Cross-Layer Fault Analysis for Microprocessor Architectures (CLAM)

Analyse multi-niveaux des fautes dans les architectures de processeurs Avec l'utilisation de plus en plus répandue des systèmes embarqués, les concepteurs matériels et les développeurs de logiciels accordent une attention croissante aux problèmes de sécurité afin de protéger ces dispositifs contre les menaces potentielles.Parmi ces menaces, les attaques physiques représentent un risque important, et les attaques par injection de fautes sont parmis les méthodes les plus puissantes dans ce cadre.Cependant, une mauvaise compréhension de l'impact causé par l'injection de fautes peut conduire à proposer des contre-mesures excessives ou insuffisantes pour ces dispositifs. Cela affecte négativement le rapport performance/coût et/ou la sécurité globale du dispositif.Pour relever ce défi, des modèles de fautes réalistes sont indispensables pour comprendre les effets de l'injection de fautes.Ces modèles jouent un rôle crucial dans l'analyse des vulnérabilités potentielles des codes logiciels et des blocs matériels, ce qui permet de protéger les systèmes numériques contre de telles attaques tout en assurant un surcoût maîtrisé.Cependant, se fier uniquement à des observations empiriques de microprocesseurs où des fautes sont injectées pose des défis lors de l'inférence des modèles de fautes, limitant ainsi notre compréhension des effets causés par ces fautes.Cette thèse présente des preuves expérimentales qui mettent en évidence les défis liés à la caractérisation et à la modélisation des effets de l'injection de fautes lorsqu'on considère un seul niveau d'abstraction du système.Pour relever cette limitation, une approche d'analyse multi-niveaux est introduite pour combler le fossé entre les études précédentes et permettre une meilleure compréhension des effets des fautes.De plus, cette thèse démontre la mise en œuvre réussie de cette méthodologie, aboutissant à l'inférence de nouveaux modèles de fautes, réalistes et précis, à la fois au niveau logiciel et matériel.De plus, l'applicabilité de ces modèles de fautes est mise en évidence pour différents programmes, cibles matérielles et techniques d'injection de fautes.Enfin, cette thèse illustre comment ces modèles de fautes peuvent être exploités pour effectuer une analyse de vulnérabilité de codes logiciels, permettant ainsi de développer des contre-mesures efficaces pour un coût maîtrisé.Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet CLAM en collaboration entre le laboratoire LCIS à Valence et le laboratoire TIMA à Grenoble.Cette thèse a été supervisée par Prof. Vincent Beroulle (LCIS) et co-supervisée par Dr. Paolo Maistri (TIMA), Dr. Brice Colombier (LabHC) et Dr. Christophe Deleuze (LCIS).