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1 - PROBLÉMATIQUE DE SÉCURITÉ DES DONNÉES ET DES SYSTÈMES EMBARQUÉS

2 - ATTAQUES DU LOGICIEL AU SYSTÈME

3 - ATTAQUES PHYSIQUES

4 - ATTAQUES LOGICIELLES ET MATÉRIELLES COUPLÉES

  • 4.1 - Couplage des attaques logicielles et physiques
  • 4.2 - Nécessité d’une défense en profondeur

5 - ENVIRONNEMENT D’EXÉCUTION DE CONFIANCE

6 - ARCHITECTURES DE SYSTÈMES SÉCURISÉS PROGRAMMABLES ET RECONFIGURABLES

7 - STRATÉGIES DE CONTREMESURES AUX ATTAQUES PHYSIQUES EXPLOITANT LES CANAUX CACHÉS (EN ANALYSE OU PAR INJECTION DE FAUTES)

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : H8280 v1

Environnement d’exécution de confiance
Sécurité des systèmes embarqués

Auteur(s) : Lilian BOSSUET

Relu et validé le 28 mai 2021

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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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ABSTRACT

Embedded systems security

Embedded systems are ubiquitous in our modern societies. They are complex because they combine advanced software features, highly heterogeneous integrated hardware resources such as systems-on-chip, and more and more often communication capabilities. Their design is tightly constrained to enable optimum integration in the host system (car, plane, household appliances, etc.). This article discusses the security of embedded systems, which are vulnerable to many software, hardware, and mixed threats. The main principles of software and physical attacks are presented to help the reader understand the main protection strategies.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

embedded system   |   hardware security   |   software security   |   attack   |   countermeasure

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h8280


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5. Environnement d’exécution de confiance

Afin de répondre aux attaques ciblant les couches du logiciel au système, présentées dans la section 2 de cet article, une solution est de séparer et d’isoler les applications qui nécessitent de la sécurité (gestion de mots de passe, réalisation de services cryptographiques, etc.) et les applications qui ne nécessitent pas de sécurité particulière. Pour ce faire, un environnement d’exécution de confiance peut être mis en œuvre comme cela est présenté dans cette partie.

5.1 TEE

Le concept d’environnement d’exécution de confiance (ou TEE pour Trusted Execution Environment) est normalisé par l’organisme GlobalPlatform, il s’agit de faire cohabiter deux environnements d’exécution dans un même système logiciel avec des propriétés différentes [H 5 385]. C’est un concept logiciel de sécurisation de l’exécution d’applications sensibles telles que le paiement bancaire à distance, la gestion des droits de propriété intellectuelle sur des contenus multimédias (ou DRM pour Digital Right Management), l’authentification d’utilisateurs, la sécurité du chargement du boot, etc. Pour cela, l’exécution des applications logicielles se fait dans deux mondes distincts : le monde non-sécurisé et le monde sécurisé. Dans le monde non-sécurisé, qui correspond à l’exécution « classique » d’une application logicielle dans un microprocesseur, un système d’exploitation (appelé ici REE pour Rich Execution Environment) se charge de l’exécution du code logiciel et de la gestion du système programmable. Lorsqu’il est nécessaire d’exécuter une application sensible, la REE va demander son exécution par la TEE via une interface de programmation...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (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).

  • (3) - THOMAS (O.) -   Advanced IC Reverse Engineering techniques in Depth Analysis of a Modern Smart Card.  -  Black Hat (2015) – https://www.texplained.com/video.

  • (4) - JOYE (M.), TUNSTALL (M.) -   Fault Analysis in Cryptography.  -  Springer (2012).

  • (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).

  • ...

1 Sites internet

Collection d’exemples de rétro-conception de circuits intégrés

http://www.siliconzoo.org

Agence Nationale pour la Sécurité des Systèmes d’Information – ANSSI

http://www.ssi.gouv.fr/

Solutions de sécurité françaises labellisées France Cybersecurity

https://www.francecybersecurity.fr/en/

HAUT DE PAGE

2 Événements

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...

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