Sécurité par analyse comportementale de fonctions embarquées sur plateformes avioniques modulaires intégrées

Aujourd’hui, le transport aérien est l’un des modes de transport les plus sûrs pour lequel les risques d'incidents depuis les débuts de l'aviation ne cessent de diminuer. Ces dernières décennies ont vu les systèmes avioniques évoluer (connectivité, partage de ressources, COTS) afin d’améliorer l’expérience passager et réduire les coûts. Si ces évolutions sont maîtrisées d’un point de vue safety, elles induisent néanmoins de nouveaux vecteurs d’attaque d’un point de vue security. Au regard des attaques récentes sur des systèmes embarqués ou critiques, il devient primordial d’anticiper ce type de menace pour l'avionique. Récemment, plusieurs études ont vu le jour concernant la sécurité des systèmes avioniques. La plupart se concentrent sur les interfaces de l’aéronef (moyens de communication ou de mises à jour logicielles) ou sur la phase de développement (analyses de risques, tests de vulnérabilités). Quelques travaux proposent des mesures de défense en profondeur (durcissement d’OS, détection d’intrusion), notamment pour se protéger d’attaquants internes.Dans cette thèse, nous prenons l’hypothèse qu’une application malveillante s’est introduite sur un calculateur avionique. Plus précisément, nous étudions donc la mise en place d’un système de détection d’intrusion au sein d’un calculateur avionique. Étant donné l’environnement considéré, nous avons formalisé six objectifs spécifiques relatifs à l’efficacité de détection, la durée de vie de l’aéronef, les performances, l’impact temps-réel, l’impact sur la sûreté, et la certification. Pour y répondre, nous proposons une approche complète permettant d’intégrer un système de détection d’intrusion sur un calculateur, en se basant sur le processus de développement IMA (Integrated Modular Avionics). Cette approche propose de modéliser le comportement normal d’une application avionique pendant la phase d’intégration, en s’appuyant sur les caractéristiques statiques et déterministes des applications avioniques, et sur les moyens déjà existants pour la safety. Ce modèle de comportement normal est ensuite embarqué à bord de l’aéronef et permet de détecter toute déviation de comportement pendant la phase d’opération. En complément, une fonction d’analyse d’anomalies embarquée offre un premier niveau de diagnostic à bord, et une certaine flexibilité une fois l’aéronef en opération.Cette approche a été implémentée sur deux cas d’étude afin de valider sa faisabilité et d’évaluer ses capacités de détection et sa consommation de ressources. Un outil d’injection d’attaque a été réalisé afin de pallier au manque de moyens existants pour tester notre approche. Plusieurs solutions de détection comportementale ont été proposées et évaluées, en se basant sur deux types de modèles : OCSVM et Automate temporisé. Deux implémentations sur calculateur embarqué ont permis d’observer de très bons résultats en termes d’efficacité de détection et d’utilisation des ressources. Enfin, l’implémentation de la fonction d’analyse d’anomalies et les expérimentations associées ont donné des résultats encourageants quant à la possibilité d’embarquer un tel système sur un aéronef.