Gestion de la Sécurité pour le Cyber-Espace - Du Monitorage Intelligent à la Configuration Automatique

The Internet has become a great integration platform capable of efficiently interconnecting billions of entities, from simple sensors to large data centers. This platform provides access to multiple hardware and virtualized resources (servers, networking, storage, applications, connected objects) ranging from cloud computing to Internet-of-Things infrastructures. From these resources that may be hosted and distributed amongst different providers and tenants, the building and operation of complex and value-added networked systems is enabled. These systems arehowever exposed to a large variety of security attacks, that are also gaining in sophistication and coordination. In that context, the objective of my research work is to support security management for the cyberspace, with the elaboration of new monitoring and configuration solutionsfor these systems. A first axis of this work has focused on the investigation of smart monitoring methods capable to cope with low-resource networks. In particular, we have proposed a lightweight monitoring architecture for detecting security attacks in low-power and lossy net-works, by exploiting different features provided by a routing protocol specifically developed for them. A second axis has concerned the assessment and remediation of vulnerabilities that may occur when changes are operated on system configurations. Using standardized vulnerability descriptions, we have designed and implemented dedicated strategies for improving the coverage and efficiency of vulnerability assessment activities based on versioning and probabilistic techniques, and for preventing the occurrence of new configuration vulnerabilities during remediation operations. A third axis has been dedicated to the automated configuration of virtualized resources to support security management. In particular, we have introduced a software-defined security approach for configuring cloud infrastructures, and have analyzed to what extent programmability facilities can contribute to their protection at the earliest stage, through the dynamic generation of specialized system images that are characterized by low attack surfaces. Complementarily, we have worked on building and verification techniques for supporting the orchestration of security chains, that are composed of virtualized network functions, such as firewalls or intrusion detection systems. Finally, several research perspectives on security automation are pointed out with respect to ensemble methods, composite services and verified artificial intelligence.L’Internet est devenu une formidable plateforme d’intégration capable d’interconnecter efficacement des milliards d’entités, de simples capteurs à de grands centres de données. Cette plateforme fournit un accès à de multiples ressources physiques ou virtuelles, allant des infra-structures cloud à l’internet des objets. Il est possible de construire et d’opérer des systèmes complexes et à valeur ajoutée à partir de ces ressources, qui peuvent être déployées auprès de différents fournisseurs. Ces systèmes sont cependant exposés à une grande variété d’attaques qui sont de plus en plus sophistiquées. Dans ce contexte, l’objectif de mes travaux de recherche porte sur une meilleure gestion de la sécurité pour le cyberespace, avec l’élaboration de nouvelles solutions de monitorage et de configuration pour ces systèmes. Un premier axe de ce travail s’est focalisé sur l’investigation de méthodes de monitorage capables de répondre aux exigences de réseaux à faibles ressources. En particulier, nous avons proposé une architecture de surveillance adaptée à la détection d’attaques dans les réseaux à faible puissance et à fort taux de perte, en exploitant différentes fonctionnalités fournies par un protocole de routage spécifiquement développépour ceux-ci. Un second axe a ensuite concerné la détection et le traitement des vulnérabilités pouvant survenir lorsque des changements sont opérés sur la configuration de tels systèmes. En s’appuyant sur des bases de descriptions de vulnérabilités, nous avons conçu et mis en œuvre différentes stratégies permettant d’améliorer la couverture et l’efficacité des activités de détection des vulnérabilités, et de prévenir l’occurrence de nouvelles vulnérabilités lors des activités de traitement. Un troisième axe fut consacré à la configuration automatique de ressources virtuelles pour la gestion de la sécurité. En particulier, nous avons introduit une approche de programmabilité de la sécurité pour les infrastructures cloud, et avons analysé dans quelle mesure celle-ci contribue à une protection au plus tôt des ressources, à travers la génération dynamique d’images systèmes spécialisées ayant une faible surface d’attaques. De façon complémentaire, nous avonstravaillé sur des techniques de construction automatique et de vérification de chaînes de sécurité, qui sont composées de fonctions réseaux virtuelles telles que pare-feux ou systèmes de détection d’intrusion. Enfin, plusieurs perspectives de recherche relatives à la sécurité autonome sont mises en évidence concernant l’usage de méthodes ensemblistes, la composition de services, et la vérification de techniques d’intelligence artificielle