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RÉSUMÉ
Les systèmes embarqués sont omniprésents dans nos sociétés modernes. Ils sont complexes car ils regroupent des fonctionnalités logicielles pointues, des ressources matérielles intégrées très hétérogènes telles que les systèmes-sur-puce et de plus en plus souvent des capacités de communication. De plus leur conception est fortement contrainte pour permettre la meilleure intégration dans le système hôte (voiture, avion, électroménager, etc.). Cet article traite de la sécurité des systèmes embarqués qui font face à de nombreuses menaces logicielles, matérielles et mixtes. Il présente les grands principes des attaques logicielles et physiques pour permettre au lecteur d’appréhender les principales stratégies de protection.
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Lilian BOSSUET : Professeur des Universités - Laboratoire Hubert Curien, CNRS UMR5516, Université Jean Monnet, Saint-Etienne
INTRODUCTION
Les systèmes embarqués sont la clé de voûte de l’architecture technologique de nos sociétés modernes. Ils sont présents dans tous les aspects de la vie moderne. Du réveil au coucher (et même durant la nuit), ils nous accompagnent dans nos déplacements aux cœurs des véhicules ou dans les transports en commun, dans nos loisirs associés à des objets connectés, dans nos maisons où la domotique se généralise pour augmenter notre confort et limiter nos besoins énergétiques, dans nos actions de consommation via nos moyens de paiement et, bien entendu, dans toutes les facettes de nos activités professionnelles. Au-delà de l’individu, les systèmes embarqués sont ultra-présents dans l’industrie et son évolution (industrie 4.0), dans l’Internet des objets, dans la distribution énergétique, dans les moyens de défenses et de protection des nations. À l’énoncé de la place que prennent les systèmes embarqués dans nos sociétés, il est facile de comprendre à quel point leur sécurité est critique. Sont-ils pour autant protégés de toutes menaces ? Bien au contraire, excepté dans une certaine mesure les systèmes dont la sécurité est une contrainte par définition, par exemple les domaines d’applications militaires et bancaires, les systèmes embarqués sont très fortement menacés, non seulement par des attaques logicielles et sur les réseaux (comme tous systèmes informatiques), mais aussi par des attaques physiques ciblant leurs parties électroniques et microélectroniques.
Cet article présente les grandes stratégies d’attaques ciblant les systèmes embarqués, leurs parties logicielles et matérielles. Il présente aussi les grandes stratégies de défense et de protection. Les systèmes embarqués sont complexes car ils regroupent des fonctionnalités logicielles pointues, des ressources matérielles intégrées très hétérogènes telles que les systèmes-sur-puce et, de plus en plus souvent, des capacités de communication. Les protéger est un exercice délicat qui ne peut aboutir à une sécurité totale. Les concepteurs doivent aborder tous les niveaux de conception et apporter à chaque étape de la conception une réflexion et un soin tout particulier à la sécurité. Pour cela, ils doivent avoir conscience des menaces qui peuvent peser sur les systèmes embarqués qu’ils développent et avoir une idée des possibilités de protection, c’est ce que propose d’aborder cet article.
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- Version courante de oct. 2024 par Lilian BOSSUET
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7. Stratégies de contremesures aux attaques physiques exploitant les canaux cachés (en analyse ou par injection de fautes)
Comme nous l’avons vu précédemment, les parties matérielles des systèmes embarqués sont menacées par des attaques physiques exploitant de nombreux canaux cachés (consommation de puissance, rayonnement électromagnétique, émission photonique, etc.). Apporter des protections, ou autrement dit des contremesures, est un exercice délicat lorsqu’il s’agit de respecter conjointement des contraintes de conception (consommation de puissance et d’énergie, performance de calcul, débit, surface, etc.). Pour cela, il faut suivre une méthodologie de défense en profondeur comme nous l’avons présentée à la section 4.2 et tenter d’agir conjointement à différents niveaux, du niveau application (utilisation et gestion des ressources matérielles) au niveau physique le plus bas. Il existe de nombreuses stratégies de défense sans qu’aucune ne puisse apporter la garantie à 100 % d’une protection au concepteur. C’est l’utilisation simultanément de différentes contremesures à différents niveaux qui permet d’augmenter le niveau de protection.
Généralement, pour protéger un système matériel des attaques par canaux cachés (en analyse et par injection de fautes), il faut qu’aucune information disponible sur un canal caché ne soit en corrélation avec le résultat d’un calcul interne et il faut qu’aucune partie critique du système ne soit sensible à une variation de l’environnement et à des perturbations externes ciblées et potentiellement intenses. Bien entendu, même dans le cas d’un système très sécurisé comme une carte à puce, ces propriétés ne sont jamais totalement atteintes. Cependant, en déployant assez de moyens (et donc à un coût élevé), il est possible de rendre les attaques plus compliquées à réaliser ce qui permet de se mettre à l’abri d’un ensemble de menaces constituant le modèle de menaces...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BADRIGNANS (B.), DANGER (J.L.), FISCHER (V.), GOGNIAT (G.), TORRES (L.) (eds.) - Security Trends for FPGAS – From Secured to Secure Reconfigurable Systems. - Springer (2011).
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(2) - MAJERIC (F.) - Étude d’attaques matérielles et combinées sur les « System-on-Chip ». - Thèse de Doctorat de l’Université Jean Monnet de Saint-Etienne (2018).
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(3) - THOMAS (O.) - Advanced IC Reverse Engineering techniques in Depth Analysis of a Modern Smart Card. - Black Hat (2015) – https://www.texplained.com/video.
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(4) - JOYE (M.), TUNSTALL (M.) - Fault Analysis in Cryptography. - Springer (2012).
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(5) - COURBON (F.) - Rétro-conception matérielle partielle appliquée à l’injection ciblée de fautes laser et à la détection efficace de chevaux de Troie matériels. - Thèse de Doctorat de l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne (2015).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Collection d’exemples de rétro-conception de circuits intégrés
Agence Nationale pour la Sécurité des Systèmes d’Information – ANSSI
Solutions de sécurité françaises labellisées France Cybersecurity
https://www.francecybersecurity.fr/en/
HAUT DE PAGE
Conference on Cryptographic Hardware and Embedded Systems (CHES) https://ches.iacr.org/
IEEE International Symposium on hardware Oriented Security and Trust (HOST) http://www.hostsymposium.org/
International Workshop on cryptographic Architectures Embedded in Logic Devices (CryptArchi) https://labh-curien.univ-st-etienne.fr/cryptarchi/
International Workshop on Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE) https://cosade.telecom-paristech.fr/
Workshop on Pratical Hardware Innovations in Security Implementation and Characterization...
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