Brevet FR3096852A1 — publié le 20201204

Description Titre de l'invention : MÉTHODE DE TRAITEMENT CONFIDENTIEL DE DONNÉES D'UN VÉHICULE Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine général des services aux automobilistes. Elle s'applique notamment à la caractérisation de la conduite d'un véhicule à partir de ses données cinématiques. Elle relève également du domaine du traitement confidentiel de données privées. Etat de la technique antérieure [0002] Les données générées par les véhicules, et plus particulièrement par des capteurs embarqués à bord de ceux-ci, peuvent être utilisées pour offrir de nombreux services. [0003] Un des services les plus prometteurs est celui des assurances personnalisées: à partir du relevé des données cinématiques d'une voiture, il est possible de caractériser le type de conduite d'un automobiliste. Le conducteur ayant souscrit à ce type de service, connu sous le nom de « pay how you drive », verra ainsi le montant de sa prime d'assurance être modulé en fonction de son style de conduite : un conducteur à profil de conduite prudent pourra s'acquitter d'un montant plus faible qu'un conducteur à profil de conduite dangereux. [0004] On trouvera par exemple la description d'une méthode de caractérisation du type de conduite d'un automobiliste à partir des données cinématiques de son véhicule dans la demande US-A-2019/0023279. [0005] Un autre service s'adressant aux automobilistes est celui du diagnostic, voire de la maintenance prédictive. A partir des données recueillies sur le véhicule, il est possible de détecter la défaillance ou l'état d'usure d'une pièce et d'anticiper son remplacement en passant automatiquement commande auprès du fournisseur de pièces détachées ou de l'équipementier. Il est également possible à partir du profil de conduite du conducteur de prédire la fréquence des opérations de maintenance. [0006] Par ailleurs les équipementiers peuvent compiler les données issues d'une flotte de véhicules et en faire un traitement statistique de manière à prédire les quantités à produire. [0007] Enfin, les données générées par les véhicules peuvent être exploitées pour effectuer un profilage des conducteurs et leur offrir, via des applications, des services adaptés à leurs différents profils. [0008] Il est clair cependant que ces données sont généralement très sensibles et de caractère privé. Ainsi, elles peuvent permettre de remonter à l'adresse du conducteur, à ses trajets, ses horaires de déplacement., ses lieux de consommation, etc. En outre, le 2 Règlement Général de la Protection des Données (RGPD) 2016/679 est entré en vigueur en mai 2018. Celui-ci requiert notamment que des mesures techniques soient prises pour garantir la protection des données personnelles et la restriction de leur accès selon la finalité spécifique de chaque traitement. En particulier, il est nécessaire de protéger l'accès à des données qui pourraient révéler le comportement ou les habitudes de vie d'un utilisateur donné. [0009] Une méthode de classification du style de conduite d'un véhicule respectant la confi- dentialité des données a été décrite dans l'article de N. Rizzo et aL intitulé « Privacy prescrving driving style recognition » publié dans Proc. of International Conference on Connected Vehicles and Expo (ICCVE), 19-23 Oct. 2015. Toutefois, la méthode proposée doit être exécutée par le véhicule lui-même, ce qui n'est pas toujours compatible avec la capacité calculatoire embarquée dans le véhicule. En outre, elle n'est pas scalahle dans la mesure où chaque prestataire de service doit alors communiquer individuellement avec le véhicule pour lui faire effectuer un traitement spécifique des données. Enfin, elle manque de flexibilité au sens où elle ne permet pas aisément de mettre en place de nouveaux traitements des données ni un traitement conjoint de données issues d'une pluralité de véhicules. [0010] L'objet de la présente invention est de proposer une méthode de traitement confidentiel des données d'un véhicule, en particulier un classement du type de conduite d'un véhicule à partir de ses données cinématiques, qui respecte la confidentialité de ces données tout en ne présentant pas les limitations de l'art antérieur. Présentation de l'invention [0011] La présente invention est définie par une méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, les données cinématiques étant transmises par une passerelle embarquée du véhicule à un point d'accès d'un réseau externe à ce dernier et le résultat du traitement étant transmis à un serveur d'un fournisseur de service (240), le fournisseur ayant généré un couple de clé privée - clé publique d'un cryptosystèmc asymétrique de chiffrement homomorphc, ladite méthode étant spécifique en cc que : -le véhicule génère une clé secrète d'un cryptosytème de chiffrement symétrique et chiffre ladite clé secrète au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe ; -le véhicule chiffre lesdites données au moyen la clé secrète de chiffrement symétrique; -le véhicule transmet la clé secrète chiffrée en homomorphe ainsi que les données ainsi chiffrées au point d'accès, ledit point d'accès effectuant un second chiffrement des données ainsi chiffrées, au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe , pour obtenir des données doublement chiffrées puis, au moyen de la clé secrète chiffrée en homomorphe, un déchiffrement dans le domaine homomorphe des données 3 doublement chiffrées, pour obtenir des données chiffrées en homomorphe, et les transmettant à une plateforme de calcul ; la plateforme de calcul effectue, dans le domaine homomorphe, le traitement des données reçues du point d'accès et transmet le résultat du traitement, sous forme chiffrée en homomorphe, au serveur du fournisseur de service. [0012] Le traitement confidentiel peut être notamment une classification desdites données, le résultat du traitement donnant une classe, parmi une pluralité de classes prédéterminées, à laquelle appartiennent lesdites données ou les probabilités respectives que lesdites données appartiennent à ces classes prédéterminées. [0013] La classification est par exemple une classification par hyperplans, chaque hyperplan étant défini par une fonction affine dans le domaine des clairs. [0014] Lesdites données comprennent typiquement des données cinématiques du véhicule. Les classes prédéterminées peuvent être des classes de dangerosité de conduite du véhicule. [0015] Selon une variante, la classification est obtenue par une fonction de classification comprenant en argument les données cinématiques d'une pluralité de véhicules. [0016] Avantageusement, le chiffrement symétrique est un chiffrement par flot de clé. [0017] Le chiffrement symétrique par la clé secrète desdites données est de préférence réalisé au moyen de la passerelle embarquée. [0018] La passerelle embarquée peut être configurée pour établir une connexion WiFi, ou selon une norme téléphonique 30/40/50 avec le point d'accès. Brève description des figures [0019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, décrit en référence aux figures jointes parmi lesquelles : [0020] Ifig.11 représente de manière schématique l'architecture d'un réseau dans lequel peut être mise en oeuvre la méthode de traitement confidentiel des données d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention ; [0021] Ifig.21 représente de manière schématique les échanges entre des entités du réseau de la Fig. 1 lors de la mise en oeuvre d'une méthode de traitement confidentiel des données d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention ; [0022] [fig.3] représente de manière schématique une variante des échanges entre entités de réseau lors de la mise en oeuvre d'une méthode de traitement confidentiel des données d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation 100231 On considérera dans la suite un véhicule équipé de capteurs embarqués et susceptible de se connecter à un réseau véhiculaire via une passerelle. [0024] Les capteurs embarqués sont typiquement des capteurs de position (récepteur GPS, par exemple), de vitesse et d'accélération du véhicule selon différents axes, de vitesse de rotation des roues du véhicule, etc., capables de mesurer des paramètres cinématiques du véhicule. En outre, d'autres types de capteurs embarqués peuvent aussi être prévus, tels que des capteurs de consommation instantanée du véhicule, de changement de vitesse, de température des freins etc. Les mesures de ces capteurs sont numérisées et le cas échéant pré-traitées (par exemple au moyen d'une compression de données) au sein du véhicule. [0025] Les différents capteurs sont reliés à un réseau interne du véhicule. Ce réseau interne peut communiquer avec une infrastructure de communication extérieure au moyen d'une passerelle (gateway) embarquée. La passerelle en question pourra par exemple utiliser à cet effet la technologie WiFi (IEEE 80211) ou encore les versions adaptées aux communications véhiculaires, telles que TEEE 802.11p (aux Etats-Unis) et ETSI ITS-G5 (en Europe), prévues pour les futurs systèmes de transports intelligents ou CITS (Cooperative Intelligent Transport Systems). Alternativement, elle pourra utiliser un standard de téléphonie mobile 3G/ 4G/5G. Le cas échéant, si le véhicule n'est pas équipé d'origine d'une passerelle WiFi ou de téléphonie mobile, un dongle comportant un émetteur/récepteur WiFi ou bien conforme à l'un des standards précités pourra être enfiché dans une prise ODB2 (On Board Diagnostic) de diagnostic du véhicule. [0026] Les données issues des différents capteurs du véhicule peuvent être transmises à l'infrastructure de communication extérieure au fur et à mesure qu'elles sont générées ou bien stockées dans une mémoire temporaire du véhicule pour être ensuite transférées en masse voire par incréments. Ces données sont ensuite traitées de manière confidentielle par un serveur distant comme nous le verrons plus loin. [0027] La Fig. 1 représente de manière schématique une architecture de réseau dans lequel peut être mise en oeuvre une méthode de traitement confidentiel des paramètres de véhicule. [0028] La passerelle 110, embarquée à bord du véhicule, 100, peut établir une liaison avec un point d'accès AP, 120, que ce soit une borne WiFi ou une station de base (BTS, node B, etc.) d'un réseau de téléphonie mobile. [0029] Dans les systèmes actuels, les données d'un véhicule sont directement transmises à un serveur de fournisseur de service aux véhicules ou VSP (Vehicle Service Provider), 130, comme indiqué par un trait discontinu sur la figure. Le fournisseur de service reçoit ainsi les données en clair et peut effectuer des statistiques, classifier des types de conduite, effectuer des diagnostics, réaliser des prévisions, déterminer la responsabilité d'un conducteur en cas d'accident, etc. Par exemple, le fournisseur de service peut être un assureur utilisant ces données pour déterminer la prime d'assurance en fonction du type de conduite du véhicule. Ces données sont toutefois particulièrement sensibles et peuvent être interceptées par un tiers malveillant. [0030] Une première solution consiste à chiffrer les données avant de les transmettre au fournisseur de service. Cependant, cette mesure n'est pas entièrement satisfaisante dans la mesure où le conducteur peut souhaiter ne pas communiquer des données confidentielles au fournisseur de service. [0031] Selon la présente invention, il est proposé d'introduire une plateforme de calcul ( Cloud Computing), 150, chargée d'effectuer le traitement des données de manière confidentielle, pour le compte du serveur VSP et lui fournir uniquement le résultat de ce traitement. [0032] Plus précisément, le véhicule chiffre les données au moyen d'un chiffrement sy- métrique, de préférence un chiffrement par flot, utilisant une clé secrète K";,,:, . Il chiffre en outre cette clé secrète par chiffrement homomorphc, au moyen de la clé publique, HE.firp',7";, d'un cryptosystèmc de chiffrement asymétrique homomorphc dont le couple clé privée - clé publique (HEsk"'",HE.pr`r), propre au serveur VSP. Le point d'accès effectue alors un transchiffrcmcnt des données en les décodant dans le domaine homomorphe et les transmet à la plateforme dc calcul. La plateforme dc calcul effectue ensuite le traitement correspondant de ces données dans le domaine homomorphc avant de les transmettre au serveur VSP. [0033] La Fig. 2 représente dc manière schématique les échanges entre des entités du réseau de la Fig. 1 lorsqu'une méthode dc traitement confidentiel des données du véhicule est mise en oeuvre selon un mode de réalisation de l'invention. [0034] On suppose tout d'abord que le fournisseur dc service aux véhicules, 240, a préa- lablement généré un couple de clé privée - clé publique (HE seP,HE.pk1') d'un cryptosystèmc asymétrique homomorphe et a diffusé la clé publique au vchicic 210, au point d'accès 220 et à la plateforme de calcul, 230. [0035] Lc véhicule génère en 251 une clé secrète IC;" d'un cryptosytèmc de chiffrement sy- métrique. Avantageusement, ce chiffrement symétrique est un chiffrement par flot, autrement dit un flot de clé généré au moyen de la clé symétrique est ajouté au moyen d'une opération XOR aux données binaires en clair. Le véhicule chiffre en 252, la clé secrète au moyen de la clé publique du cryptosystèmc homomorphc et transmet la clé ainsi chiffrée, Dac (HE. pknP,K::'), au point d'accès en 253. Par ailleurs, le véhicule effectue en 254 un premier chiffrement des données, D, au moyen de cette même clé secrète, soit Enc(K,c,a,r, L)) et les transmet ainsi chiffrées au point (l'accès en 255. [0036] A l'étape 261, le point d'accès effectue un transchiffrcment des données dans le domaine homomorphc. Autrement dit, le point d'accès chiffre d'abord une seconde fois les données déjà chiffrées, Enc(Kew ,Mau moyen de la clé publique du crypsy,, tosystème homomorphc, pour obtenir des données doublement chiffrées 6 Enc(hrEprP,Ent (Kar, /1 TA. Il effectue ensuite un déchiffrement dans le domaine ho- s.7 momorphe, de ces données doublement chiffrées, au moyen de la clé secrète chiffrée en homomorphe Enc(Kc"' D). On trouvera une description de cette opération de tran- schiffrement dans la demande de brevet publiée sous le numéro FR-A-3060165 au nom de la présente Demanderesse. Suite à l'opération de transchiffrement, le point d'accès dispose des données du véhicule chiffrées dans le domaine homomorphe, Enc (HE . , D), et les transmet, en 262, à la plateforme de calcul. Il est important de noter que l'opération de transchiffrement est effectuée par le point d'accès et non par la plateforme de calcul elle-même. Cette délégation de transchiffrement permet, entre autres, de ne pas surcharger la plateforme de calcul. Celle-ci n'a à connaitre que les clés publiques des cryptosystèmes homomorphes des différents serveurs de fournisseurs de service aux véhicules, en nombre bien inférieur au nombre de (clés symétriques des) véhicules. 100371 A l'étape 271, la plateforme de calcul effectue le traitement des données dans le domaine homomorphe. Plus précisément, la plateforme de calcul effectue une opération classification des données dans le domaine homomorphe au moyen d'un modèle de classification, comme décrit en détail plus loin. Le modèle de classification peut avoir été obtenu de manière supervisée au moyen d'une base de données d'apprentissage ou bien avoir été construit de manière non supervisée (notamment au moyen d'un simple clustering). 100381 Par exemple, le modèle de classification permettra d'évaluer le style de conduite du véhicule et son appartenance à différentes classes de dangerosité CI, CK. Le résultat de la classification peut être fourni au serveur VSP sous la forme d'un vecteur, dit vecteur d'appartenance, de K composantes chiffrées en homomorphe, chacune des composantes représentant l'appartenance à une classe (valeur binaire) ou la probabilité d'appartenance à cette classe (fraction dyadique par exemple). 100391 Le vecteur d'appartenance est transmis au serveur VSP en 272. Ce dernier en déchiffre les composantes au moyen de sa clé privée HE skrs12 en 273. [0040] L'homme du métier comprendra que la méthode de traitement de données d'un véhicule peut être mise à jour sans difficulté. Lc traitement étant effectué par la plateforme dc calcul, il suffit de modifier dans cc serveur la fonction de traitement correspondante dans le domaine homomorphc. Il n'est en particulier pas nécessaire dc mettre à jour des logiciels dans tous les véhicules abonnés au service. En outre, la fonction dc traitement (par exemple la fonction de classification) peut prendre en compte les données dc plusieurs véhicules dans la mesure où celles-ci sont chiffrées à l'aide de la même clé publique homomorphe, HE I)? Ceci est avantageux lorsqu'il s'agit de comparer le comportement de deux véhicules en un même lieu (par exemple 7 dans le cadre d'un accident) ou bien lorsque le modèle de classification est entraîné de manière non supervisée. Enfin, on notera que le serveur VSP n'a pas directement accès aux données cinématiques du véhicule, de nature confidentielle, mais seulement au résultat du traitement, par exemple le résultat de la classification de la conduite du véhicule, au moyen d'une fonction de classification f . [0041] La fonction de classification f est évaluée dans le domaine homomorphe comme suit : [0042] [Math .1] (1) où l'on a noté pour des raisons de concision [x] = FOC VIE,pk,x,),R est le résultat de la classification (par exemple, le vecteur d'appartenance) et Pi,/ - - -, N sont les pa- ramètres (en clair) de la fonction de classification. On suppose que l'ensemble des paramètres chiffrés en homomorphe a été préalablement fourni à la platefonne de calcul. [0043] Cette évaluation est possible dans le domaine homomorphe dans la mesure où la fonction f est une fonction linéaire ou une fonction polynomiale, des données à classifier. [0044] Comme exemple de classification polynomiale (quadratique), on peut citer un classi- ficateur gaussien. [0045] Comme exemple de fonction linéaire, on peut citer un classificateur par hyperplans. 100461 Le cas d'un classificateur par hyperplans est illustré ci-après dans le cas d'un espace de dimension 2. Les données D sont alors des vecteurs de dimension 2 (accélération selon deux axes par exemple), D (x, y). 100471 Par exemple, une classe peut être définie par l'intersection de 2 demi-espaces délimités par des hyperplans, s'exprimant dans le domaine des clairs par : 100481 IMath.21 (2) où a1, ,,c 2 sont les paramètres de la fonction de classification dans le domaine des clairs. [0049] La fonction de classification dans le domaine homomorphc repose sur le calcul du résultat [R] = IO, défini par : [0050] 8 [Math.3] I ice 1[1] + [(7][i] I où toutes les opérations algébriques sont définies ici dans le domaine homomorphe. [0051] La position de la donnée D par rapport aux deux hyperplans permet de déterminer la classe à laquelle elle appartient. Ainsi, par exemple, si [r ] et V ]> 0, la donnée D appartiendra à une première classe CI et , à l'inverse, si [1] 0 ou [r.' 0, cette donnée appartiendra à une seconde classe C2.La comparaison des résultats dans le domaine homomorphe peut s'effectuer au moyen de circuits booléens pour l'opérateur «> » (plus grand que) sur les représentations binaires des données chiffrées, comme décrit dans l'article de J. Garay et al. intitulé « Practical and secure solutions for integer comparison » publié dans T. Okamoto and X. Wang, editors, Public Key Cryptography - PKC 2007, volume 4450 of Lecture Notes in Computer Science, pages 330-342. Springer Berlin, Heidelberg, 2007. [0052] Alternativement, il est possible d'utiliser une fonction de classification non linéaire et non polynomiale (par exemple classification par réseau neuronal) notamment lorsqu'une telle fonction peut être approximée localement par une fonction polynomiale (série de Taylor par exemple). On pourra trouver un exemple de classification sécurisée par réseau neuronal dans l'article de N. Dowlin et al. intitulé « CryptoNets : applying neural networks to encrypted data with high throughput and accuracy », available atresearch.microsoft.com/apps/pubs/default.aspx?id. [0053] La méthode de traitement confidentiel de données de véhicules a été décrite en relation avec un seul véhicule, un point d'accès, une plateforme de calcul et un serveur de fournisseur de service aux véhicules. Toutefois, en pratique ladite méthode fait intevenir un grand nombre de véhicules et de points d'accès ainsi que plusieurs plateformes de calcul et plusieurs serveurs VSP. Cette situation est illustrée schématiquement en Fig. 3. [0054] On a représenté en Fig. 3 une pluralité de véhicules VI, .. une pluralité de points d'accès 71-1;,. une pluralité de plateformes de calcul, CR,...,0[J, ainsi qu'une pluralité de serveurs de fournisseurs de services aux véhicules, V57],..,178/1. [0055] En règle générale, une plateforme de calcul peut être partagée par plusieurs four- nisseurs de service, autrement dit L REVENDICATIONSMéthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule (210), les données cinématiques étant transmises par une passerelle embarquée du véhicule à un point d'accès (220) d'un réseau externe à ce dernier et le résultat du traitement étant transmis (272) à un serveur d'un fournisseur de service (240), le fournisseur ayant généré un couple de clé privée - clé publique d'un cryptosystème asymétrique de chiffrement homomorphe, caractérisée en ce que : -le véhicule génère (251) une clé secrète d'un cryptosytème de chiffrement symétrique et chiffre (252) ladite clé secrète au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe ; -le véhicule chiffre (254) lesdites données au moyen la clé secrète de chiffrement symétrique; -le véhicule transmet (253,255) la clé secrète chiffrée en homomorphe ainsi que les données ainsi chiffrées au point d'accès (220), ledit point d'accès effectuant (261) un second chiffrement des données ainsi chiffrées, au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe , pour obtenir des données doublement chiffrées puis, au moyen de la clé secrète chiffrée en homomorphe, un déchiffrement dans le domaine homomorphe des données doublement chiffrées, pour obtenir des données chiffrées en homomorphe, et les transmettant (262) à une plateforme de calcul ; -la platefoime de calcul effectue (271), dans le domaine homomorphe, le traitement des données reçues du point d'accès (220) et transmet (272) le résultat du traitement, sous forme chiffrée en homomorphe, au serveur du fournisseur de service (240). Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le traitement confidentiel est une classification desdites données, le résultat du traitement donnant une classe, parmi une pluralité de classes prédéterminées, à laquelle appartiennent lesdites données ou les probabilités respectives que lesdites données appartiennent à ces classes prédéterminées. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, selon la revendication 2, caractérisée en ce que la classification est. une classification par hyperplans, chaque hyperplan étant défini par une fonction affine dans le domaine des clairs. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule selon la 11 [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que lesdites données comprennent des données cinématiques du véhicule. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule selon la revendication 4, caractérisée en ce que les classes prédéterminées sont des classes de dangerosité de conduite du véhicule. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la classification est obtenue par une fonction de classification comprenant en argument les données cinématiques d'une pluralité de véhicules. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chiffrement symétrique est un chiffrement par flot de clé. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chiffrement symétrique par la clé secrète desdites données est réalisée au moyen de la passerelle embarquée. Méthode de traitement confidentiel de données d'un véhicule, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la passerelle embarquée est configure° pour établir une connexion WiFi, ou selon une norme téléphonique 3G/4G/5G avec le point d'accès.