Safe and secure model-driven design for embedded systems. (Approche orientée modèles pour la sûreté et la sécurité des systèmes embarqués)

La presence de systemes et d'objets embarques communicants dans notre vie quotidienne nous a apporte une myriade d'avantages, allant de l'ajout de commodite et de divertissement a l'amelioration de la surete de nos deplacements et des soins de sante. Cependant, les defauts et les vulnerabilites de ces systemes exposent leurs utilisateurs a des risques de dommages materiels, de pertes financieres, et meme des dommages corporels. Par exemple, certains vehicules commercialises, qu'ils soient connectes ou conventionnels, ont deja souffert d'une variete de defauts de conception entrainant des blessures et la mort. Dans le meme temps, alors que les vehicules sont de plus en plus connectes (et dans un avenir proche, autonomes), les chercheurs ont demontre la possibilite de piratage de leurs capteurs ou de leurs systemes de controle interne, y compris l'injection directe de messages sur le bus CAN.Pour assurer la surete des utilisateurs et des passants, il faut considerer plusieurs facteurs. La surete conventionnelle suggere qu'un systeme ne devrait pas contenir de defauts logiciels et materiels qui peuvent l'empecher de fonctionner correctement. La "surete de la fonction attendue" consiste a eviter les situations que le systeme ou ses composants ne peuvent pas gerer, comme des conditions environnementales extremes. Le timing peut etre critique pour certains systemes en temps reel, car afin d'eviter des situations dangereuses, le systeme devra reagir a certains evenements, comme l'evitement d'obstacles, dans un delai determine. Enfin, la surete d'un systeme depend de sa securite. Un attaquant qui peut envoyer des commandes fausses ou modifier le logiciel du systeme peut changer son comportement et le mettre dans diverses situations dangereuses. Diverses contre-mesures de securite et de surete pour les systemes embarques, en particulier les vehicules connectes, ont ete proposees. Pour mettre en oeuvre correctement ces contre-mesures, il faut analyser et verifier que le systeme repond a toutes les exigences de surete, de securite et de performance, et les faire la plus tot possible dans les premieres phases de conception afin de reduire le temps de mise sur le marche, et eviter les reprises. Cette these s'interesse a la securite et la surete des les systemes embarques, dans le contexte du vehicule autonome de l'Institut Vedecom. Parmi les approches proposees pour assurer la surete et la securite des les systemes embarques, l'ingenierie dirigee par modele est l'une de ces approches qui couvre l'ensemble du processus de conception, depuis la definition des exigences, la conception du materiel et des logiciels, la simulation/verification formelle et la generation du code final. Cette these propose une methodologie de modelisation pour une conception sure et securisee, basee sur la methodologie SysML-Sec, qui implique de nouvelles methodes de modelisation et de verification. La modelisation de la securite est generalement effectuee dans les dernieres phases de la conception. Cependant, la securite a un impact sur l'architecture/allocation; les decisions de partitionnement logiciel/materiel devraient etre prises en fonction de la capacite de l'architecture a satisfaire aux exigences de securite. Cette these propose comment modeliser les mecanismes de securite et l'impact d'un attaquant dans la phase de partitionnement logiciel/materiel. Comme les protocoles de securite ont un impact negatif sur le performance d'un systeme, c'est important de mesurer l'utilisation des composants materiels et les temps de reponse du systeme. Des composants surcharges peuvent entrainer des performances imprevisibles et des retards indesirables. Cette these traite aussi des mesures de latence des evenements critiques pour la securite, en se concentrant sur un exemple critique pour les vehicules autonomes : le freinage/reponse apres la detection d'obstacles. Ainsi, nos contributions soutiennent la conception sure et securisee des systemes embarques.