Brevet FR3123494A1 — publié le 20221202

La présente invention concerne une méthode de provisionnement de clés dans un réseau d’objets connectés, comprenant une pluralité de tels objets ainsi qu’une centrale de programmation. Les nœuds du réseau peuvent communiquer sur un canal principal et sur un canal auxiliaire sécurisé, distinct du canal principal. Après une première phase d’authentification et d’identification mutuelle avec les nœuds du réseau, un terminal comprenant un élément matériel sécurisé, diffuse, dans une seconde phase, un ensemble de clés secrètes à chaque nœud, via le canal auxiliaire, l’ensemble de clés secrètes comprenant une première clé secrète destinée à authentifier les nœuds appartenant au réseau et une seconde clé secrète, destinée à chiffrer les échanges sur le canal principal. Dans une troisième phase, la centrale de programmation effectue une découverte des nœuds du réseau. Fig. 2 MÉTHODE DE PROVISIONNEMENT DE CLÉS DANS UN RÉSEAU D’OBJETS CONNECTÉS La présente invention concerne le domaine général des réseaux de capteurs sans fil ou WSN ( Wireless Sensor Network ). Elle trouve notamment application dans le domaine de l’habitat connecté et plus généralement de la domotique. Etat de la technique antérieure L’habitat connecté (Smart Home) fait appel à des réseaux d’objets tels que des capteurs et des actionneurs, connecté à Internet. Les capteurs peuvent mesurer des grandeurs physiques telles que la pression, la température, le contact, la présence de gaz, la lumière dans le visible ou l’infra-rouge, etc. et les actionneurs peuvent agir sur l’environnement en commandant un interrupteur, la fermeture ou l’ouverture d’un portail, de volets roulants, en modifiant une température de consigne, en déverrouillant une porte, etc. Le réseau d’objets connectés comprend généralement en outre une centrale de programmation servant à transmettre des commandes aux dits objets et permettant à l’installateur ou à l’utilisateur de contrôler le réseau. Selon le protocole de communication utilisé, la topologie du réseau peut être maillée ou en étoile. Un tel réseau d’objets connectés se présente sous la forme d’un réseau local connecté à Internet via une passerelle. Les protocoles de communication au sein de ce réseau sont généralement propriétaires mais peuvent alternativement utiliser des standards tels que ZigBee ou 6LowPAN s’appuyant les couches basses (physique et liaison) à faible consommation de IEEE 802.15.4. La fonction de la passerelle est de relayer les données et/ou les commandes entre un serveur du Cloud et les capteurs/ actionneurs du réseau. Si la communication entre la passerelle et le serveur est sécurisée, la transmission de données au sein du réseau d’objets connectés ne l’est pas nécessairement. Afin de protéger les objets connectés contre des attaques, visant par exemple dans le contexte de la domotique à prendre le contrôle d’un actionneur, il est nécessaire de chiffrer les communications au sein du réseau d’objets connectés. A cette fin, on peut utiliser des techniques d’appairage sécurisé entre dispositifs basées sur un protocole de Diffie-Hellman pour partager une clé symétrique. Toutefois, cela suppose que les objets connectés disposent de capacités suffisantes pour effectuer des calculs de cryptographie asymétrique sur courbes elliptiques, ce qui n’est généralement pas le cas. D’autres techniques peuvent permettre de partager une clé secrète commune comme celle du calcul multipartite sécurisé ou MPC ( Multi Party Computing ) permettant à une pluralité de pairs de s’accorder sur un résultat commun. Toutefois cette dernière ne peut être mise en œuvre que pour un canal de communication unique. Un objectif de la présente invention est de proposer une méthode de provisionnement de clés au sein d’un réseau d’objets connectés permettant à ceux-ci de communiquer de manière sécurisée. Un objectif subsidiaire de la présente invention est de proposer une méthode de provisionnement de clés qui soit simple et robuste, notamment en cas d’ajout ou de remplacement d’un objet connecté, et cas de changement de propriétaire du réseau. Présentation de l’invention La présente invention est définie par une méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil dont les nœuds comprennent une centrale de programmation et une pluralité d’objets connectés, ladite méthode de provisionnement mettant en œuvre un terminal comportant un élément matériel sécurisé dans lequel sont stockées des clés secrètes, les différents nœuds du réseau pouvant communiquer sur un canal principal et sur un canal auxiliaire, distinct du canal principal, ledit terminal ne pouvant communiquer avec les différents nœuds du réseau que sur le canal auxiliaire, ladite méthode comprenant : - une première phase pendant laquelle le terminal et chaque nœud du réseau s’authentifient et s’identifient mutuellement via le canal auxiliaire au moyen d’une clé publique du fabricant ; - une seconde phase pendant laquelle le terminal distribue de manière sécurisée un ensemble de clés secrètes aux différents nœuds du réseau, ledit ensemble de clés secrètes comprenant une première clé secrète ( ), destinée à authentifier les nœuds appartenant au réseau et une seconde clé secrète ( ) destinée à chiffrer des échanges sur le canal principal ; - une troisième phase pendant laquelle la centrale de programmation découvre le réseau au moyen d’un message de découverte diffusé aux objets connectés, le message de découverte étant authentifié au moyen de la première clé secrète et, en cas de succès d’authentification dudit message par un objet connecté, envoi d’un message d’acquittement à la centrale de programmation, chiffré par la seconde clé secrète. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, chaque nœud est équipé d’une première antenne adaptée à émettre et recevoir sur le canal principal et d’une seconde antenne adaptée à émettre et recevoir sur le canal auxiliaire, la propagation sur le canal auxiliaire étant de portée sensiblement plus courte que la propagation sur le canal principal. Avantageusement, le terminal, resp. chaque nœud du réseau, dispose d’un identifiant unique du fabricant et embarque un code binaire, ledit code binaire étant haché au moyen d’une fonction de hachage, le résultat du hachage étant concaténé avec ledit identifiant unique, l’ensemble étant signé par une clé privée correspondant à la clé publique du fabricant et le résultat signé étant stocké dans le terminal, resp. le nœud sous forme d’identifiant signé, et, dans la première phase, le terminal transmet son identifiant signé à chaque nœud du réseau, le nœud authentifiant le terminal à partir l’identifiant signé du terminal et de ladite clé publique du fabricant et, réciproquement, chaque nœud transmet son identifiant signé au terminal, le terminal authentifiant chaque nœud à partir de l’identifiant signé du nœud et de ladite clé publique du fabricant. En cas de succès d’authentification du terminal par un nœud, l’identifiant du terminal peut être stocké dans une mémoire EEPROM de ce nœud. Dans la seconde phase, le terminal transmet avantageusement, via le canal auxiliaire, ledit ensemble de clés secrètes à chaque nœud et, dans le cas où l’identifiant du terminal est stocké dans le nœud, ce dernier stocke ledit ensemble de clés secrètes dans la mémoire EEPROM du nœud et commute son émetteur/récepteur sur le canal principal. Selon un second mode de réalisation, le canal auxiliaire entre le terminal et chaque nœud est chiffré au moyen d’une clé symétrique de liaison obtenue à partir d’une clé de session éphémère, de l’identifiant du terminal ainsi que de l’identifiant dudit nœud. La clé de session éphémère peut alors être obtenue au moyen d’un échange de Diffie-Hellman entre le terminal et la centrale de programmation. De préférence, dans la seconde phase le terminal transmet, dans une première étape, ledit ensemble de clés secrètes à la centrale de programmation, ledit ensemble de clés secrètes étant chiffré au moyen de la clé de session éphémère. Dans la seconde phase, le terminal transmet avantageusement, dans une seconde étape, ledit ensemble de clés secrètes à chaque nœud, ledit ensemble de clés secrètes étant chiffré au moyen de la clé symétrique de liaison associée au terminal et à ce nœud, ladite clé symétrique de liaison étant obtenue comme un haché de la clé éphémère concaténée à l’identifiant unique du terminal et à l’identifiant unique du nœud. Quel que soit le mode de réalisation, dans la troisième phase, lorsqu’un nœud authentifie avec succès un message de découverte émis par la centrale de programmation, il lui renvoie avantageusement un message d’acquittement signé par la seconde clé secrète, la centrale de programmation stockant alors l’identifiant dudit objet dans sa mémoire locale après l’avoir déchiffré avec la seconde clé secrète. Brève description des figures 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 : représente de manière schématique un exemple de réseau d’objets connectés auquel peut s’appliquer la méthode de provisionnement de clés selon la présente invention ; représente un dongle sécurisé permettant de provisionner des clés dans le réseau d’objets connectés de la ; représente de manière schématique l’architecture interne du dongle sécurisé de la ; représente une centrale de programmation permettant de programmer les objets connectés de la ; représente de manière schématique l’architecture interne de la centrale de programmation de la ; représente de manière schématique l’architecture interne d’un objet connecté dans le réseau de la ; représente de manière schématique une phase d’authentification et d’identification mutuelle entre le dongle sécurisé et un nœud du réseau ; représente de manière schématique une étape de transmission de clés secrètes par le dongle sécurisé à la centrale de programmation, dans le cadre d’un premier mode de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique une étape de transmission de clés secrètes par le dongle sécurisé à un objet connecté, dans le cadre du premier mode de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique une étape de transmission de clés secrètes par le dongle sécurisé à la centrale de programmation, dans le cadre d’un second mode de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique une étape de transmission de clés secrètes par le dongle sécurisé à un objet connecté, dans le cadre du second mode de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique une phase de découverte du réseau d’objets connectés par la centrale de programmation. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil dont les nœuds comprennent une centrale de programmation et une pluralité d’objets connectés, caractérisée en ce qu’elle met en œuvre un terminal comportant un élément matériel sécurisé dans lequel sont stockées des clés secrètes, les différents nœuds du réseau pouvant communiquer sur un canal principal et sur un canal auxiliaire, distinct du canal principal, ledit terminal ne pouvant communiquer avec les différents nœuds du réseau que sur le canal auxiliaire, ladite méthode comprenant : - une première phase pendant laquelle le terminal et chaque nœud du réseau s’authentifient et s’identifient mutuellement via le canal auxiliaire au moyen d’une clé publique du fabricant ; - une seconde phase pendant laquelle le terminal distribue de manière sécurisée un ensemble de clés secrètes aux différents nœuds du réseau, ledit ensemble de clés secrètes comprenant une première clé secrète ( ), destinée à authentifier les nœuds appartenant au réseau et une seconde clé secrète ( ) destinée à chiffrer des échanges sur le canal principal ; - une troisième phase pendant laquelle la centrale de programmation découvre le réseau au moyen d’un message de découverte diffusé aux objets connectés, le message de découverte étant authentifié au moyen de la première clé secrète et, en cas de succès d’authentification dudit message par un objet connecté, envoi d’un message d’acquittement à la centrale de programmation, chiffré par la seconde clé secrète. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque nœud est équipé d’une première antenne adaptée à émettre et recevoir sur le canal principal et d’une seconde antenne adaptée à émettre et recevoir sur le canal auxiliaire, la propagation sur le canal auxiliaire étant de portée sensiblement plus courte que la propagation sur le canal principal. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 2, caractérisée en ce que le terminal, resp. chaque nœud du réseau, dispose d’un identifiant unique du fabricant et embarque un code binaire, ledit code binaire étant haché au moyen d’une fonction de hachage, le résultat du hachage étant concaténé avec ledit identifiant unique, l’ensemble étant signé par une clé privée correspondant à la clé publique du fabricant et le résultat signé étant stocké dans le terminal, resp. nœud sous forme d’identifiant signé, et que, dans la première phase, le terminal transmet son identifiant signé à chaque nœud du réseau, le nœud authentifiant le terminal à partir l’identifiant signé du terminal et de ladite clé publique du fabricant et que, réciproquement, chaque nœud transmet son identifiant signé au terminal, le terminal authentifiant chaque nœud à partir de l’identifiant signé du nœud et de ladite clé publique du fabricant. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 3, caractérisée en ce qu’en cas de succès d’authentification du terminal par un nœud, l’identifiant du terminal est stocké dans une mémoire EEPROM de ce nœud. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 4, caractérisée en ce que dans la seconde phase, le terminal transmet, via le canal auxiliaire, ledit ensemble de clés secrètes à chaque nœud et que, dans le cas où l’identifiant du terminal est stocké dans le nœud, ce dernier stocke ledit ensemble de clés secrètes dans la mémoire EEPROM du nœud et commute son émetteur/récepteur sur le canal principal. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal auxiliaire entre le terminal et chaque nœud est chiffré au moyen d’une clé symétrique de liaison obtenue à partir d’une clé de session éphémère, de l’identifiant du terminal ainsi que de l’identifiant dudit nœud. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 6, caractérisée en ce que la clé de session éphémère est obtenue au moyen d’un échange de Diffie-Hellman entre le terminal et la centrale de programmation. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 7, caractérisée en ce que dans la seconde phase le terminal transmet, dans une première étape, ledit ensemble de clés secrètes à la centrale de programmation, ledit ensemble de clés secrètes étant chiffré au moyen de la clé de session éphémère. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon la revendication 8, caractérisée en ce que dans la seconde phase, le terminal transmet, dans une seconde étape, ledit ensemble de clés secrètes à chaque nœud, ledit ensemble de clés secrètes étant chiffré au moyen de la clé symétrique de liaison associée au terminal et à ce nœud, ladite clé symétrique de liaison étant obtenue comme un haché de la clé éphémère concaténée à l’identifiant unique du terminal et à l’identifiant unique du nœud. Méthode de provisionnement de clés dans un réseau sans fil selon l’une des revendication précédentes, caractérisé en ce que, dans la troisième phase, lorsqu’un nœud authentifie avec succès un message de découverte émis par la centrale de programmation, il lui renvoie un message d’acquittement signé par la seconde clé secrète, la centrale de programmation stockant alors l’identifiant dudit objet dans sa mémoire locale après l’avoir déchiffré avec la seconde clé secrète.