Protection des systèmes informatiques contre les attaques par

TH` ESE
Envue de l’obtention du
DOCTORATDE L’UNIVERSIT´ E DE TOULOUSE
D´ elivr´ epar:
Institut National des Sciences Appliqu´ ees de Toulouse (INSA de Toulouse)
Disciplineou sp´ ecialit´ e :
Domaine STIC : R´ eseaux, T´ el´ ecommunications, Syst` emes et Architecture
Pr´ esent´ ee et soutenuepar:
Fernand Lone Sang
Le 27 novembre 2012
Titre :
Protection des syst` emes informatiques contre les attaques par entr´ ees-sorties
JURY
Rapporteurs : Olivier Festor INRIA Lorraine - LORIA
Jean-Louis Lanet Universit´ e de Limoges
Examinateurs : Lo¨ ıc Duot ANSSI
Mohamed Kaˆ aniche LAAS-CNRS
Fr´ ed´ eric Raynal QuarksLAB
Directeurs de Th` ese : Yves Deswarte LAAS-CNRS
Vincent Nicomette INSA de Toulouse
´
Ecole doctorale :
´
Ecole Doctorale Math´ ematique Informatique T´ el´ ecommmunications de Toulouse (EDMITT)
Unit´ e de recherche :
Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Syst` emes (LAAS-CNRS)
Directeurs de ` ese :
Yves Deswarte et Vincent Nicomette

Remerciements
Les travaux présentés dans ce mémoire ont été effectués au sein du Laboratoire d’Analyse
et d’Architecture des Systèmes du Centre National de la Recherche Scientifique (LAAS-CNRS).
Je remercie Messieurs Raja Chatila, Jean-Louis Sanchez et Jean Arlat, qui ont successivement
assuré la direction du LAAS-CNRS depuis mon entrée, pour m’avoir accueilli au sein de ce
laboratoire. Je remercie également Madame Karama Kanoun et Monsieur Mohamed Kaâniche,
Directeurs de Recherche CNRS, responsables successifs de l’équipe de recherche Tolérance aux
fautes et Sûreté de Fonctionnement informatique (TSF), pour m’avoir permis de réaliser ces
travaux dans cette équipe et pour avoir fourni un cadre propice au travail et aux échanges qui
sont indispensables pour effectuer une thèse dans les meilleures conditions.
Je remercie ensuite mes directeurs de thèse, Monsieur Yves Deswarte, Directeur de Re-
cherche CNRS, et Monsieur Vincent Nicomette, Professeur des Universités à l’Institut National
des Sciences Appliquées (INSA) de Toulouse, pour m’avoir guidé durant ces trois années de
thèse. Ces travaux n’auraient pas pu aboutir sans leur concours, leurs précieux conseils, leur
sens de l’écoute, leur soutien constant et leur disponibilité malgré un emploi du temps très
(très) chargé. Au delà de leurs qualités humaines, je tiens également à souligner leurs com-
pétences scientifiques et leur grande culture en sécurité informatique dont j’ai pu bénéficier.
Travailler avec eux durant ces trois années fut très appréciable, une expérience extrêmement
enrichissante, mais surtout une grande chance. Merci à eux pour la confiance qu’ils m’ont tou-
jours témoignée et, dans les quelques moments de doute, pour leur aide qui a contribué au bon
déroulement des travaux présentés dans ce mémoire.
J’adresse également mes sincères remerciements aux membres du jury qui ont accepté de
juger mon travail. Je leur suis très reconnaissant pour l’intérêt qu’ils ont porté à mes travaux :
— Yves Deswarte, Directeur de Recherche au LAAS-CNRS, Toulouse ;
— Loïc Duflot, Ingénieur de Recherche à l’ANSSI, Paris;
— Olivier Festor, Directeur de Recherche à l’INRIA Lorraine, Nancy;
— Mohamed Kaâniche, Directeur de Recherche au LAAS-CNRS, Toulouse ;
— Jean-Louis Lanet, Professeur à l’Université de Limoges;
— Vincent Nicomette, Professeur à l’INSA de Toulouse ;
— Frédéric Raynal, Ingénieur de Recherche et Fondateur de QuarksLAB, Paris.
Je suis ravi et honoré que Messieurs Olivier Festor et Jean-Louis Lanet aient accepté d’être
les rapporteurs de cette thèse, je les en remercie profondément. Les judicieux conseils qu’ils
m’ont prodigués ont contribué à améliorer la qualité du manuscrit que vous avez entre les
mains. Des remerciements particuliers vont à Monsieur Mohamed Kaâniche pour m’avoir fait
l’honneur de présider le jury en dépit de ses nombreuses obligations. Merci également à Mon-
sieur Adrian Perrig pour les discussions que nous avons eues sur plusieurs travaux qui sont
décrits dans ce manuscrit. Cela aurait été un réel honneur de l’avoir dans ce jury, mais il n’a
malheureusement pas pu se libérer en raison de son emploi du temps extrêmement chargé.
Les remerciements suivants s’adressent à Éric Lacombe qui, alors que j’étais en projet de
fin d’études, m’a initié aux méandres du noyau Linux et a tracé la voie aux travaux qui sont
présentés dans ce manuscript. Il m’a présenté d’autres facettes de la sécurité informatique,
initié à la programmation bas niveau et m’a encouragé à poursuivre cette voie alors que je
venais du domaine des réseaux. Il m’a également permis de rencontrer et de cotoyer des gens
extrêmement talentueux. Pour tout cela, je lui suis particulièrement reconnaissant.
Je remercie également tous les membres de l’équipe de recherche TSF, permanents, docto-
rants, post-doctorants et stagiaires avec lesquels j’ai partagé ces années de travail. Merci à tous
les membres de l’équipe pour leur sympathie et leur soutien. Une mention particulière à Yves
i

Crouzet pour les nombreux prêts de matériels durant ma thèse : puisse la Crou-Crou’Tech tou-
jours s’enrichir de petites bricoles toujours utiles et qui sont une mine d’or pour les ;
à Géraldine Vache-Marconato pour les nombreuses péripéties (techniques et non techniques)
extraordinaires qui ont ponctué ma vie de doctorant ; et à Éric Alata pour m’avoir appris à
perséverer davantage face à un problème (très) difficile et pour m’avoir continuellement en-
couragé à terminer le Challenge SSTIC avec lui. Enfin, j’ai partagé toute cette thèse avec ceux
qui ont été mes collègues de bureau (Anthony, Maxime) et ceux qui le sont encore (Miruna,
Miguel et Rim), qui ont toujours été un support pour moi. En particulier, je dois beaucoup à
Miruna qui a accepté la pénible tâche de relire mes articles ainsi que mes chapitres de thèse
pour chasser toutes les coquilles qui restaient. Elle a énormément contribué à la qualité de ce
manuscrit.
Je n’oublie bien sûr pas de remercier l’ensemble des services techniques et administratifs du
LAAS-CNRS, qui contribuent activement à la vie du laboratoire. Je tiens à remercier particu-
lièrement Matthieu Herrb, Ingénieur de Recherche, pour sa disponibilité permanente pour des
réunions durant lesquelles il nous a fait profiter de son savoir technique incommensurable, de
son expérience en programmation bas-niveau. Matthieu, sache que tu as été une réelle source
d’inspiration et de motivation pour moi.
Mes remerciements s’adressent également à l’ensemble des personnes qui m’ont tendu
leurs mains au cours ma thèse et même après cette aventure tumultueuse. Pour commencer,
un grand Merci au comité d’organisation et au comité de programme de SSTIC pour m’avoir
laissé présenter mes travaux trois années de suite à ce symposium francophone de qualité sur
la sécurité informatique. Merci, ensuite, à l’ensemble des membres de l’ANSSI avec qui j’ai pu
converser et avec qui j’ai eu la chance de travailler. J’ai énormément apprécié les échanges au
niveau scientifique et humain. Je souhaite que la synergie qui s’est créée perdure au delà des
trois années qui viennent de s’écouler et que nous tirions de nombreux enseignements de nos
compétences et de nos expériences respectives. Merci également à Ludovic Mé et Carlos Agui-
lar Melchor pour m’avoir ouvert les portes du monde académique après ma thèse, puis Fabien
Perigaud, Florent Marceau, Arnauld Mascret et Frédéric Raynal, pour les portes du monde
de l’industrie. Merci à tous pour la confiance que vous m’avez accordée, et je renouvelle ma
volonté d’avoir l’opportunité de collaborer avec chacun de vous dans l’avenir.
Je remercie également Vincent Nicomette, Slim Abdellatif, Éric Alata, Daniela Dragomi-
rescu, Christophe Chassot et l’ensemble du corps enseignant du département DGEI de l’INSA
de Toulouse, qui m’ont fait confiance et permis de faire de l’enseignement durant la prépara-
tion de cette thèse. Ces heures passées à préparer ou animer des cours m’ont permis de déterrer
des enseignements enfouis dans mes (bons) souvenirs d’élève ingénieur.
Je ne peux pas ne pas mentionner tous mes amis qui m’ont soutenu, conseillé, aidé et dis-
trait tout au long du périple qui m’a amené là j’en suis aujourd’hui : Adrien, Alioune, Anja,
Arnaud, Denis, Erwan, Estelle, Farid, Guillaume, Houssen, Julien, Karim, Karine, Laetitia, Lau-
rence, Laurie, Lidao, Livantsoa, Malik, Nicolas, Princy, Priscilia, Rémy, Shreya, Sophie, Stephen,
Timothée et tous ceux que j’oublie forcément. Merci à tous pour leur soutien, leur humour et
tous ces moments inoubliables passés ensemble.
Enfin, mes pensées vont bien entendu à l’ensemble de ma famille : mes parents, mes frères,
mes oncles et mes tantes, mes cousins et mes cousines. Je leur dois mon envie d’aller toujours
plus loin dans les activités que j’entreprends. Merci à eux pour leur soutien inconditionnel dans
toutes les épreuves qui m’ont amené jusqu’ici. Je ne peux conclure sans remercier Jieyu, avec
qui j’ai débuté cette aventure qu’est la thèse de doctorat, pour avoir été toujours à mes côtés et
pour m’avoir soutenu en permanence.
ii

« Pass on what you have learned, Luke. There is. . . another. . . Sky. . . walker. »
— Master Yoda, Star Wars : Episode VI – Return of the Jedi, 1983
« An invasion of armies can be resisted, but not an idea whose time has come. »
— Victor Hugo, Histoire d’un crime, 1852
iii