Security of consumer devices connected to the Internet : communication channel evaluation

Aujourd’hui, les équipements intégrant du logiciel et connectés à Internet sont de plus en plus nombreux et variés. Avec l’arrivée de l’“Internet des objets” et la tendance au “tout connecté”, de nombreux équipements de notre quotidien bénéficient maintenant d’une connexion à Internet : les Smart-TVs, les lecteurs DVD, les systèmes d’alarmes, les systèmes domotiques, jusqu’aux équipements facilitant l’hospitalisation à domicile de patients par exemple. Ces évolutions technologiques s’accompagnent malheureusement de problèmes de sécurité. L’utilisation massive du réseau Internet a facilité la propagation de logiciels malveillants, qui peuvent aujourd’hui cibler tout type d’équipement informatique et notamment les équipements connectés. Alors qu’il existe déjà des normes permettant d’évaluer la sécurité d’équipements informatiques industriels, leur application aux équipements grand public est encore limitée. La présence et la criticité des vulnérabilités qui peuvent affecter ces équipements sont encore mal connues car elles n’ont pas fait l’objet d’études approfondies. C’est précisément l’objectif de cette thèse, qui propose une méthode permettant de mener une analyse de vulnérabilités des équipements grand public connectés à Internet. Cette méthode est constituée de deux grandes phases : une phase d’analyse des risques suivie d’unephase d’expérimentations. L’analyse de sécurité d’un équipement, quelle qu’elle soit, nécessite une bonne connaissance de l’environnement de celui-ci. Afin de guider l’évaluateur dans cette tâche, nous proposons, dans une première phase, de nous fonder sur des méthodes d’analyse des risques existantes. Ces méthodes sont aujourd’hui bien éprouvées et permettent à l’évaluateur d’obtenir une vue globale des risques encourus par l’utilisation de l’équipement étudié. Ensuite, lors de la seconde phase de l’étude, l’évaluateur se concentre sur les risques les plus importants afin de montrer la faisabilité technique des scénarios menant aux risques considérés, à l’aide d’expérimentations. Étant donné le grand nombre et la diversité des connexions présentes sur les équipements connectés, il est important de mettre l’accent sur les scénarios d’attaque qui peuvent s’avérer riches, même si ces scénarios ont pour origine une vulnérabilité locale simple. Pour cette seconde phase, une méthode d’expérimentation est donc proposée pour étudier ces scénarios d’attaque, qui, de plus, ciblent des équipementsdont les spécifications ne sont pas forcément disponibles. Afin d’illustrer la méthode globale, cette thèse se fonde sur deux cas d’étude : les box ADSL et les téléviseurs connectés. Ces études ont été menées sur un panel d’équipements provenant des principaux fournisseurs d’accès à Internet et des principaux fabricants de téléviseurs, ce qui nous a permis de comparer les différents équipements présents sur le marché. Les vulnérabilités mises en évidence concernent en particulier les liens de communication (boucle locale pour les Box ADSL, interface DVB-T pour les Smarts TVs) reliant les équipements à leurs fournisseurs de service (FAI pour les Box ADSL, TV et VoD pour les Smart TVs). Ces liens de communication sont habituellement considérés de confiance et ne sont à notre connaissance pas ou peu étudiés jusqu’à présent. Cette thèse contribue ainsi à l’analyse de sécurité sur ces liens particuliers des équipements connectés et met en lumière des chemins d’attaque originaux.Enfin, cette thèse se termine par la présentation des différents mécanismes de protection existants afin d’empêcher l’introduction ou l’exploitation des failles de sécurité identifiées.Today, equipment embedding software and an Internet connection are more and more numerous and various. With the emergence of “the internet of things” and the trend to interconnect everything, many equipment used in our every day life are now connected to the internet: Smart-Tvs, DVD players, alarm and home automation systems, and even health assistance home devices, for example. Unfortunately, these technological evolutions also introduce new security threats. The massive use of internet facilitates the propagation of malware, capable of targeting any computer device, and more specifically any internet connected device. Although several methods allowing security analysis of industrial systems exist, their application to home devices is still limited. The existence and the criticality of potential vulnerabilities in these devices are not well-known, because they have not been thoroughly studied. This is precisely the objective of this thesis, which presents a method allowing to carry out a vulnerability analysis of internet connected home devices. This method is composed of two main phases: a risk analysis phasefollowed by an experimental phase. The security analysis of any type of equipement, requires a good knowledge ofits environment. In order to guide the evaluator in this task, we propose, as a first step, to rely on existing risk analysis methods. These methods are now mature, and allow the evaluator to obtain a global view of the risks incurred by the usage of anequipment. Then, during the second step of our method, the evaluator concentrates on the most important risks in order to demonstrate the technical feasibility of the scenarios leading to the considered risks, by carrying out several experiments.Considering the large amount and the diversity of I/Os on connected devices, it is important to focus on specifically rich attack scenarios, possibly depending on a simple local vulnerability. For this second step, an experimental method is proposedin order to study these attack scenarios, which, moreover, target equipement whose specifications are not necessarily available.In order to illustrate the entire method, this thesis presents two case studies: Integrated Access Devices and Smart-Tvs. These studies are carried out on a panel of devices from major internet service providers and TV manufacturers, allowing us to compare several devices available on the market. The vulnerabilities pointed out, mainly concern the communication means (local loop for the IAD, DVB-T interface for the smart-TVs) connecting these devices to their service providers (ISP for the IAD, TV and VoD for the smart-TVs). These communication links are usually considered safe, and have been, to our knowledge, seldom explored. Thisthesis thereby contributes to the security analysis of these particular communication means for connected devices and points out some original attack paths. Finally, this thesis ends by presenting different existing security mechanisms that can be used to avoid exploitation of the identified weaknesse