La Sécurité dans les Réseaux Sans-Fil Ad Hoc

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1 La Sécurité dans les Réseaux Sans-Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon SSTIC03 12 Juin 2003

2 Agenda Présentation des Réseaux Sans Fils Ad Hoc Analyse de Risque sur la Sécurité Travaux de Recherche - Solutions Proposées Démonstration / Conclusion La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 1

3 Les Réseaux Sans Fil Ad Hoc (1/2) Nœuds autonomes mobiles sans fil Pas d infrastructure fixe Pas de contrôle central La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 2

4 Les Réseaux Sans Fil Ad Hoc (2/2) Routage des messages IETF : MANET Mobile Ad Hoc NETwork La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 3

5 Les Technologies Sans Fil IEEE b, g HomeRF Bluetooth Bande ISM 2,4 GHz IEEE a HiperLan/2 Bande 5 GHz Infrarouge IrDA La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 4

6 Applications des Réseaux Sans Fil Ad Hoc Personal Area Network (PAN) / Réseaux domestiques Application militaire Réseaux tactiques Couverture d évènements exceptionnels Opérations de secours Applications industrielles : Capteurs La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 5

7 Contraintes (1/3) N Œ U D S Terminaux hétérogènes Terminaux légers Capacité d auto-configuration É N E R G I E Énergie limitée Baisse de réactivité Temps de réveil La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 6

8 Contraintes (2/3) R É S E A U M O B I L I T É Routage multi-sauts Opération distribuée Absence d infrastructure centralisée Topologie dynamique Peu ou pas de protection physique La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 7

9 Contraintes (3/3) S A N S F I L Bande passante limitée Liens à capacités variables Liens asymétriques La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 8

10 Analyse de Risque Démarche Résultats La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 9

11 Analyse de Risque EBIOS Fonctions et données sensibles Exigences de sécurité 1 3 Vulnérabilités Menaces 2 Analyse de Risque 5 4 Résultat de l analyse La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 10

12 Analyse de Risque / Étape 1 Fonctions et Données à protéger Routage (Auto)Configuration Gestion d énergie Mécanismes de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 11

13 Analyse de Risque / Étape 2 Exigences de sécurité Authentification Liée aux fonctions sensibles : routage, configuration, gestion d énergie Intégrité Messages de gestion et données Confidentialité Protection de la vie privée La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 12

14 Analyse de Risque / Étape 3 Vulnérabilités Vulnérabilités des technologies sans fil Canal radio Nœuds Système d exploitation et matériel Mécanisme de routage La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 13

15 Analyse de Risque / Étape 4 Les Menaces Attaque Interne/Externe Attaque Passive Attaque Active Récupération d information Analyse du trafic Usurpation Modification des données Rejeu Déni de service La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 14

16 Analyse de Risque Démarche Résultats La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 15

17 Résultats de l Analyse de Risque Attaques sur les mécanismes m de base Routage et configuration Attaques sur les mécanismes m de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 16

18 Analyse de Risque : Scénarii Potentiels (1/2)( Écoute / Analyse Usurpation Attaques physiques La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 17

19 Analyse de Risque Scénarii Potentiels (2/2) Dénis de service Brouillage du canal radio Exhaustion de batterie Détournement de trafic Perversion des mécanismes de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 18

20 Travaux de Recherche Modèles proposés dans la littérature Le routage en question Une solution spécifique : Ariadne La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 19

21 Exemple de Protocole de Routage pour les Réseaux Ad Hoc DSR Dynamic Source Routing Découverte de route : Route Request Route Reply Maintenance de route : Route Error La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 20

22 Solutions de la littérature Authentification Trois grands courants : Key agreement - Partage/Échange de clés Contribution Distribution Modèle de sécurité du Resurrecting Duckling Empreinte: Association temporaire de type maître/esclave Contact physique Infrastructure à clé publique auto-organisée Les certificats sont créés, stockés et distribués par les nœuds La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 21

23 Solutions de la littérature 2/2 Intégrité des messages échangés Signature numérique à clé publique Très calculatoire TESLA Extension du protocole de «Guy Fawkes» La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 22

24 TESLA Authentification / Intégrité des messages par MAC Kn nombre aléatoire généré par le nœud A, K i = h(k i+1 ) Clés d : Temps au bout du quel une clé peut être dévoilée, dépend de : Délai de transmission et tolérance sur la synchronisation entre nœuds i d j d k Temps 1 Packet j from A to B Données du Paquet : Message Mj MAC: MAC Ki ( Mj ) Clé TESLA récente : K k 2 Packet k from A to B Données du Paquet: Message M k MAC: MAC Kk ( M k ) Clé TESLA récente: K j 3 K j dévoilée Atteint B Authentification du paquet j par B devient possible La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 23

25 TESLA Intégrité des messages MAC Clé dévoilée après réception du paquet Authentification de la source Initialisation par authentification du premier message avec un protocole à clé publique Chaîne de clés Pas de confidentialité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 24

26 Travaux de Recherche Modèles proposés dans la littérature Le routage en question Une solution spécifique : Ariadne La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 25

27 Découverte de route Route Request nœud s vers d s Route Request d Rediffusion de nœud en nœud s d Route Reply nœud d vers s s Route Reply d La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 26

28 Attaques Liées aux Protocoles de Routage Injection de faux messages de routage Boucles Black hole Détours La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 27

29 Attaque Black Hole Route Request nœud s vers d s m Route Request d Rediffusion de nœuds en nœuds s m d Route Reply nœud m vers s Cette route est choisie par s s Route Reply de m m d Route Reply de d La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 28

30 Protocole de Routage R Sécurisé Ariadne Protocole de type réactif sécurisé basé sur DSR Prévention des attaques actives Boucles de routage Black hole Détours Dénis de service Authentification des messages de routage Partage de clé secrète MAC TESLA Signature numérique La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 29

31 Un Protocole de Routage Sécurisé Ariadne Évaluation avec TESLA Découverte de route plus lente avec TESLA Retard dû au temps pendant le quel la clé n est pas dévoilée Traitement de messages d erreur ralenti Utilisation de la bande passante 26 % d entête en plus que pour une version DSR non optimisée La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 30

32 Conclusion Les challenges Les travaux de recherche Démonstration La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 31

33 Conclusion Un Challenge pour la sécurité Authentification des nœuds Authentification des messages de gestion Beaucoup de modèles théoriques, peu d applications Mécanismes de routage Conception de nouveaux protocoles de routage Orienté efficacité Sécurité non prise en compte Immaturité du domaine Compromis entre sécurité et autonomie/efficacité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 32

34 Axes de Recherche pour les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Authentification, modèles de confiance Protocoles de routage sécurisé et efficace Utilisation de réseaux privés virtuels Détection d intrusion La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 33

35 Démonstration La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 34

36 Démonstration Rappel : Fonctions et données à protéger Routage (Auto)Configuration Gestion d énergie Mécanismes de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 35

37 Démonstration Rappel : Vulnérabilités Vulnérabilités des technologies sans fil Canal radio Nœuds Système d exploitation et matériel Mécanisme de routage La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 36

38 Démonstration Rappel : Résultat de l Analyse de Risque Attaques sur les mécanismes m de base Routage et configuration Attaques sur les mécanismes m de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 37

39 Démonstration Rappel : Analyse de Risque Scénarii (1/2) Écoute / Analyse Usurpation Attaques physiques La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 38

40 Démonstration Rappel : Analyse de Risque Scénarii (2/2) Dénis de service Brouillage du canal radio Exhaustion de batterie Dispersion du trafic Perversion des mécanismes de sécurité La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 39

41 Démonstration Vulnérabilités d une technologie sans fil Attaques sur les mécanismes de sécurité Scénario : Messages de gestion non authentifiés Perversion du mécanisme d authentification Déni de service / Usurpation La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 40

42 Déni de Service en IEEE États 1. Non authentifié, non associé 2. Authentifié, non-associé 3. Authentifié, associé Messages Contrôle Management Authentification / Dé-authentification Association / Dé-association Data Auth Asso 1 2 Dé-Asso 3 Dé-Auth La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 41

43 Démonstration Base Client MAC de la base Serveur vidéo Attaquant La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 42

44 Questions? La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 43

45 Remerciements Jean-Marie Bonnin Bruno Stevant Eric Diehl Olivier Heen Nicolas Prigent ENST Bretagne ENST Bretagne Security Lab de Thomson Security Lab de Thomson Security Lab de Thomson La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 44

46 MANET BSD-AirTools Air-Jack Bibliographie R. Anderson, F. Bergadano, B. Crispo, J.-H. Lee, C. Manifavas, and R. Needham, A new family of authentication protocols Y. C. Hu, A. Perrig, and D. B. Johnson, Ariadne : A secure on-demand routing protocol for ad hoc networks J. P. Hubaux, L. Buttyan, and S. Capkun, The quest for security in mobile ad hoc networks A.Perrig, R. Canetti, J. Tygar, and D. Song, Efficient authentication and signing multicasts streams over lossy channels8. F. Stajano B.F. Stajano and R. Anderson, The resurrecting duckling : Security issues for adhoc wireless networks La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 45

47 Glossaire AP AODV ART AT-GDH BD-ADDR BER BRAN CRC CSMA/CA DSR DVMRP EAP ETSI FCC FSK GDH GMSK GPRS HiperLAN IDS IEEE IETF IrDA ISM IV MAC Access Point Ad hoc On-demand Distance Vector Autorité de Régulation des Télécommunications Arbitrary Topology Generalization of Diffie-Hellman Bluetooth Device ADDRess Bit Error Rate Broadband Radio Access Networks (Groupe de travail de l ETSI) Cyclic Redundancy Check Carrier Sense Multiple Access / Carrier Avoidance Dynamic Source Routing Distance Vector Multicast Routing Protocol Extensible Authentication Protocol European Telecommunications Standards Institute Federal Communications Commission Frequency-Shift Keying Generalization of Diffie-Hellman Gaussian Minimum Shift Keying General Packet Radio Service High Performance Local Area Network Intrusion Detection System Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Engineering Task Force Infrared Data Association Industrial, Scientific and Medical Init Vector Medium Access Control MANET MAODV MPR NSA OLSR PAN PDA PGP PRNG RIP RREQ RREP RERR RSN SAR SIG SNMP SRR SWAP TDMA TESLA UMTS WECA WEP Wi-Fi WLAN WPAN Mobile Ad hoc NETwork Multicast Ad hoc On-demand Distance Vector Multi Point Relay National Security Agency Optimized Link State Routing Personal Area Network Personal Digital Assistant Pretty Good Privacy Pseudo RaNdom Generator Routing Internet Protocol Route REQuest Route REPly Route ERRor Robust Security Networks Security-Aware ad hoc Routing Special Interest Group Simple Network Management Protocol Send Route Request Shared Wireless Access Protocol Time Division Multiple Access Time Efficient Stream Loss-tolerant Authentication Universal Mobile Telecommunications Wireless Ethernet Compatibility Alliance Wired Equivalent Privacy Protocole Wireless Fidelity Wireless Local Area Network Wireless Personal Area Network La Sécurité dans les Réseaux Sans Fil Ad Hoc Valérie Gayraud Loutfi Nuaymi Francis Dupont Sylvain Gombault Bruno Tharon 12 Juin 2003 Page N 46