Sécurité des réseaux

0) Introduction à la sécurité et à la gestion des risques informatiques

1) Primitives cryptographiques :

• Propriétés de sécurité, de contrôle d’accès et de sûreté de fonctionnement
• Approches historiques : codage, stéganographie, chiffrement
• Principe de Kerckhoffs
• Taxinomie des techniques de cryptanalyse : KPA, CPA, CCA. Exemple d’attaque sur la carte à puce via l’horloge.
• Niveau de sécurité
• Analyse des fréquences (Al-Kindi). Indice de coïncidence de Friedman
• Algorithmes historiques : César, Vigenère, Playfair, ADFGVX, Enigma.
• Sécurité inconditionnelle de l’algorithme du masque à usage unique (chiffre de Vernam)
• Théorie de l’information de Shannon et conséquences sur la sécurité des algorithmes
• Théorie de la complexité de Turing, et notion de sécurité calculatoire. Problèmes NP-complets.
• Sécurité sémantique, indistinguabilité des cryptogrammes, randomisation du chiffrement et non-malléabilité
• Générateurs de nombres aléatoires : NRBG et DRBG. Sources d’entropie. Technique d’élimination de biais de Von Neumann. Générateurs pseudo-aléatoires : affine, Mersenne Twister, cryptographiquement forts. Confidentialité persistante. Générateurs de Windows, Fortuna, Python3, Perl, Java, Linux getentropy(). Instructions x86 RDRAND et RDSEED.
• Chiffres symétriques en continu : LFSR (A5/1), RC4, ARX : ChaCha20.
• Chiffres par bloc : chiffres itérés, attaque par glissement, attaque des anniversaires. Chiffres de Feistel (DES), double et triple DES, attaque ‘meet-in-the-middle’. Blanchiment par la clé (DESX), construction XEX.
• AES : algorithme, implémentation matérielle x86 AES-NI et AVX-512 VAES, performances.
• Autres algorithmes : IDEA, Blowfish, RC6, TEA, GOST Magma/Kuznyechik.
• Modes opératoires pour le chiffrement : ECB, CBC, CTR, CFB, OFB, XTS.
• Bourrage binaire et par octets. Attaques sur l’oracle de bourrage. ciphertext stealing (CTS).
• Intégrité et codes d’authentification de messages : CBC-MAC, CMAC/OMAC1.
• Chiffrement authentifié : les différentes façons de combiner chiffrement et MAC. Authenticated Encryption with Associated Data (AEAD): CCM, construction de Wegman-Carter, GCM, Poly1305, OCB3, GCM-SIV. Mesure et comparaison des performances.
• Mise à niveau arithmétique : relation de congruence modulo n, division euclidienne, PGCD, PPCM, algorithme d’Euclide, relation de Bézout, théorème des restes chinois, indicatrice d’Euler
• Cryptographie à clé publique : sac-à-dos, RSA, bourrage OAEP, Diffie-Hellman, courbes elliptiques. Non-répudiation et signatures digitales.
• Fonctions de hachage cryptographique : attaque des anniversaires, constructions de Merkle-Damgård (MD5, SHA1 et 2), construction HMAC RFC2104, fonctions éponge (SHA3).
• Infrastructures de gestion de clés : certificats X.509 v3, autorités de certification, déploiement en double paire de clés et séquestre de clés privées, révocation (CRL, OCSP RFC6960). TP consistant à déployer une autorité de certification, activer le chiffrement sur un serveur web (HTTPS) et sur le courrier électronique (S/MIME).
• Applications de la théorie quantique et conséquences sur la sécurité des cryptosystèmes : algorithmes de Shor et de Grover.

2) Contrôle d’accès et sécurité de l’information :

• Authentification : par mot de passe (techniques de stockage : hachage et sel), biométrie (empreintes digitales, reconnaissance de l’iris), et par objet transporté (jeton, carte à puce…). Authentification forte à plusieurs facteurs.
• Autorisation : contrôle d’accès par liste (ACL) ou capacité.
• Modèles de sécurité hiérarchiques (Bell-LaPadula, Biba…) et à compartiments. Exemples avec SELinux et Windows 10. Politiques discrétionnaires et obligatoires.
• Classification CIA (FIPS 199, ISO 27000) : échelle d’impact et mesures de sécurité
• Gestion des accès : contrôle d’accès à base de rôles. Principe de séparation des tâches et du moindre privilège.
• Gestion des identités : comptes génériques et accès privilégiés
• Canaux cachés : exemple avec Covert_TCP
• Contrôle d’inférence dans les bases de données statistiques

3) Disponibilité et sûreté de fonctionnement :

• Défaillances, MTBF et MTTR.
• Norme ANSI/TIA-942 et niveaux de disponibilité d’un Datacenter
• Disponibilité des serveurs
• Fiabilisation et virtualisation du stockage local : RAID, gestion des volumes logiques
• Centralisation et optimisation du stockage : réseaux SAN (Storage Area Networks), protocoles SCSI, Fibre Channel, storage tiering, thin provisioning, over-subscription et thin persistence. Déduplication niveau bloc. World-Wide Names, Zoning FC et LUN masking. SAN fabrics, chemins multiples et ALUA. Évolutions FCoE et iSCSI.
• Redondance réseau en couche liaison : LACP IEEE 802.3ad, extensions multi-commutateurs (virtual port channels) ou mode actif/passif. Gestion des boucles en présence de VLAN avec Multiple Spanning Tree 802.1q
• Temps de rétablissement (RTO)
• Haute disponibilité : cluster physiques HA et virtualisation des serveurs (‘compute’) : impact sur les licences
• Plan de reprise et de continuité d’activité : perte de données maximale admissible (RPO)
• Réplication des données entre SAN, synchrone (réseaux métropolitains) ou asynchrone
• VLAN étendus entre Datacenters, virtualisation réseau (VXLAN) et Overlay Transport Virtualisation

4) Protocoles de sécurité

• Primitives élémentaires des protocoles d’authentification : Challenge/Response, nonces, authentification mutuelle, confidentialité future, estampilles temporelles
• Authentification basée sur le protocole TCP et attaque par prédiction des numéros de séquence. Exemple avec le protocole de courrier électronique (SMTP).
• Protocoles de preuve à divulgation nulle de connaissance : transcription, simulateur. Exemples avec les isomorphismes de graphes, les circuits hamiltoniens et le protocole Feige-Fiat-Shamir. Parallélisation des itérations.
• Sécurité en couche transport : Secure Sockets Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS)
• Sécurité en couche réseau : IPSec: IKE, AH/ESP
• Sécurité en couche applicative : Kerberos (Active Directory): KDC, tickets maîtres (TGT) et ressources.
• Sécurité en couche liaison : architecture du GSM. Itinérance, authentification et confidentialité. Evolutions 3G/4G.