two cases differ in terms of how tightly coupled the hardware and software components are. In the first case, we propose a model-based approach-for both the partitioning and software design phases- which enables us to describe software and hardware with high-level models and enables a transformation of these models into a formal specification which can be formally analyzed by the ProVerif tool. In the second case, we consider a software implementation and a more concrete

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Dessiatnikoff, Anthony. "Analyse de vulnérabilités de systèmes avioniques embarqués : classification et expérimentation." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01032444.

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Abstract:

L'évolution actuelle des systèmes embarqués à bord des systèmes complexes (avions, satellites, navires, automobiles, etc.) les rend de plus en plus vulnérables à des attaques, en raison de : (1) la complexité croissante des applications ; (2) l'ouverture des systèmes vers des réseaux et systèmes qui ne sont pas totalement contrôlés ; (3) l'utilisation de composants sur étagère qui ne sont pas développés selon les méthodes exigées pour les systèmes embarqués critiques ; (4) le partage de ressources informatiques entre applica- tions, qui va de pair avec l'accroissement de puissance des processeurs. Pour faire face aux risques de malveillances ciblant les systèmes embarqués, il est nécessaire d'appli- quer ou d'adapter les méthodes et techniques de sécurité qui ont fait leurs preuves dans d'autres contextes : Méthodes formelles de spécification, développement et vérification ; Mécanismes et outils de sécurité (pare-feux, VPNs, etc.) ; Analyse de vulnérabilités et contre-mesures. C'est sur ce dernier point que portent nos travaux de thèse. En effet, cet aspect de la sécurité a peu fait l'objet de recherche, contrairement aux méthodes formelles. Cependant, il n'existe pas actuellement de modèle formel capable de couvrir à la fois des niveaux d'abstraction suffisamment élevés pour permettre d'exprimer les propriétés de sécurité désirées, et les détails d'implémentation où se situent la plupart des vulnérabilités susceptibles d'être exploitées par des attaquants : fonctions des noyaux d'OS dédiées à la protection des espaces d'adressage, à la gestion des interruptions et au changement de contextes, etc. ; implémentation matérielle des mécanismes de protection et d'autres fonctions ancillaires. C'est sur ces vulnérabilités de bas niveau que se focalise notre étude. Nos contributions sont résumées par la suite. Nous avons proposé une classification des attaques possibles sur un système temps-réel. En nous basant sur cette classification, nous avons effectué une analyse de vulnérabilité sur un système réaliste : une plateforme avionique expérimentale fournie par Airbus. Il s'agit d'un noyau temps-réel critique or- donnancé avec plusieurs autres applications, le tout exécuté sur une plateforme Freescale QorIQ P4080. C'est à travers une application dite " malveillante ", présente parmi l'en- semble des applications, que nous essayons de modifier le comportement des autres appli- cations ou du système global pour détecter des vulnérabilités. Cette méthode d'analyse de vulnérabilités a permis de détecter plusieurs problèmes concernant les accès mémoire, la communication entre applications, la gestion du temps et la gestion des erreurs qui pouvaient conduire à la défaillance du système global. Enfin, nous avons proposé des contre-mesures spécifiques à certaines attaques et des contre-mesures génériques pour le noyau temps-réel qui permet d'empêcher une application d'obtenir des accès privilégiés ou encore de perturber le comportement du système.

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Delange, Julien. "Intégration de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement dans la construction d'intergiciels critiques." Phd thesis, Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00006301.

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Abstract:

Les systèmes embarqués critiques (utilisés dans le domaine avionique, militaire ou médical) doivent assurer une continuité de service et la sécurité des données qu'ils contiennent ou échangent. La garantie de ces exigences s'effectue au travers d'un processus de développement rigoureux qui s'attache à détecter et corriger toute erreur avant la mise en production du système. Toutefois, plusieurs exemples (explosion de la fusée Ariane 5, échec de la mission Mars Climate Orbiter} ont montré les limites de ces méthodes. De plus, l'augmentation des fonctionnalités fournies par ces systèmes complique la garantie de règles de sécurité et de sûreté. Ce travail de thèse propose une méthode de conception de systèmes critiques visant à faciliter le respect des politiques de sécurité et de sûreté dans la production de systèmes critiques. L'approche décrite au sein de ce manuscrit définit des règles de spécifications des systèmes sûrs et sécurisés qui sont utilisés au cours d'un cycle de développement qui (i) valide, (ii) implante et (iii) certifie automatiquement le système. La validation de l'architecture (i) assure la bonne constitution des spécifications et garantit leur faisabilité. L'implantation automatique (ii) génère le système à partir des spécifications validées, garantissant la bonne traduction des spécifications en code exécutable. L'aspect certification (iii) compare l'exécution du système avec ses spécifications et vérifie sa conformité avec les standards de certification inhérents aux systèmes critiques. Cette partie de notre approche assure que les systèmes implantés respectent les contraintes de sécurité et de sûreté décrites par l'utilisateur Safety-critical software (used in avionics, military or aerospace domains) must preserve their integrity, ensure a continuous operational state and enforce security of their data. There requirements are met through a dedicated development process that analyzes and detects errors before system release. However, these methods are not sufficient and safety or security still occurs in such systems (e. G. Explosion of Ariane 5, mission failure of Mars Climate Orbiter, etc). In addition, meeting safety and security becomes more and more difficult due to an increasing number of functionalities. This thesis introduces a new method to build safety-critical systems and ensure their safety and security requirements. The approach proposes patterns for the specification of safe and secure systems. Then, a dedicated development process relies on them to (i) validate, (ii) automatically implement and (iii) certify the system, enforcing its requirements from the specifications to the code. System validation (i) detects specification errors, ensuring its correctness and feasibility prior any development effort. The automatic implementation process (ii) translates system specification into code and ensures their requirements enforcement. The certification (iii) aspect verifies that specification requirements are met in the implementation by analyzing the system during its execution. It also evaluates its compliance against certification standards (such as DO178B)

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Schoenig, Raphaël. "Définition d'une méthodologie de conception des systèmes mécatroniques sûrs de fonctionnement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL085N.

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Abstract:

La révolution technologique que connaît le secteur automobile avec la multiplication des systèmes électroniques et informatiques embarqués n'est pas près de s'essouffler. Il est manifeste que la complexité croissante et la spécificité des systèmes embarqués justifieront de plus en plus le besoin de structurer l'ensemble des activités de développement. Vérification, validation, conception et bien entendu sûreté de fonctionnement font partie intégrante d'un même processus. Nous cherchons tout d'abord à définir un formalisme de modélisation fonctionnelle et comportementale, support de la méthodologie, et en cohérence avec les spécificités des systèmes mécatroniques. En particulier, les aspects hybrides et temps réel doivent pouvoir être représentés. Ensuite, sur le plan de la vérification et de la validation, nous proposons d'exploiter les méthodes formelles, telles que le model-checking, en complément des tests et des simulations habituellement utilisées dans l'industrie. Enfin nous attachons une importance centrale à la sûreté de fonctionnement. Afin de pallier aux insuffisances et aux limites des méthodes habituellement utilisées, nous proposons une approche basée sur la construction d'un graphe de Markov agrégé. L'originalité tient dans sa capacité de répondre à un problème de représentation et d'évaluation de la fiabilité des systèmes dynamiques hybrides. Les principales étapes consistent à découpler la dynamique du système et la dynamique du processus de défaillance grâce à la théorie des perturbations singulières, puis d'identifier et estimer les grandeurs du système influençant la dynamique des défaillances. Ces grandeurs sont évaluées par de simples simulations dans le but de pouvoir traiter des systèmes complexes. Ceux-ci sont alors intégrés dans le graphe agrégé The introduction of embedded electronic in car industry induced a technological revolution that will last for years. Embedded electronic systems are more and more complex and their features involve the adaptation and structuring of the whole design activities. Verification, validation, design, and of course safety analysis should be integrated in a same process. First, we identify a class of formalism able to represent the functional and behavioral aspects of the system, and suited for hybrid and real time features. This model is the support of the methodology. Then, we propose an exploitation of formal methods, such as model-checking, to validate and check properties of the model and complement usual methods like tests and simulations. Finally, we particularly emphasize the dependability aspects. A method, based on the construction of an aggregated Markov graph, is developed. The advantage of this approach is to be able to model and assess the reliability of a dynamic hybrid system. The main steps consist in spliting up the dynamic of the system and the dynamic of the failure process by the mean of the singular perturbation method. Then, we identify and we evaluate variables of the system which interact with the failure dynamic. Simulation is used to estimate these variables, because of its ability to handle complex systems. The variables are then integrated in the aggregated Markov graph

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Bukasa, Sébanjila Kevin. "Analyse de vulnérabilité des systèmes embarqués face aux attaques physiques." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S042/document.

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Abstract:

Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la sécurité des appareils mobiles. Pour cela, nous avons exploré les attaques physiques par perturbation (injection de fautes) ainsi que par observation, toutes deux basées sur les émissions électromagnétiques. Nous avons sélectionné deux types de cibles représentant deux catégories d'appareils mobiles. D'une part les microcontrôleurs qui équipent les appareils de type IoT. Et d'autre part les System-on-Chip (SoC) que l'on retrouve sur les smartphones. Nous nous sommes concentrés sur les puces conçue par ARM. Au travers d'attaques physiques nous avons voulu montrer qu'il était possible d'affecter la microarchitecture sur laquelle repose tout le fonctionnement de ces systèmes. Toutes les protections pouvant être mises en place par la suite au niveau logiciel, sont basées sur la microarchitecture et deviennent donc inopérantes lorsque l'on s'attaque à celle-ci. Pour les appareils de type IoT, nous avons mis en évidence la possibilité d'obtenir des informations ou un contrôle total de l'appareil à l'aide d'une injection de faute. Les injections de fautes sont dans ce cas les déclencheurs d'attaques logicielles et permettent d'outrepasser des protections logicielles. Pour les appareils de type smartphone, nous avons dans un premier temps été capable d'extraire des informations contenue à l'intérieur d'un SoC, à l'aide d'une écoute électromagnétique et de la caractérisation du comportement de celui-ci. Dans un deuxième temps, nous avons pu montrer qu'en cas de faute des comportements aléatoire peuvent se produire, tout en caractérisant ces comportements. Démontrant ainsi que sur des systèmes plus complexes, il est tout de même possible d'avoir recours à des attaques physiques. Enfin nous avons proposé des pistes d'améliorations en lien avec nos différentes constatations au cours de ces travaux During this thesis, we focused on the security of mobile devices. To do this, we explored physical attacks by perturbation (fault injections) as well as by observation, both based on electromagnetic emissions. We selected two types of targets representing two categories of mobile devices. On the one hand, the microcontrollers that equip IoT devices. And on the other hand the System-on-Chip (SoC) that can be found on smartphones. We focused on the chips designed by ARM. Through physical attacks we wanted to show that it was possible to affect the microarchitecture on which the entire functioning of these systems is based. All the protections that can be implemented later at the software level are based on the microarchitecture and therefore become ineffective when it is attacked. For IoT devices, we have highlighted the possibility of obtaining information or total control of the device by means of a fault injection. In this case, fault injections are used as software attack triggers. They also allow software protection to be bypassed. For smartphone devices, we were initially able to extract information contained within a SoC, using electromagnetic listening and characterization of its behavior. In a second step, we were able to show that in the event of a fault, random behaviours can occur, we characterized and proposed explanations for these behaviours. Demonstrating and on systems more advanced than IoT, it is still possible to use physical attacks. Finally, we proposed possible improvements in relation to our various findings during this work

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Delange, Julien. "Intégration de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement dans la construction d'intergiciels critiques." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00006301.

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Abstract:

Les systèmes embarqués critiques (utilisés dans le domaine avionique, militaire ou médical) doivent assurer une continuité de service et la sécurité des données qu'ils contiennent ou échangent. La garantie de ces exigences s'effectue au travers d'un processus de développement rigoureux qui s'attache à détecter et corriger toute erreur avant la mise en production du système. Toutefois, plusieurs exemples (explosion de la fusée Ariane 5, échec de la mission Mars Climate Orbiter} ont montré les limites de ces méthodes. De plus, l'augmentation des fonctionnalités fournies par ces systèmes complique la garantie de règles de sécurité et de sûreté. Ce travail de thèse propose une méthode de conception de systèmes critiques visant à faciliter le respect des politiques de sécurité et de sûreté dans la production de systèmes critiques. L'approche décrite au sein de ce manuscrit définit des règles de spécifications des systèmes sûrs et sécurisés qui sont utilisés au cours d'un cycle de développement qui (i) valide, (ii) implante et (iii) certifie automatiquement le système. La validation de l'architecture (i) assure la bonne constitution des spécifications et garantit leur faisabilité. L'implantation automatique (ii) génère le système à partir des spécifications validées, garantissant la bonne traduction des spécifications en code exécutable. L'aspect certification (iii) compare l'exécution du système avec ses spécifications et vérifie sa conformité avec les standards de certification inhérents aux systèmes critiques. Cette partie de notre approche assure que les systèmes implantés respectent les contraintes de sécurité et de sûreté décrites par l'utilisateur

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Domingues, Antonio. "Système embarqué multi-capteurs pour la détection d'obstacles routiers : développement du prototype et réglage automatique de la chaîne de traitements d'images." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2026.

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Ces travaux ont été effectués en collaboration avec la société MBDA et l'équipementier FAURECIA pour l'étude de nouvelles générations d'airbags. Positionné à l'avant d'un véhicule porteur, ce système permet d'évaluer la sévérité et les conditions cinématiques d'une collision inévitable. Le mémoire débute par un état de l'art sur les applications routières des systèmes de vision embarqués et le choix d'une solution multicapteurs. La deuxième et la troisième partie sont consacrées aux traitements des données images et télémétriques, et à la reconnaissance des obstacles les plus courants. La chaîne complète de traitement a été développée et intégrée dans une carte électronique. Les essais du véhicule test ont validé la solution proposée mais ont aussi établi ses limites lors de conditions de trafic et d'éclairage dégradées. Il convient donc d'adapter les paramètres de traitement en permanence pour garantir la robustesse de la détection des obstacles. Jusqu'à présent, la qualité des traitements était évaluée séparément pour chaque opérateur et le réglage proposé restait très empirique. Un réglage global de la chaîne de traitement est proposé dans la dernière partie. Il s'appuie sur une approche expérimentale, peu connue en vision, pour déduire un réglage initial après une évaluation de la qualité des traitements. Pour chaque image testée, un réglage itératif par la méthode du simplexe maximise le taux de recouvrement des contours pertinents dans un rectangle englobant. Ces résultats constituent une base d'apprentissage pour un perceptron multicouches dont la couche d'entrée est basée sur l'histogramme d'homogénéité de l'image des gradients. Ce réseau calcule ensuite de nouveaux paramètres proches des valeurs optimales du simplexe, rendant possible un réglage temps réel de la chaîne de traitement sur des circuits électroniques spécialisés.

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Bréjon, Jean-Baptiste. "Quantification de la sécurité des applications en présence d'attaques physiques et détection de chemins d'attaques." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS275.

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Abstract:

Les systèmes embarqués traitent et manipulent de plus en plus de données sensibles. La sécurité de ces systèmes est une préoccupation de premier ordre pour ceux qui les conçoivent. Les attaques en fautes visent à perturber l'exécution des programmes à travers la manipulation de grandeurs physiques dans l'environnement du système. Des contre-mesures logicielles sont déployées pour faire face à cette menace. Différentes analyses sont actuellement utilisées pour évaluer l'efficacité des contre-mesures une fois déployées mais elles sont peu ou pas automatisées, coûteuses et limitées quant à la couverture des comportements possibles et aux types de fautes analysables. Nous proposons une méthode d'analyse de robustesse de code binaire combinant des méthodes formelles et de l'exécution symbolique. L'analyse au niveau du code binaire permet non seulement de se placer après la compilation, qui peut altérer les contre-mesures, mais aussi de prendre en compte des éléments du code binaire invisibles à plus haut niveau. Les méthodes formelles, capables d'exhaustivité, permettent à l'analyse de considérer toutes les configurations des paramètres d'entrée. L'analyse est toutefois réalisée vis-à-vis d'un contexte symbolique, extrait par exécution symbolique, ce qui la circonscrit à des paramètres d'entrée réalistes et limite ainsi les faux positifs. Nous avons implémenté cette méthode dans un outil, nommé \texttt{RobustB}, automatisé depuis le code source. Nous proposons trois métriques permettant de synthétiser les résultats de l'analyse et d'aider le concepteur de contre-mesures à évaluer la sensibilité globale du code ainsi qu'au niveau de chaque instruction Embedded systems are processing and handling more and more sensitive data. The security of these systems is now a prime concern for those who designs them. Fault attacks are indented to disrupt the execution of programs through the manipulation of physical quantities in the system environment and enable an attacker to bypass security mechanisms or achieve privilege escalation. Software counter-measures are deployed to address this threat. Various analyses are now being used to assess the efficiency of the counter-measures once deployed but they are little or not automated, costly and limited in terms of code coverage of the possible behaviour and of faults types that can be analysed. We propose a method to analyse the robustness of binary code combining formal methods and symbolic execution. Performing the analysis at the binary positions the analysis after compilation which can affect the counter-measures and allows it to take into account information which is only visible at the binary level and which can be exploited to perform an attack. Formal methods are capable of exhaustiveness and thus allow the analysis to consider all possible configurations of inputs. The proposed analysis is nevertheless carried out with respect to a symbolic context, extracted by symbolic execution, which confines it to a realistic set of inputs and thus limits false positives. We have implemented this method in a tool called \texttt{RobustB}. It is automated from the source code. We propose three metrics synthesising the analysis results and helping the designer of counter-measures to assess the sensitivity of the code as a whole and at the granularity of an instruction

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Ouaarab, Salaheddine. "Protection du contenu des mémoires externes dans les systèmes embarqués, aspect matériel." Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0046/document.

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Ces dernières années, les systèmes informatiques (Cloud Computing, systèmes embarqués, etc.) sont devenus omniprésents. La plupart de ces systèmes utilisent des espaces de stockage (flash,RAM, etc.) non fiables ou non dignes de confiance pour stocker du code ou des données. La confidentialité et l’intégrité de ces données peuvent être menacées par des attaques matérielles (espionnage de bus de communication entre le composant de calcul et le composant de stockage) ou logicielles. Ces attaques peuvent ainsi révéler des informations sensibles à l’adversaire ou perturber le bon fonctionnement du système. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés, dans le contexte des systèmes embarqués, sur les attaques menaçant la confidentialité et l’intégrité des données qui transitent sur le bus de communication avec la mémoire ou qui sont stockées dans celle-ci.Plusieurs primitives de protection de confidentialité et d’intégrité ont déjà été proposées dans la littérature, et notamment les arbres de Merkle, une structure de données protégeant efficacement l’intégrité des données notamment contre les attaques par rejeu. Malheureusement,ces arbres ont un impact important sur les performances et sur l’empreinte mémoire du système.Dans cette thèse, nous proposons une solution basée sur des variantes d’arbres de Merkle (arbres creux) et un mécanisme de gestion adapté du cache afin de réduire grandement l’impact de la vérification d’intégrité d’un espace de stockage non fiable. Les performances de cette solution ont été évaluées théoriquement et à l’aide de simulations. De plus, une preuve est donnée de l’équivalence, du point de vue de la sécurité, avec les arbres de Merkle classiques.Enfin, cette solution a été implémentée dans le projet SecBus, une architecture matérielle et logicielle ayant pour objectif de garantir la confidentialité et l’intégrité du contenu des mémoires externes d’un système à base de microprocesseurs. Un prototype de cette architecture a été réalisé et les résultats de l’évaluation de ce dernier sont donnés During the past few years, computer systems (Cloud Computing, embedded systems...) have become ubiquitous. Most of these systems use unreliable or untrusted storage (flash, RAM...)to store code or data. The confidentiality and integrity of these data can be threaten by hardware (spying on the communication bus between the processing component and the storage component) or software attacks. These attacks can disclose sensitive information to the adversary or disturb the behavior of the system. In this thesis, in the context of embedded systems, we focused on the attacks that threaten the confidentiality and integrity of data that are transmittedover the memory bus or that are stored inside the memory. Several primitives used to protect the confidentiality and integrity of data have been proposed in the literature, including Merkle trees, a data structure that can protect the integrity of data including against replay attacks. However, these trees have a large impact on the performances and the memory footprint of the system. In this thesis, we propose a solution based on variants of Merkle trees (hollow trees) and a modified cache management mechanism to greatly reduce the impact of the verification of the integrity. The performances of this solution have been evaluated both theoretically and in practice using simulations. In addition, a proof a security equivalence with regular Merkle treesis given. Finally, this solution has been implemented in the SecBus architecture which aims at protecting the integrity and confidentiality of the content of external memories in an embedded system. A prototype of this architecture has been developed and the results of its evaluation are given

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Asselin, Eric. "Système de détection d'intrusion adapté au système de communication aéronautique ACARS." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0058.

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Abstract:

L’aviation civile moderne dépend de plus en plus sur l’interconnexion de tous les acteurs qu’il soit avionneur, équipementier, contrôleur aérien, pilote, membre d’équipage ou compagnie aérienne. Ces dernières années, de nombreux travaux ont été réalisés dans le but de proposer des méthodes pour simplifier la tache des pilotes, de mieux contrôler et optimiser l’espace aérien, de faciliter la gestion des vols par les compagnies aériennes et d’optimiser les taches de maintenance entre les vols. De plus, les compagnies aériennes cherchent non seulement a offrir a ses passagers, de plus en plus exigeants, des services de divertissements, de messagerie et de navigation sur le Web mais également des services de connexion a Internet pour leurs propres appareils. Cette omniprésence de connectivité dans le domaine aéronautique a ouvert la voie a un nouvel ensemble de cyber-menaces. L’industrie doit donc être en mesure de déployer des mécanismes de sécurité qui permettent d’offrir les mêmes garanties que la sûreté de fonctionnement tout en permettant de répondre aux nombreux besoins fonctionnels de tous les acteurs. Malgré tout, il existe peu de solutions permettant l’analyse et la détection d’intrusion sur les systèmes avioniques embarqués. La complexité des mises a jour sur de tel système rend difficile l’utilisation de mécanismes strictement a base de signatures alors il est souhaitable que des mécanismes plus "intelligents", a l’abri de l’évolution des menaces, puissent être développés et mis en place. Cette thèse s’inscrit dans une démarche de mise en place de mécanismes de sécurité pour les communications entre le sol et l’avion, et plus particulièrement un système de détection d’intrusion pour le système de communication aéronautique ACARS visant a protéger les fonctions Air Traffic Control (ATC) et Aeronautical Operational Control (AOC) embarquées dans l’avion. Fonde sur la détection d’anomalie, un premier modèle propose permet de discriminer les messages ACARS anormaux a l’aide d’une technique empruntée a la classification de texte, les n-grammes. Un second modèle propose, également fonde sur la détection d’anomalie, permet de modéliser, a l’aide des chaines de Markov, l’ensemble des messages échanges entre le bord et le sol durant un vol complet permettant de détecter des messages ne faisant pas partie d’une communication normale. Une dernière contribution consiste en une alternative a la courbe ROC pour évaluer les performances d’un système de détection d’intrusion lorsque le jeu de données disponible contient seulement des instances normales Modern civil aviation is increasingly dependent on the interconnection of all players, be it aircraft manufacturers, air traffic controllers, pilots, crew members or airlines. In recent years, much work has been done to propose methods to simplify the task of pilots, to better control and optimize airspace, to facilitate the management of flights by airlines and to optimize the maintenance tasks between flights. In addition, airlines are seeking not only to provide more demanding passengers with entertainment, messaging and web browsing services, but also Internet connection services for their own devices. This omnipresence of connectivity in the aeronautical field has paved the way for a new set of cyber threats. The industry must therefore be able to deploy security mechanisms inline with safety requirements while allowing the many functional needs of all actors. Despite this, there are few solutions for intrusion detection and analysis on avionics systems. The complexity of updates on such a system makes it difficult to use strictly signature-based mechanisms, so it is desirable that more "smart" mechanisms, threats evolution proof, be developed and deployed. This thesis is part of an approach to put in place security mechanisms for communications between the ground and the airplane, and more particularly an intrusion detection system for the aeronautical communication system ACARS to protect the Air Traffic Control (ATC) and Aeronautical Operational Control (AOC) functions. Based on anomaly detection technique, a first proposed model makes it possible to discriminate the abnormal ACARS messages using a technique borrowed from the text classification, n-grams. A second proposed model, also based on anomaly detection technique, allows to model a sequence of messages, using Markov chains, exchanged between the ground and the airplane during a flight, allowing to detect messages not taking part of a normal communication. The last contribution consists of an alternative to the ROC curve to evaluate the performance of an intrusion detection system when the available data set contains only normal instances

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Ouaarab, Salaheddine. "Protection du contenu des mémoires externes dans les systèmes embarqués, aspect matériel." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0046.

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Abstract:

Ces dernières années, les systèmes informatiques (Cloud Computing, systèmes embarqués, etc.) sont devenus omniprésents. La plupart de ces systèmes utilisent des espaces de stockage (flash,RAM, etc.) non fiables ou non dignes de confiance pour stocker du code ou des données. La confidentialité et l’intégrité de ces données peuvent être menacées par des attaques matérielles (espionnage de bus de communication entre le composant de calcul et le composant de stockage) ou logicielles. Ces attaques peuvent ainsi révéler des informations sensibles à l’adversaire ou perturber le bon fonctionnement du système. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés, dans le contexte des systèmes embarqués, sur les attaques menaçant la confidentialité et l’intégrité des données qui transitent sur le bus de communication avec la mémoire ou qui sont stockées dans celle-ci.Plusieurs primitives de protection de confidentialité et d’intégrité ont déjà été proposées dans la littérature, et notamment les arbres de Merkle, une structure de données protégeant efficacement l’intégrité des données notamment contre les attaques par rejeu. Malheureusement,ces arbres ont un impact important sur les performances et sur l’empreinte mémoire du système.Dans cette thèse, nous proposons une solution basée sur des variantes d’arbres de Merkle (arbres creux) et un mécanisme de gestion adapté du cache afin de réduire grandement l’impact de la vérification d’intégrité d’un espace de stockage non fiable. Les performances de cette solution ont été évaluées théoriquement et à l’aide de simulations. De plus, une preuve est donnée de l’équivalence, du point de vue de la sécurité, avec les arbres de Merkle classiques.Enfin, cette solution a été implémentée dans le projet SecBus, une architecture matérielle et logicielle ayant pour objectif de garantir la confidentialité et l’intégrité du contenu des mémoires externes d’un système à base de microprocesseurs. Un prototype de cette architecture a été réalisé et les résultats de l’évaluation de ce dernier sont donnés During the past few years, computer systems (Cloud Computing, embedded systems...) have become ubiquitous. Most of these systems use unreliable or untrusted storage (flash, RAM...)to store code or data. The confidentiality and integrity of these data can be threaten by hardware (spying on the communication bus between the processing component and the storage component) or software attacks. These attacks can disclose sensitive information to the adversary or disturb the behavior of the system. In this thesis, in the context of embedded systems, we focused on the attacks that threaten the confidentiality and integrity of data that are transmittedover the memory bus or that are stored inside the memory. Several primitives used to protect the confidentiality and integrity of data have been proposed in the literature, including Merkle trees, a data structure that can protect the integrity of data including against replay attacks. However, these trees have a large impact on the performances and the memory footprint of the system. In this thesis, we propose a solution based on variants of Merkle trees (hollow trees) and a modified cache management mechanism to greatly reduce the impact of the verification of the integrity. The performances of this solution have been evaluated both theoretically and in practice using simulations. In addition, a proof a security equivalence with regular Merkle treesis given. Finally, this solution has been implemented in the SecBus architecture which aims at protecting the integrity and confidentiality of the content of external memories in an embedded system. A prototype of this architecture has been developed and the results of its evaluation are given

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Elbaz, Reouven. "Mécanismes Matériels pour des TransfertsProcesseur Mémoire Sécurisés dans lesSystèmes Embarqués." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00142209.

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Abstract:

Les systèmes embarqués actuels (téléphone portable, assistant personnel...) ne sont pas considérés comme des hôtes de confiance car toute personne y ayant accès, sont des attaquants potentiels. Les données contenues dans ces systèmes peuvent être sensibles (données privées du propriétaire, mot de passe, code d'un logiciel...) et sont généralement échangées en clair entre le Système sur Puces (SoC – System on Chip) et la mémoire dans laquelle elles sont stockées. Le bus qui relie ces deux entités constitue donc un point faible : un attaquant peut observer ce bus et récupérer le contenu de la mémoire, ou bien a la possibilité d'insérer du code afin d'altérer le fonctionnement d'une application s'exécutant sur le système. Afin de prévenir ce type d'attaque, des mécanismes matériels doivent être mis en place afin d'assurer la confidentialité et l'intégrité des données. L'approche conventionnelle pour atteindre cet objectif est de concevoir un mécanisme matériel pour chaque service de sécurité (confidentialité et intégrité). Cette approche peut être implantée de manière sécurisée mais empêche toute parallélisation des calculs sous-jacents. Les travaux menés au cours de cette thèse ont dans un premier temps, consisté à faire une étude des techniques existantes permettant d'assurer la confidentialité et l'intégrité des données. Dans un deuxième temps, nous avons proposé deux mécanismes matériels destinés à la sécurisation des transactions entre un processeur et sa mémoire. Un moteur de chiffrement et de contrôle d'intégrité parallélisé, PE-ICE (Parallelized Encryption and Integrity Checking Engine) a été conçu. PE-ICE permet une parallélisation totale des opérations relatives à la sécurité aussi bien en écriture qu'en lecture de données en mémoire. Par ailleurs, une technique basée sur une structure d'arbre (PRV-Tree – PE-ICE protected Reference Values) comportant la même propriété de parallélisation totale, a été spécifiée afin de réduire le surcoût en mémoire interne impliqué par les mécanismes de sécurité

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Dumortier, Yann. "Perception monoculaire de l'environnement pour les systèmes de transport intelligents." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005607.

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Abstract:

L'évolution des transports, au cours des dernières décennies, témoigne d'une volonté continue de réduire les contraintes associées à la notion de déplacement. Dans ce but, une part importante des efforts engagés a pour objectif de raccourcir la durée des trajets, essentiellement grâce à l'amélioration des infrastructures et la diversification des modes de transport. La multiplicité modale, censée répondre aux différents besoins des usagers, n'a cependant pas suffi à stopper l'essor de l'automobile au sein des agglomérations. La voiture individuelle est ainsi progressivement devenue la principale source de nuisances et d'accidents urbains. Les solutions étudiées pour remédier à cette situation reposent principalement sur la responsabilité du facteur humain. Elles proposent donc essentiellement de remplacer l'automobile par des systèmes de transport autonomes. L'automatisation des véhicules, progressivement mise en place par la démocratisation des systèmes d'aide à la conduite (ADAS), nécessite le développement de modules de perception de l'environnement, qui analysent et traitent l'information acquise à partir d'un ou plusieurs capteurs. Avec l'explosion des capacités computationnelles des systèmes embarqués, la caméra est devenue l'un des capteurs les plus utilisés, tant pour la richesse de l'information contenue dans une séquence d'images, que pour son faible coût et son encombrement limité. Les travaux présentés dans ce document apportent une solution originale au problème de la perception visuelle pour la conduite automatisée, grâce à une approche monoculaire fondée sur l'étude de contraintes géométriques appliquées au mouvement image.

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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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Harb, Naim. "Dynamically and Partially Reconfigurable Embedded System Architecture for Automotive and Multimedia Applications." Valenciennes, 2011. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/1810c575-b28e-4817-a3be-f0527631eabd.

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Abstract:

Les processeurs programmables sont largement utilisés dans la réalisation des systèmes embarqués en raison leurs caractéristiques micro-architecturales intéressantes. Cependant, les délais de plus en plus courts de mise sur le marché et les coûts de conception élevés exigent un investissement coûteux. Pour surmonter ces problèmes, les concepteurs de systèmes embarqués s’appuient de plus en plus sur les circuits reconfigurables (ou FPGA pour Field Programmable Gate Arrays) en tant que plateformes spécifiques de conception. Néanmoins, ces FPGAs sont généralement relativement lents et consomment une quantité importante d’énergie électrique. Cependant, les récentes avancées dans les architectures FPGA, telle que la reconfiguration partiellement dynamique (ou DPR pour Dynamic Partial Reconfiguration), aident à combler ce fossé. La DPR permet à une partie du système embarqué d’être reconfigurée en cours de l’exécution de l’application. Ce qui permet d’avoir une meilleure adéquation entre les besoins des applications exécutées et l’architecture du système. Le travail de cette thèse vise à exploiter les caractéristiques de la DPR des récents FPGAs pour supporter des applications de sécurité routière (ou DAS pour Driver Assistant System) et des applications multimédias où nous avons sélectionné l’encodeur H. 264 comme exemple illustratif. Pour l’application DAS, un filtre hardware et reconfigurable dynamiquement a été conçu. Cette architecture ne provoque aucune surcharge de reconfiguration. En se basant sur l’analyse des caractéristiques (nombre, distance, vitesse, etc. ) autour du véhicule la meilleure architecture du filtre est déterminée. Concernant l’application H. 264, nous avons proposé une nouvelle architecture de l’unité de mesure d’estimation du mouvement (ou ME pour Motion Estimation). L’architecture proposée peut répondre rapidement et automatiquement à des contraintes spécifiques d’énergie et de qualité d’image Short time-to-market windows, high design and fabricationcosts, and fast changing standards of application-specificprocessors, make them a costly and risky investment for embedded system designers. To overcome these problems, embedded system designersare increasingly relying on Field Programmable Gate Arrays(FPGAs) as target design platforms. FPGAs are generally slower and consumemore power than application-specific integrated circuits(ASICs), and this can restrict their use to limited applicationdomains. However, recent advances in FPGA architectures,such as dynamic partial reconfiguration (DPR), are helpingbridge this gap. DPR reduces area and enables mutually exclusive subsystemsto share the same physical space on a chip. It also reducescomplexity, which usually results in faster circuits and lowerpower consumption. The work in this PhD targets first a Driver Assistant System (DAS) system based on a Multiple Target Tracking (MTT) algorithm as our automotive base system. We present a dynamically reconfigurable filtering hardwareblock for MTT applications in DAS. Our system shows thatthere will be no reconfiguration overhead because the systemwill still be functioning with the original configuration until thesystem reconfigures itself. The free reconfigurable regions canbe implemented as improvement blocks for other DAS systemfunctionalities. Two approaches were used to design the filtering block according to driving conditions. We then target another application on the basis of DPR, the H. 264 encoder as a multimedia system. Regarding the H. 264 multimedia system, we propose a reconfigurable H. 264 Motion Estimation (ME) unit whose architecture can be modified to meet specific energy and image quality constraints. By using DPR, we were able to support multiple configurations each with different levels of accuracy and energy consumption. Image accuracy levels were controlled via application demands, user demands or support demands

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Studnia, Ivan. "Détection d'intrusion pour des réseaux embarqués automobiles : une approche orientée langage." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0048/document.

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Abstract:

Les calculateurs embarqués dans les automobiles, ou ECU (Electronic Control Unit) sont responsables d’un nombre croissant de fonctionnalités au sein du véhicule. Pour pouvoir coordonner leurs actions, ces calculateurs s’échangent des données via des bus de communication et forment ainsi un véritable réseau embarqué. Si historiquement ce réseau pouvait être considéré comme un système fermé, l’apparition de nombreux moyens de communication dans les automobiles a ouvert ce réseau au monde extérieur et fait émerger de nombreuses problématiques de sécurité dans ce domaine.Nos travaux s’inscrivent dans une démarche de mise en place de moyens de sécurité-immunité dans les réseaux automobiles. La thématique de la sécurité-immunité dans l’automobile étant un sujet relativement récent, un effort particulier a été apporté à la définition du contexte. Ainsi, dans ce manuscrit, nous décrivons les menaces qui peuvent cibler ces systèmes embarqués, proposons une classification des scénarios d’attaques puis présentons les différents mécanismes de sécurité pouvant être appliqués aux systèmes embarqués d’une automobile.Ensuite, afin de compléter les mesures de sécurité préventives mises en place pour empêcher un attaquant de pénétrer au coeur du réseau embarqué, nous proposons dans cette thèse un système de détection d’intrusion pour les réseaux automobiles embarqués. Celui-ci, conçu à partir des spécifications du ou des systèmes à surveiller, intègre notamment des mécanismes permettant d’effectuer une corrélation des messages observés sur le réseau afin d’identifier des séquences de messages suspectes. Après avoir décrit formellement le fonctionnement de notre système de détection, nous présentons de premières expérimentations visant à valider notre méthode et à évaluer ses performances In today’s automobiles, embedded computers, or ECUs (Electronic Control Units) are responsible for an increasing number of features in a vehicle. In order to coordinate their actions, these computers are able to exchange data over communication buses, effectively constituting an embedded network. While this network could previously be considered a closed system, the addition of means of communication in automobiles has opened this network to the outside world, thus raising many security issues.Our research work focuses on these issues and aims at proposing efficient architectural security mechanisms for protecting embedded automotive networks. The security of embedded automotive systems being a relatively recent topic, we first put a strong focus on defining the context. For that purpose, we describe the threats that can target a car’s embedded systems, provide a classification of the possible attack scenarios and present a survey of protection mechanisms in embedded automotive networks.Then, in order to complement the preventive security means that aim at stopping an attacker from entering the embedded network, we introduce an Intrusion Detection System (IDS) fit for vehicular networks. Leveraging the high predictability of embedded automotive systems, we use language theory to elaborate a set of attack signatures derived from behavioral models of the automotive calculators in order to detect a malicious sequence of messages transiting through the internal network. After a formal description of our IDS, we present a first batch of experiments aimed at validating our approach and assessing its performances

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Gherbi, Elies. "Apprentissage automatique pour la détection d'intrusion dans les systèmes du transport intelligent." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASG037.

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Abstract:

De nombreuse avancée et innovations technologiques sont introduites dans le monde de l'automobile. Plusieurs domaines scientifiques et applicatifs contribuent à l'amélioration de ces avancées. L'une des dimensions importantes est la cybersécurité. Effectivement, les véhicules autonomes seront sujets aux cyberattaques et les cybers criminels pourraient pirater les systèmes d'exploitation des véhicules et perturber leur fonctionnement et mettre en danger la sûreté des passagers. Ainsi, la cybersécurité reste un obstacle à surmonter pour sécuriser les véhicules et permettre aux innovations technologiques dans le domaine des transports d'apporter des solutions aux problèmes de la société et éviter leur détournement à des fins malicieuses. En effet, la conception actuelle et future des véhicules autonomes implique de nombreuses interfaces de communication, la communication dans le véhicule entre les différents systèmes embarqués, les communications Vehicle-to-X (V2X) entre le véhicule et d'autres véhicules et structures connectés sur les routes. Plusieurs mécanismes de défense sont implémentés pour répondre aux normes de sécurité (antivirus, pare-feu, etc.), mais nous ne pouvons pas être sûrs que toutes les failles possibles sont couvertes, spécialement dans des systèmes complexes comme les voitures autonomes. Le système de détection d'intrusion a été introduit dans le monde IT pour évaluer l'état du réseau et détecter tous les comportements malveillants. Le monde l'IT a connu beaucoup plus d'expérience en termes de mécanisme de défense qui peut inspirer la cybersécurité des transports intelligent (voiture autonome), néanmoins, ces dernières requirent leurs propres besoins et contraintes liées à la sûreté et aussi à leur architecture system. L'état actuel de l'évolution des véhicules a été rendu possible grâce à des innovations successives dans de nombreux domaines industriels et de recherche. L'intelligence artificielle en fait partie, ses différentes techniques permettent d'apprendre et de mettre en oeuvre des tâches complexe tel que la conduite autonome. Cette thèse vise à développer un system intelligent de détection d'intrusion en utilisant l'apprentissage automatique dans un contexte automobile. L'objectif est d'évaluer l'impact de l'apprentissage automatique sur l'amélioration de la sécurité des véhicules futurs (autonomes). Notre objectif principal est la sécurité des communications entres les différents systèmes dans la voiture. Dans ce but, nous menons une enquête empirique pour déterminer les besoins sous-jacents et les contraintes qu'exigent les systèmes embarqués. Nous passons en revue la littérature d'apprentissage profond pour la détection d'anomalie, on note qu'il y a un manque d'étude personnalisée sur le système de détection d'intrusion de véhicule autonome utilisant l'apprentissage profond. Dans de telles applications, les données sont déséquilibrées : le taux d'exemples normal est beaucoup plus élevé que les exemples anormaux. L'émergence du réseau antagoniste (GAN) a récemment apporté de nouveaux algorithmes pour la détection des anomalies. Nous développons une approche antagoniste (adversarial) pour la détection des anomalies, basée sur un Encoding Adversarial Network (EAN). L'architecture future des réseaux embarqués dans les véhicules est composée de différents sous-systèmes. Chaque sous-système est responsable de services spécifiques qui assurent le fonctionnement autonome du véhicule. Pour des raisons fonctionnelles et de sécurité, les sous-systèmes sont isolés, formant une architecture de communication hiérarchiquesde l'ensemble du système. Dans cette thèse, nous concevons un IDS distribué qui s'adapte à l'architecture embarquée et à ses contraintes et réduit le taux de surcharge de communicationinduit par le traitement de l'IDS Despite all the different technological innovations and advances in the automotive field, autonomous vehicles are still in the testing phase. Many actors are working on several improvements in many domains to make autonomous cars the safest option. One of the important dimensions is cybersecurity. Autonomous vehicles will be prone to cyberattacks, and criminals might be motivated to hack into the vehicles' operating systems, steal essential passenger data, or disrupt its operation and jeopardize the passenger's safety. Thus, cybersecurity remains one of the biggest obstacles to overcome to ensure vehicles safety and the contribution that this technology can bring to society. Indeed, the actual and future design and implementation of Autonomous Vehicles imply many communication interfaces, In-vehicle communication of the embedded system, Vehicle-to-X (V2X) communications between the vehicle and other connected vehicles and structures on the roads. Even though the cybersecurity aspect is incorporated by design, meaning that the system needs to satisfy security standards (anti-virus, firewall, etc.), we cannot ensure that all possible breaches are covered. The Intrusion Detection System (IDS) has been introduced in the IT world to assess the state of the network and detect if a violation occurs. Many experiences and the history of IT have inspired the cybersecurity for autonomous vehicles. Nevertheless, autonomous vehicles exhibit their own needs and constraints. The current state of vehicles evolution has been made possible through successive innovations in many industrial and research fields. Artificial Intelligence (AI) is one of them. It enables learning and implementing the most fundamental self-driving tasks. This thesis aims to develop an intelligent invehicle Intrusion detection system (IDS) using machine learning (ml) from an automotive perspective, to assess and evaluate the impact of machine learning on enhancing the security of future vehicle intrusion detection system that fits in-vehicle computational constraints. Future In-vehicle network architecture is composed of different subsystems formed of other ECUs (Electronic Controller Units). Each subsystem is vehicles. Our primary focus is on In-vehicle communication security. We conduct an empirical investigation to determine the underlying needs and constraints that in-vehicle systems require. First, we review the deep learning literature for anomaly detection and studies on autonomous vehicle intrusion detection systems using deep learning. We notice many works on in-vehicle intrusion detection systems, but not all of them consider the constraints of autonomous vehicle systems. We conduct an empirical investigation to determine the underlying needs and constraints that in-vehicle systems require. We review the deep learning literature for anomaly detection, and there is a lack of tailored study on autonomous vehicle intrusion detection systems using Deep Learning (DL). In such applications, the data is unbalanced: the rate of normal examples is much higher than the anomalous examples. The emergence of generative adversarial networks (GANs) has recently brought new algorithms for anomaly detection. We develop an adversarial approach for anomaly detection based on an Encoding adversarial network (EAN). Considering the behaviour and the lightweight nature of in-vehicle networks, we show that EAN remains robust to the increase of normal examples modalities, and only a sub-part of the neural network is used for the detection phase. Controller Area Network (CAN) is one of the mostused vehicle bus standards designed to allow microcontrollers and devices to communicate. We propose a Deep CAN intrusion detection system framework. We introduce a Multi-Variate Time Series representation for asynchronous CAN data. We show that this representation enhances the temporal modelling of deep learning architectures for anomaly detection

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Filipiak, Alicia. "Conception et analyse formelle de protocoles de sécurité, une application au vote électronique et au paiement mobile." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0039/document.

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Abstract:

Les “smart-devices” tels les smartphones, tablettes et même les montres ont été largement démocratisés au cours de la dernière décennie. Dans nos sociétés occidentales, on ne garde plus seulement son ordinateur personnel chez soi, on le transporte dans la poche arrière de son pantalon ou bien autour de son poignet. Ces outils ne sont d’ailleurs plus limités, en termes d’utilisation, à de la simple communication par SMS ou bien téléphone, on se fie à eux pour stocker nos photos et données personnelles, ces dernières parfois aussi critiques que des données de paiement bancaires, on gère nos contacts et finances, se connecte à notre boite mail ou un site marchand depuis eux. . . Des exemples récents nous fournissent d’ailleurs un aperçu des tâches de plus en plus complexes que l’on confie à ces outils : l’Estonie autorise l’utilisation de smartphones pour participer aux scrutins nationaux et en 2017, la société Transport for London a lancé sa propre application autorisant l’émulation d’une Oyster card et son rechargement pour emprunter son réseau de transports publics. Plus les services se complexifient, plus la confiance qui leur est accordée par les groupes industriels et les utilisateurs grandit. Nous nous intéressons ici aux protocoles cryptographiques qui définissent les échanges entre les outils et entités qui interviennent dans l’utilisation de tels services et aux garanties qu’ils proposent en termes de sécurité (authentification mutuelle des agent, intégrité des messages circulant, secret d’une valeur critique…). Moult exemples de la littérature et de la vie courante ont démontré que leur élaboration était hautement vulnérable à des erreurs de design. Heureusement, des années de recherches nous ont fournis des outils pour rendre cette tâche plus fiable, les méthodes formelles font partie de ceux-là. Il est possible de modeler un protocole cryptographique comme un processus abstrait qui manipule des données et primitives cryptographiques elles aussi modélisées comme des termes et fonctions abstraites. On met le protocole à l’épreuve face à un attaquant actif et on peut spécifier mathématiquement les propriétés de sécurité qu’il est censé garantir. Ces preuves de sécurité peuvent être automatisées grâce à des outils tels que ProVerif ou bien Tamarin. L’une des grandes difficultés lorsque l’on cherche à concevoir et prouver formellement la sécurité d’un protocole de niveau industriel réside dans le fait que ce genre de protocole est généralement très long et doit satisfaire des propriétés de sécurité plus complexes que certains protocoles universitaires. Au cours de cette thèse, nous avons souhaité étudier deux cas d’usage : le vote électronique et le paiement mobile. Dans les deux cas, nous avons conçu et prouvé la sécurité d’un protocole répondant aux problématiques spécifiques à chacun des cas d’usage. Dans le cadre du vote électronique, nous proposons le protocole Belenios VS, une variante de Belenios RF. Nous définissons l’écosystème dans lequel le protocole est exécuté et prouvons sa sécurité grâce à ProVerif. Belenios VS garantit la confidentialité du vote et le fait qu’un utilisateur puisse vérifier que son vote a bien fait parti du résultat final de l’élection, tout cela même si l’outil utilisé par le votant est sous le contrôle d’un attaquant. Dans le cadre du paiement, nous avons proposé la première spécification ouverte de bout en bout d’une application de paiement mobile. Sa conception a pris en compte le fait qu’elle devait pouvoir s’adapter à l’écosystème de paiement déjà existant pour être largement déployable et que les coûts de gestion, de développement et de maintenance de la sécurité devait être optimisés The last decade has seen the massive democratization of smart devices such as phones, tablets, even watches. In the wealthiest societies of the world, not only do people have their personal computer at home, they now carry one in their pocket or around their wrist on a day to day basis. And those devices are no more used simply for communication through messaging or phone calls, they are now used to store personal photos or critical payment data, manage contacts and finances, connect to an e-mail box or a merchant website... Recent examples call for more complex tasks we ask to such devices: Estonia voting policy allows the use of smart ID cards and smartphones to participate to national elections. In 2017, Transport for London launched the TfL Oyster app to allow tube users to top up and manage their Oyster card from their smartphone. As services grow with more complexity, so do the trust users and businesses put in them. We focus our interest into cryptographic protocols which define the exchanges between devices and entities so that such interaction ensure some security guarantees such as authentication, integrity of messages, secrecy… Their design is known to be an error prone task. Thankfully, years of research gave us some tools to improve the design of security protocols, among them are the formal methods: we can model a cryptographic protocol as an abstract process that manipulates data and cryptographic function, also modeled as abstract terms and functions. The protocol is tested against an active adversary and the guarantees we would like a protocol to satisfy are modeled as security properties. The security of the protocol can then be mathematically proven. Such proofs can be automated with tools like ProVerif or Tamarin. One of the big challenge when it comes to designing and formally proving the security an “industrial- level” protocol lies in the fact that such protocols are usually heavier than academic protocols and that they aim at more complex security properties than the classical ones. With this thesis, we wanted to focus on two use cases: electronic voting and mobile payment. We designed two protocols, one for each respective use case and proved their security using automated prover tools. The first one, Belenios VS, is a variant of an existing voting scheme, Belenios RF. It specifies a voting ecosystem allowing a user to cast a ballot from a voting sheet by flashing a code. The protocol’s security has been proven using the ProVerif tool. It guarantees that the vote confidentiality cannot be broken and that the user is capable of verifying their vote is part of the final result by performing a simple task that requires no technical skills all of this even if the user’s device is compromised – by a malware for instance. The second protocol is a payment one that has been conceived in order to be fully scalable with the existing payment ecosystem while improving the security management and cost on the smartphone. Its security has been proven using the Tamarin prover and holds even if the user’s device is under an attacker’s control

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Cotret, Pascal. "Protection des architectures hétérogènes multiprocesseurs dans les systèmes embarqués : Une approche décentralisée basée sur des pare-feux matériels." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00789541.

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Abstract:

Les systèmes embarqués sont présents dans de nombreux domaines et font même partie de notre quotidien à travers les smartphones ou l'électronique embarquée dans les voitures par exemple. Ces systèmes manipulent des données sensibles (codes de carte bleue, informations techniques sur le système hôte. . . ) qui doivent être protégées contre les attaques extérieures d'autant plus que ces données sont transmises sur un canal de communication sur lequel l'attaquant peut se greffer pour extraire des données ou injecter du code malveillant. Le fait que ces systèmes contiennent de plus en plus de composants dans une seule et même puce augmente le nombre de failles qui peuvent être exploitées pour provoquer des attaques. Les travaux menés dans cemanuscrit s'attachent à proposer une méthode de sécurisation des communications et des mémoires dans une architecture multiprocesseur embarquée dans un composant reconfigurable FPGA par l'implantation de mécanismes matériels qui proposent des fonctions de surveillance et de cryptographie afin de protéger le système contre un modèle de menaces prédéfini tout en minimisant l'impact en latence pour éviter de perturber le trafic des données dans le système. Afin de répondre au mieux aux tentatives d'attaques, le protocole demise à jour est également défini. Après une analyse des résultats obtenus par différentes implémentations, deux extensions sont proposées : un flot de sécurité complet dédié à la mise en route et la maintenance d'un système multiprocesseur sur FPGA ainsi qu'une amélioration des techniques de détection afin de prendre en compte des paramètres logiciels dans les applications multi-tâches.

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Idrissa, Abdourhamane. "Traçabilité sécurisée embarquée : authentification autonome d'objets et de systèmes embarqués." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961384.

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Abstract:

L'authentification homme-machine est une problématique largement développée pour les télécommunications. Une authentification dans le sens "machine-homme" permettra d'assurer l'utilisateur humain assermenté du fonctionnement intègre d'une machine lors, par exemple, d'une session de vote électronique ou d'une vérification d'objet en traçabilité sécurisée. Cette thèse se focalise sur la traçabilité sécurisée sans accès (systématique) à un canal de communication. Nous décrivons différentes techniques d'authentification de produits manufacturés en nous concentrant sur une méthode de caractérisation de motifs imprimés. Pour effectivement authentifier un objet, nous montrons qu'un agent vérifieur doit s'assurer de l'intégrité du tiers et du système électronique utilisée pour la vérification. Cependant l'authenticité du système électronique lui-même reste à vérifier. La question que nous adressons alors est la suivante : comment un être humain peut-il se convaincre de l'intégrité et de l'authenticité d'un système embarqué dans un mode hors ligne ? Nous définissons deux familles de solutions. Dans la première, l'utilisateur fait appel, pour les calculs, à un dispositif auxiliaire tandis que dans la seconde l'utilisateur ne fait usage que d'un papier et d'un crayon. Pour chacune des deux familles, nous proposons un protocole d'authentification d'un système embarqué dont la puce, typiquement un FPGA ou un microcontrôleur, dépend de la configuration ou de la programmation d'une mémoire RAM

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Bouteldja, Mohamed. "Modélisation des interactions dynamiques poids lourds / infrastructures pour la sécurité et les alertes." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2005. http://www.theses.fr/2005VERS0043.

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Chaudemar, Jean-Charles. "Étude des architectures de sécurité de systèmes autonomes : formalisation et évaluation en Event B." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0003/document.

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Abstract:

La recherche de la sûreté de fonctionnement des systèmes complexes impose une démarche de conception rigoureuse. Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre la modélisation formelle des systèmes de contrôle autonomes tolérants aux fautes. Le premier objectif a été de proposer une formalisation d’une architecture générique en couches fonctionnelles qui couvre toutes les activités essentielles du système de contrôle et qui intègre des mécanismes de sécurité. Le second objectif a été de fournir une méthode et des outils pour évaluer qualitativement les exigences de sécurité. Le cadre formel de modélisation et d’évaluation repose sur le formalisme Event-B. La modélisation Event-B proposée tire son originalité d’une prise en compte par raffinements successifs des échanges et des relations entre les couches de l’architecture étudiée. Par ailleurs, les exigences de sécurité sont spécifiées à l’aide d’invariants et de théorèmes. Le respect de ces exigences dépend de propriétés intrinsèques au système décrites sous forme d’axiomes. Les preuves que le principe d’architecture proposé satisfait bien les exigences de sécurité attendue ont été réalisées avec les outils de preuve de la plateforme Rodin. L’ensemble des propriétés fonctionnelles et des propriétés relatives aux mécanismes de tolérance aux fautes, ainsi modélisées en Event-B, renforce la pertinence de la modélisation adoptée pour une analyse de sécurité. Cette approche est par la suite mise en œuvre sur un cas d’étude d’un drone ONERA The study of complex system safety requires a rigorous design process. The context of this work is the formal modeling of fault tolerant autonomous control systems. The first objective has been to provide a formal specification of a generic layered architecture that covers all the main activities of control system and implement safety mechanisms. The second objective has been to provide tools and a method to qualitatively assess safety requirements. The formal framework of modeling and assessment relies on Event-B formalism. The proposed Event-B modeling is original because it takes into account exchanges and relations betweenarchitecture layers by means of refinement. Safety requirements are first specified with invariants and theorems. The meeting of these requirements depends on intrinsic properties described with axioms. The proofs that the concept of the proposed architecture meets the specified safety requirements were discharged with the proof tools of the Rodin platform. All the functional properties and the properties relating to fault tolerant mechanisms improve the relevance of the adopted Event-B modeling for safety analysis. Then, this approach isimplemented on a study case of ONERA UAV

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Sahli, Nabil. "Contribution au problème de la sécurité sémantique des systèmes : approche basée sur l'ingénierie dirigée par les modèles." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0699.

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Abstract:

Les infrastructures industrielles critiques seront dotées de plusieurs équipements embarqués intelligents. Elles exploitent des systèmes complexes, embarqués, intelligents et sémantiques pour leurs fonctionnements, en local et à distance, dans un contexte de développement, de villes intelligentes et du web des objets. Elles emploient, de plus en plus de systèmes «contrôle/commande», pour la surveillance des plateformes industrielles critiques, en temps réel. Les infrastructures critiques seront de plus en plus communicantes dans le cadre des échanges des alarmes et la mise en place de marchés euro-méditerranéens de l’électricité et davantage plus vulnérables. La cybernétique des plateformes critiques se développe, de jour en jour, essentiellement avec l’usage de systèmes complexes embarqués intelligents sémantiques, des services web, des ontologies,..etc. Ils sont tous embarqués sur les instruments intelligents, composant les systèmes sémantiques. Des réseaux de télécommunication intelligents, filaire et sans fil, dit hybrides, se développent. Ils représentent un grand challenge, pour la sécurité des systèmes communicants futurs. Dans un contexte de développement du web, des objets et des villes intelligentes, nos travaux de recherche visent à renforcer les bases de la sécurité et de la cybernétique sémantique, pour les systèmes communicants. Dans notre solution globale, en matière de sécurité sémantique, des infrastructures critiques, nous avons proposé plusieurs sous-solutions, tels que des méta-modèles et des modèles, ainsi qu’une stratégie de sécurité de bout en bout, avec un fonctionnement sur un réseau Cloud global, hybride et sécurisé Critical, modern, current, and even future industrial infrastructures will be equipped with several intelligent embedded equipment. They exploit complex, embedded, intelligent and semantic systems for their operations, locally and remotely, in a context of development, smart cities and the web of things. They are using more and more SCADA and DCS control systems to monitor critical industrial platforms in real time. Critical infrastructures will be more and more communicating in the framework of the exchanges of allarmes and the establishment of Euro-Mediterranean markets of the életcricité and also more and more vulnerable, to classic and even semantic attacks, to viruses, to Trojan horses. The cybernetics of critical platforms is growing, day by day, mainly with the use of complex embedded intelligent semantic systems, web services, ontologies, and format files (XML, OWL, RDF, etc.). They are all embedded in intelligent instruments, making up semantic SCADA systems. Intelligent telecommunication networks, wired and wireless, called hybrids, are developing. They represent a great challenge for the security of future communicating systems. In a context of development of the web of things and smart cities, our research aims to strengthen the bases of security and semantic cybernetics, for communicating systems. In our global solution for semantic security, critical infrastructures, we have proposed several sub-solutions, such as metamodels and models, as well as an end-to-end security strategy, with operation on a global cloud network, hybrid and secure

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Khlif, Manel. "Analyse de diagnosticabilité d'architecture de fonctions embarquées - Application aux architectures automobiles." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801608.

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Abstract:

Un système embarqué peut être défini comme un système électronique et informatique autonome, dédié à une tâche bien définie et soumis à des contraintes. Les défaillances des systèmes embarqués sont de plus en plus difficiles à prévoir, comprendre et réparer. Des travaux sur la sûreté de fonctionnement ont mis au point les techniques de vérification et des recommandations de conception pour maîtriser les risques. En même temps d'autres travaux ont entrepris d'améliorer la fiabilité de ces systèmes en rénovant les méthodologies de conception. Les méthodes de diagnostic, à leur tour, ont évolué afin d'améliorer la tolérance des systèmes embarqués aux pannes et leur capacité à s'auto-diagnostiquer. Ainsi, le domaine de l'analyse de la " diagnosticabilité " a vu le jour. Aujourd'hui, le concepteur d'un système doit s'assurer que celui-ci est diagnosticable, c'est-àdire que les fautes qui peuvent y apparaitre sont identifiables, avant de construire ou fabriquer le système. Les méthodes d'analyse de la diagnosticabilité se focalisent sur ce que nous appelons " la diagnosticabilité fonctionnelle " où l'architecture matérielle du système n'était pas directement considérée. Cette thèse contribue à l'analyse de l'impact de l'interaction des fonctions-architecture sur la diagnosticabilité d'un système embarqué. L'approche que nous avons conçue est intégrable dans le cycle de conception des systèmes embarqués ; elle commence par l'analyse de la diagnosticabilité des systèmes à événements discrets (telle qu'elle est présentée dans la littérature). Notre méthode, exige ensuite la vérification d'un ensemble de propriétés que nous avons définies et appelées " propriétés de la diagnosticabilité fonctionnelle-architecturale ". La vérification des propriétés s'effectue en deux étapes : la première étape est la vérification de la description de l'architecture (réalisée en AADL) et la deuxième étape est la vérification de l'interaction fonctions-architecture (réalisée en SystemC-Simulink). Pour l'analyse de l'interaction des fonctions avec l'architecture, réalisée en SystemC-Simulink, nous avons développé un prototype d'outil COSITA basé sur l'analyse des traces de la co-simulation du co-modèle. Nous avons comparé les résultats de l'analyse des traces de co-simulation avec des résultats que nous avons obtenus suite à une émulation sur une plateforme physique automobile dans le laboratoire Heudiasyc. Finalement, nous avons mis au point à travers cette thèse une méthodologie originale d'analyse de la diagnosticabilité qui prend en considération les contraintes de l'architecture matérielle du système.

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Chikhi, Fouzi. "Système prédictif et préventif d'aide à la conduite." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2006. http://www.theses.fr/2006VERS0044.

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Abstract:

Notre travail de thèse porte sur les systèmes d'assistance aux conducteurs. Dans l'objectif d'accroître la sécurité, nous proposons au conducteur un apport d'une connaissance anticipée de la route par un système de cartographie embarqué mais aussi de modèles de prédiction de la dynamique véhicule pour l'anticipation d'une situation de danger. Le système d'aide à la conduite est basé sur l'évaluation en temps réel de la situation dynamique du véhicule. L'introduction originale d'un véhicule virtuel (Avatar), projeté à l'avant du véhicule réel, permet en effet d'anticiper sur l'adéquation de l'état dynamique du véhicule par rapport à la route, en vue d'éviter les situations accidentogènes. L'évaluation de l'adéquation de la dynamique du véhicule avec son environnement nécessite le développement de modèles de véhicules suffisamment réduits pour être utilisés en ligne (observateur, estimateur, calcul de critères). Nous avons analysé les situations de conduites et définis un ensemble de situations pertinentes, dont l'association permet de reproduire un itinéraire réel du véhicule. Pour cela nous avons développé un observateur multimodèle par modes glissants notamment pour l'estimation de l'adhérence et des attributs de la route. Le système présenté offre une aide active au conducteur, dans ce cadre, nous avons proposé une stratégie de commande pour la régulation du glissement dans le cas d'un freinage par système ABS. Le but est de maximiser le freinage en assurant un maximum d'adhérence, et donc de renforcer les actions du conducteur, dans les premières phases additives. En cas d'évolution de la criticité, le système prend totalement en charge le freinage en fixant la consigne (phase ultime supplétive) Our work of thesis concerns the systems of assistance to the drivers. In the objective to increase safety, we propose to the driver a contribution of an anticipated knowledge of the road by a system of cartography embarked but also of models of prediction of dynamics vehicle for the anticipation of a situation of danger. The system of assistance to driving is based on the evaluation in real time of the dynamic situation of the vehicle. The original introduction of a virtual vehicle (Avatar), projected in front of the real vehicle, indeed makes it possible to pre-empt the adequacy of the dynamic state of the vehicle compared to the road, in order to avoid the situations of accidents. The evaluation of the adequacy of the dynamics of the vehicle with its environment requires the development of models of vehicles sufficiently reduced to be used in line (observer, estimator, calculation of criteria). We thus analyzed the situations of conduits and defined a whole of relevant situations, whose association makes it possible to reproduce a real route of the vehicle. For that we developed an observer multimodèle by sliding modes in particular for the estimate of the adherence and the attributes of the road. The system presented offers an active help to the driver, within this framework of the assistance to braking, we proposed a strategy of order for the regulation of the slip in the case of a braking by system ABS. The goal is to maximize braking by ensuring a maximum of adherence, and thus to reinforce the actions of the driver, in the first additive phases (progressive actions of the RCC). In the event of evolution of criticality, the system takes completely charges braking of it by fixing the instruction

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Pintard, Ludovic. "From safety analysis to experimental validation by fault injection - Case of automotive embedded systems." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14459/1/Pintard.pdf.

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Abstract:

Due to the rising complexity of automotive Electric/Electronic embedded systems, Functional Safety becomes a main issue in the automotive industry. This issue has been formalized by the introduction of the ISO 26262 standard for functional safety in 2011. The challenges are, on the one hand to design safe systems based on a systematic verification and validation approach, and on the other hand, the fulfilment of the requirements of the ISO 26262 standard. Following ISO 26262 recommendations, our approach, based on fault injection, aims at verifying fault tolerance mechanisms and non-functional requirements at all steps of the development cycle, from early design phases down to implementation. Fault injection is a verification technique that has been investigated for a long time. However, the role of fault injection during design phase and its complementarities with the experimental validation of the target have not been explored. In this work, we investigate a fault injection continuum, from system design validation to experiments on implemented targets. The proposed approach considers the safety analyses as a starting point, with the identification of safety mechanisms and safety requirements, and goes down to the validation of the implementation of safety mechanisms through fault injection experiments. The whole approach is based on a key fault injection framework, called FARM (Fault, Activation, Readouts and Measures). We show that this approach can be integrated in the development process of the automotive embedded systems described in the ISO 26262 standard. Our approach is illustrated on an automotive case study: a Front-Light system.

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Muench, Marius. "Dynamic binary firmware analysis : challenges & solutions." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS265.

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Abstract:

Les systèmes embarqués sont un élément clé de la vie moderne. Par conséquent, le code fonctionnant sur ces systèmes, appelé "firmware", doit être soigneusement évalué et testé. L'analyse dynamique est un moyen courant d'évaluer la sécurité des firmwares, en particulier en l'absence de code source. Malheureusement, comparée à l'analyse et aux tests sur les ordinateurs de bureau, l'analyse dynamique des firmwares reste à la traîne. Dans cette thèse, nous identifions les principaux défis empêchant l’analyse dynamique et les techniques de test d’exploiter pleinement leur potentiel sur les firmware. Nous avons développé avatar2, un framework d'orchestration multi-cibles capable d'exécuter des firmware dans un émulateur à la fois de manière partielle et totale. À l’aide de ce framework, nous adaptons plusieurs techniques d’analyse dynamique pour pouvoir fonctionner avec succès sur des firmwares binaires. Notamment nous utilisons ses possibilités de script pour reproduire facilement une étude précédente. Nous montrons qu’elle permet d’enregistrer et de rejouer l’exécution d’un système embarqués et de mettre en œuvre des méthodes heuristiques pour une meilleure détection des pannes. En outre, la structure sert de base à une évaluation expérimentale des tests fuzz sur des systèmes intégrés et est utilisée dans un moteur d’exécution concolique évolutif pour les firmwares. Enfin, nous présentons Groundhogger, une nouvelle approche de décompression du micrologiciel des périphériques intégrés qui, contrairement à d’autres outils de décompression, utilise l’analyse dynamique Embedded systems are a key component of modern life and their security is of utmost importance. Hence, the code running on those systems, called "firmware", has to be carefully evaluated and tested to minimize the risks accompanying the ever-growing deployment of embedded systems. One common way to evaluate the security of firmware, especially in the absence of source code, is dynamic analysis. Unfortunately, compared to analysis and testing on desktop system, dynamic analysis for firmware is lacking behind. In this thesis, we identify the main challenges preventing dynamic analysis and testing techniques from reaching their full potential on firmware. Furthermore we point out that rehosting is a promising approach to tackle these problems and develop avatar2, a multi-target orchestration framework which is capable of running firmware in both fully, and partially emulated settings. Using this framework, we adapt several dynamic analysis techniques to successfully operate on binary firmware. In detail we use its scriptability to easily replicate a previous study, we demonstrate that it allows to record and replay the execution of an embedded system, and implement heuristics for better fault detection as run-time monitors. Additionally, the framework serves as building block for an experimental evaluation of fuzz testing on embedded systems, and is used as part in a scalable concolic execution engine for firmware. Last but not least, we present Groundhogger, a novel approach for unpacking embedded devices' firmware which, unlike other unpacking tools, uses dynamic analysis to create unpackers and evaluate it against three real world devices

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Razafindralambo, Tiana. "Security of micro-controllers : From smart cards to mobile devices." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0087/document.

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Abstract:

Afin de pouvoir profiter de services sécurisés, efficaces et rapides (ex: paiement mobile, agenda, télécommunications, vidéos, jeux, etc.), de nos jours nos téléphones embarquent trois différents microcontrôleurs. Du plus sécurisé vers le plus générique nous avons, la carte SIM qui n’est autre qu’une carte à puce sécurisé chargée de garder de manière sûr au sein de sa mémoire des données sensibles. Ensuite, nous avons le processeur à bande de base qui est le seul à pouvoir discuter avec la carte SIM, et s’occupe de se charger des fonctions radio du téléphone (ex: le réseau GSM/3G/4G/LTE). Et enfin, nous avons le processeur applicatif, qui se charge d’exécuter tous les autres programmes sur le téléphone. Ce qui rend ces microcontrôleurs plus particuliers, c’est le fait qu’ils sont chacun contrôlés par un système d’exploitation totalement indépendant. Néanmoins, chacun peut avoir son influence, direct ou indirect sur l’autre/les autres. La sécurité de ces trois plateformes dépendent non seulement de leur implémentations matérielles, mais aussi de l’implémentation logicielle de leur système d’exploitation. Cette thèse s’intéresse à la sécurité logicielle, et en partie, matérielle de ces trois plateformes, afin de comprendre dans quelle mesure, une carte à puce telle que la carte SIM, est-elle résistante aux attaques logicielles dans le contexte d’un environnement multi-applicatif offert par les appareils mobiles. Nous nous intéressons aussi, à la sécurité du processeur applicatif face à une famille particulière d’attaque qui exploite le mécanisme de mémoire cache. Nous partons alors de l’étude et de l’application en pratique des attaques logiques sur carte à puce. Après avoir étudié les différents moyens qui permettent d’atteindre la carte SIM dans un mobile et ainsi d’étudier la surface d’attaque, nous poursuivons vers une étude par rétro-conception de l’implémentation de l’interface logicielle qui communique directement avec la SIM au niveau du processeur de bande de base. Ceci afin de comprendre le fonctionnement de cette partie très peu documentée. Finalement, nous étudions les effets du mécanisme de cache sur l’exécution d’un programme dans un téléphone mobile. Enfin, nous avons commencé à étudier l’attaque de Bernstein, qui consiste à exploiter les variations de temps induits par différents mécanismes de cache, en mesurant le temps global de l’exécution d’une implémentation particulière de l’algorithme cryptographique AES (Advanced Encryption Standard). Plus particulièrement, par une mise en pratique, nous essayons de déterminer ce qui exacerbe ou non la réalisation de sa technique dans le contexte d’un téléphone mobile réel Nowadays, in order to provide secure, reliable and performant services (e.g: mobile payments, agenda, telecommunication, videos, games, etc.), smartphones embed three different micro-controllers. From the most secure to the most general purpose one, we have the SIM card which is a secure smart card that has to prevent anyone by any means to exfiltrate sensitive assets from its internal memories. Furthermore, we also have the baseband processor, which is the only one that directly talks with the SIM card. It essentially manages all the "phone" parts (e.g: GSM/3G/4G/LTE networks) inside a mobile device. Finally, we have the application processor which runs all the general user applications. What is interesting to note for those three micro-controllers is that they are controlled by different and independent operating systems. However, one may affect the behavior of the other(s). The security of these three platforms depend on their hardware and software implementations. This thesis is concerned with the security of these three microcontrollers that are managed by independent OSs within mobile devices. We particularly focused on understanding to what extent a smart card such as SIM cards can be resistant to software attacks in the context of a multi-application environment provided by mobile devices. We were also interested in a specific family of, so-called cache attacks, namely time-driven one, as this kind of technique essentially exploits the hardware implementation of the different cache memories and the mechanisms that enable to manage them. We decided to first study and experimentally perform so-called logical attacks on smart cards. In a second step, in order to understand the attack surface, we have studied the different means to reach the SIM card from both the baseband processor and the application processor. Then, by means of reverse engineering, we tried to understand how was implemented the SIM interface from the baseband side. Finally, we have studied the cache effects on the execution speed of a program on real mobile devices, and we experimentally studied Bernstein’s time-driven cache attack in order to understand what possible events/mechanisms exacerbate (or not) the achievement of the latter on an actual mobile device

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Varet, Antoine. "Conception, mise en oeuvre et évaluation d'un routeur embarqué pour l'avionique de nouvelle génération." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932283.

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Abstract:

Le contexte aéronautique a depuis plusieurs années mis en évidence le besoin croissant de technologies de sécurité permettant d'éviter des utilisations malveillantes des matériels ou services installés à bord des avions. La plupart des approches de sécurisation 'avion' se concentre sur des méthodes et techniques permettant de sécuriser les échanges au sein de l'avion. Elles sont cependant inadaptées à la sécurisation dans les cas d'interconnexion des réseaux avioniques avec le reste des réseaux de communication (réseau Internet par exemple). Le problème abordé dans ce travail de thèse vise donc à proposer une architecture de sécurité et de sûreté pour l'ensemble des communications aéronautiques et permettant une interconnexion sécurisée entre le monde 'avion' et le monde extérieur, en tenant compte de l'ensemble des critères de sécurité qui caractérisent les divers environnements traversés et considère dès le départ les divers principes de standardisation associés afin de garantir la pérennité scientifique et industrielle. La solution architecturale proposée dans ce travail de thèse repose principalement sur un composant central de routage, de filtrage et de sécurisation des flux de données aéronautiques. Le travail de conception et de développement de ce composant appelé Routeur Sécurisé de Nouvelle Génération (routeur SNG) a permis une validation expérimentale sur un système reproduisant un système embarqué.

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Corteggiani, Nassim. "Towards system-wide security analysis of embedded systems." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS285.

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Abstract:

Cette thèse se consacre à l'amélioration des techniques d'analyse dynamiques permettant la vérification de logiciels conçus pour des systèmes embarqués, couramment appelé micrologiciel. Au vu de l'augmentation significative de la connectivité des appareils électroniques, les préoccupations concernant leur sécurité s'intensifient. Les conséquences d'une faille de sécurité sur ces appareils peuvent impliquer des répercussions économiques non négligeables et des difficultés techniques importantes pour appliquer un correctif. C’est le cas notamment des amorceurs de code qui sont généralement stockés sur des mémoires mortes et intégrées dans les couches physiques qui constituent le microcontrôleur. Par conséquent, l’analyse de code source spécifique aux systèmes embarqués pendant la phase de production des micro-contrôleurs est cruciale. Cette thèse présente des techniques d'analyse afin de tester la sécurité de composants logiciel et matériel à l'échelle du système. En particulier, nous nous intéressons aux techniques de test basé sur l'émulation partielle dont nous améliorons les capacités avec trois nouvelles approches. Premièrement, Inception un outil d’analyse dynamique permettant d’appliquer des méthodes de tests exhaustifs (exécution symbolique) sur le code source de micrologiciel même lorsque ce dernier dépend de code plus bas niveau (exemple, code binaire ou assembleur). Deuxièmement, une sonde haute performance basé sur le protocol USB 3.0 afin de réduire la latence lors des communications entre l'outil d'analyse et le vrai matériel. Troisièmement, HardSnap une méthode permettant de générer des instantanés des périphériques matériel afin d'augmenter le contrôle et la visibilité lors de l'exécution symbolique. Cet outil permet de réaliser une exploration concurrente de plusieurs chemins d'exécution sans inconsistance This thesis is dedicated to the improvement of dynamic analysis techniques allowing the verification of software designed for embedded systems, commonly called firmware. It is clear that the increasing pervasiveness and connectivity of embedded devices significantly increase their exposure to attacks. The consequences of a security issue can be dramatic not least in the economical field, but on the technical stage as well. Especially because of the difficulty to patch some devices. For instance, offline devices or code stored in a mask rom which are read only memory programmed during the chip fabrication. For all these reasons, it is important to thoughtfully test firmware program before the manufacturing process. This thesis presents analysis methods for system-wide testing of security and hardware components. In particular, we propose three impvrovements for partial emulation. First, Inception a dynamic analysis tool to test the security of firmware programs even when mixing different level of semantic (e.g., C/C++ mixed with assembly). Second, Steroids a high performance USB 3.0 probe that aims at minimizing the latency between the analyzer and the real device. Finally, HardSnap a hardware snapshotting method that offers higher visibility and control over the hardware peripherals. It enables testing concurently different execution paths without corrupting the hardware peripherals state

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Beyrouthy, Taha. "Logique programmable asynchrone pour systèmes embarqués sécurisés." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0137.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la spécification, la conception et la validation d’un FPGA embarqué pour des applications sensibles nécessitant un haut niveau de sécurité. En effet, les FPGA ordinaires présentent de nombreuses failles vis-à-vis de la sécurité : - Ils ne sont pas prévus pour supporter des styles de circuits logiques alternatifs, tels que les circuits asynchrones, qui ont fait leur preuve dans le domaine de la sécurité pour la conception de cryptoprocesseurs par exemple. - Ils ne permettent pas de maîtriser complètement l’implémentation d’un circuit, notamment au niveau du placement et du routage. - Ils ne sont pas protégés contre les attaques par canaux cachés tels que les DPA (Differential Power Analysis) ou les DFA (Differential Fault Attack). Afin de lever ces obstacles technologiques, les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse ont permis de proposer une architecture alternative pour supporter la programmation de différents styles de circuits asynchrones, de disposer d’un système de programmation du FPGA sécurisé (contre d’éventuelles attaques) et d’une conception garantissant un haut niveau de protection vis-à-vis des attaques citées ci-dessus. Enfin, une validation matérielle a complété l’étude et a permis d’appréhender la qualité des modèles développés au cours de cette thèse This thesis focuses on the design and the validation of an embedded FPGA dedicated to critical applications which require a high level of security and confidentiality. Nowadays FPGAs exhibit many weaknesses toward security: 1- They are not intended to efficiently support alternative styles of circuits such as asynchronous circuits. 2- The place and route flow is not completely manageable by the user in order to target our security goal. 3- They are not protected against side channel attacks such as DP A, EMA or DF A. Ln order to overcome these technological problems, the work presented in this thesis proposes an architecture that supports the programming of different styles of asynchronous circuits. Ln addition, it presents a secure programming system and a design that ensurcs a high-Ievel of security against the attacks mentioned above. Finally, the circuit prototype has been evaluated in order to validate the relevance of the proposed solutions

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Selmane, Nidhal. "Attaques en fautes globales et locales sur les cryptoprocesseurs AES : mise en œuvre et contremesures." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00565881.

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Abstract:

Dans cette thèse, Nous présentons différents aspects d'attaques physiques sur les implémentations cryptographiques de l'algorithme de chiffrement AES, ainsi qu'une étude sur les contre-mesures possibles. La première méthode d'injection utilisée est basée sur la violation temps de setup. Nous avons démontré pour la première fois que cette méthode globale permet l'injection de fautes exploitables dans les circuits cryptographiques ASIC et FPGA . On a également réalisé une attaque locale sur un microprocesseur ATmega128 en utilisant un laser. Nous présentons aussi dans cette thèse, une nouvelle approche pour contré les attaque en fautes basé sur la résilience. La résilience n'impose aucune destruction des secrets dans le cas d'une attaque en faute. Dans une implémentation protégée par résilience, quand une faute est injecté avec succès mais n'a pas de conséquence dans le calcul, le circuit ne présente aucune réaction par contre si le circuit est protégé par un système de détection arrête automatiquement le calcul même si la faute n'a pas d'effet. Dans une implémentation résilience même si la faute est injectée lors du calcul l'attaquant ne peut pas exploiter le résultat a fin d'exécuter une attaque DFA. Plusieurs méthodes concrètes pour mettre en oeuvre la résilience pour les chiffrements symétriques sont proposées, parmi lesquelles un mode aléatoire de fonctionnement qui convient pour des cartes à puce a faible coût. Nous proposons d'utiliser les logiques DPL comme méthode de protection. Ces logiques protègent simultanément contre les attaques par observation et par perturbation, et sont moins coûteux que la détection basée sur les codes.

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Hamdane, Hedi. "Improvement of pedestrian safety : response of detection systems to real accident scenarios." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4091.

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Le contexte général de cette recherche concerne la sécurité active des piétons. De nombreux systèmes embarqués dans les véhicules sont actuellement développés afin de détecter un piéton sur la chaussée et d’éviter une collision soit par une manœuvre de freinage d’urgence soit par une manœuvre de déport. La plupart de ces systèmes d’aide à la conduite sont basés sur des systèmes de détection (caméras, radars, etc). Ils analysent la scène en temps réel, puis effectuent un traitement d’images dans le but d’identifier un potentiel danger. Or il apparaît difficile de déterminer la pertinence de ces systèmes en termes de sécurité routière. L’'objectif général de ce travail est ainsi d’estimer cette pertinence en confrontant les systèmes à de multiples configurations d’accidents réels. La méthodologie consiste à tester les systèmes de détection des piétons dans les configurations d’accidents reconstruits en les associant à la cinématique des véhicules. Le test de performance de ces systèmes a été alors réalisé en vérifiant leurs compatibilités au regard de la chronologie des accidents; i.e. vérifier la possibilité d’'évitement des accidents. À partir de ces reconstructions d’accidents réels, une analyse a été réalisée afin de dégager les enjeux au niveau spatio-temporelle qui influencent la sécurité primaire du piéton The scope of this research concerns pedestrian active safety. Several primary safety systems have been developed for vehicles in order to detect a pedestrian and to avoid an impact. These systems analyse the forward path of the vehicle through the processing of images from sensors. If a pedestrian is identified on the vehicle trajectory, these systems employ emergency braking and some systems may potentially employ emergency steering. Methods for assessing the effectiveness of these systems have been developed. But, it appears difficult to determine the relevance of these systems in terms of pedestrian protection. The general objective of this research was to test the response of these systems in many accident configurations.The methodology consisted of coupling the vehicle dynamic behaviour with a primary safety system in order to confront these systems to real accident configurations. The relevance of these systems is studied by verifying the feasibility of deploying an autonomous emergency manoeuvre during the timeline of the accident and according to the vehicle dynamic capabilities: i.e. verifying the possibilities in terms of crash avoidance. From these accident reconstructions and simulation, factors relevant to the primary safety of pedestrians were deduced

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Portolan, Michele. "Conception d'un système embarqué sûr et sécurisé." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0192.

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Abstract:

Cette thèse s'attache à définir une méthodologie globale permettant d'augmenter le niveau de sûreté et de sécurité face à des fautes logiques transitoires (naturelles ou intentionnelles) survenant dans un système intégré matériel/logiciel, de type carte à puce. Les résultats peuvent être appliqués à tout circuit construit autour d'un cœur de microprocesseur synthétisable et d'un ensemble de périphériques spécialisés. Les méthodes de protection portent simultanément, sur le matériel, le logiciel d'application et les couches d'interface (en particulier, le système d'exploitation). Les modifications sur des descriptions de haut niveau on été privilégiées pour leurs avantages en terme de généralité, configurabilité, portabilité et pérennité. L'approche vise un bon compromis entre niveau de robustesse atteint et coûts induits, aussi bien au niveau matériel qu'au niveau performances. Elle est appliquée et validée sur un système significatif, représentatif d'un système embarqué monoprocesseur This PhD researches a global methodology enabling to improve the dependability and security level against transient logic faults (natural or provoked) appearing inside a hardware/software integrated system, like for instance a smart cardo Results can be applied to all systems built around a synthesisable microprocessor core and a set of specialised peripherals. The protection methods operate simultaneously and in complementary manner on hardware, application software and interface layers (most noticeably, the operating system). High level modifications have been favoured for their advantages in terms of generality, configurability, portability and perpetuity. The proposed approach aims at achieving a good trade-off between robustness and overheads, from both hardware and performance point of views. It is applied on a significant system example, representative of an embedded monoprocessor system

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Dissertations / Theses on the topic 'Sécurité systèmes embarqués'

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