EP3854021A1 - Méthode de traitement confidentiel de logs d'un système d'information - Google Patents

Méthode de traitement confidentiel de logs d'un système d'information

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EP3854021A1
EP3854021A1 EP19790648.0A EP19790648A EP3854021A1 EP 3854021 A1 EP3854021 A1 EP 3854021A1 EP 19790648 A EP19790648 A EP 19790648A EP 3854021 A1 EP3854021 A1 EP 3854021A1
Authority
EP
European Patent Office
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log
encrypted
homomorphic
key
logs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19790648.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Aymen BOUDGUIGA
Oana STAN
Renaud Sirdey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3854021A1 publication Critical patent/EP3854021A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H04L63/1408—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic by monitoring network traffic
    • H04L63/1425—Traffic logging, e.g. anomaly detection
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    • H04L9/008—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols involving homomorphic encryption
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    • H04L9/06—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
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    • H04L9/3242—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions involving keyed hash functions, e.g. message authentication codes [MACs], CBC-MAC or HMAC
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    • H04L2209/46—Secure multiparty computation, e.g. millionaire problem

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of computer security and more particularly to the management of events and the security of an information system or SIEM (Security Information and Event Management).
  • SIEM Security Information and Event Management
  • Cybersecurity has become a major issue for owners and users of information systems (IS).
  • One of the known approaches for protecting an information system is to collect the events occurring in the various pieces of equipment which constitute it such as routers, servers, firewalls, database, network nodes, etc. Given the frequency, variety and quantity of these events, they cannot generally be treated on the fly. For this reason, events are recorded in system logs, also called logs, for purposes of deferred processing.
  • the system logs relating to the various devices are then filtered and then correlated with each other so as to be able to identify the occurrence of anomalies or risk situations and, if necessary, notify the system administrator.
  • SIEM Security Information Event Management
  • SaaS Software as a Service
  • an intrusion detection system can indicate the presence of malware that discloses the identifiers and passwords of users of a certain type of database. The hacker can then use this same malware to recover this confidential data for other databases of the same type.
  • SIEM tool can use log information for commercial purposes, for example to identify elements of systems at risk and sell solutions to IT security professionals. He can just as well make a dishonest use of it by informing hackers about potential targets and causing massive attacks on vulnerable components.
  • SIEM tools such as IBM TM QRadar TM allow the storage of historical events (ie time-stamped) of an information system on a device external while implementing confidentiality protection measures, such as hash addressing of these events and obfuscation of stored data.
  • Other SIEM tools also make it possible to encrypt, by means of a conventional symmetric encryption algorithm such as AES, the data transmitted between their different software components.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method for processing the logs of an information system which guarantees the confidentiality of the processing as well as the confidentiality of the result of this processing.
  • the present invention is defined by a method of processing system logs of an information system comprising a generator of system logs, said system logs being transmitted to a system log analyzer for analysis, the result of the analysis being transmitted to a security operations center to establish a security report or propose a countermeasure to said generator, the system log analyzer and the security operations center being distant from the system log generator, the security operations with a private key (HE.sk) as well as a public key (HE.pk) of a homomorphic cryptosystem, said public key having been previously transmitted to the system log generator and to the system logs, the method according to the invention being particular in that:
  • the system log generator generates a symmetric encryption key) and then encrypts this key using the homomorphic encryption public key
  • the system log analyzer performs, by means of said encrypted public key, a transcription of the encrypted log to obtain a system log encrypted by the homomorphic encryption public key, then performs a processing of this log in the homomorphic domain to obtain a result analysis in the homomorphic domain (Enc (HE.pk, r)), the analysis result in the homomorphic domain as well as the symmetric key encrypted by the public homomorphic encryption key being transmitted to the security operations center;
  • the security operations center decrypts, using the secret key of the homomorphic cryptosystem, the symmetric key encrypted by the homomorphic encryption public key, as well as the analysis result obtained in the homomorphic domain, to obtain respectively the symmetric key and the analysis result in clear, establishes a safety report or proposes a countermeasure from the analysis result in clear, encrypts the safety report or countermeasure using the symmetric key before transmitting the report security or countermeasure thus encrypted to the system log generator;
  • the system log generator deciphers, using the symmetric key, the security report or countermeasure thus encrypted, in order to obtain the security report or the countermeasure in clear.
  • the information system comprises a generator of system logs (LG), said system logs being transmitted to a system log analyzer (SIEM) for analysis therein, the result of the analysis (r) being intended for the generator of system logs, the system log analyzer being remote from the system log generator, the system log generator having a private key (HE.sk) as well as a public key (HE.pk) from a homomorphic cryptosystem , said public key having been previously transmitted to the system log analyzer, the system log generator generates a symmetric encryption key (K) then encrypts this key using the homomorphic encryption public key (HE.pk) and transmits the public key thus encrypted (Enc (HE.pk, K ⁇ )) t> V system log analyzer;
  • LG system log analyzer
  • the system log generator encrypts a system log using the symmetric key (K) and thus transmits it encrypted to the system log analyzer;
  • the system log analyzer performs, by means of said encrypted public key, a transcription of the encrypted log to obtain a system log encrypted by the homomorphic encryption public key, then performs a processing of this log in the homomorphic domain to obtain a result analysis in the homomorphic domain (Enc (HE.pk, r)), the analysis result in the homomorphic domain being transmitted to the system log generator;
  • the system log generator decrypts, using the secret key of the homomorphic cryptosystem, the analysis result obtained in the homomorphic domain, to obtain the analysis result in clear.
  • the system log analyzer transcribes the log encrypted by the symmetric key (Enc [HE.pkJog * )) by encrypting it a second time with the public key of homomorphic encryption, then decrypting the log a second time encrypted in the homomorphic domain, by means of the symmetric key encrypted by the public key of homomorphic encryption (Enc (HE.pk, K sym )),
  • Symmetric encryption is preferably stream encryption.
  • the log processing in the homomorphic domain can be an analysis of events by signatures or a behavioral analysis of at least one element of the information system.
  • Log processing in the homomorphic domain can be done by a machine learning method.
  • the machine learning method uses a linear classification model or a neural network.
  • the system log generator can calculate a fingerprint of the log encrypted by a hash function or a message authentication code, and transmits the fingerprint or MAC code with the log thus encrypted, to the system log analyzer.
  • system log generator is part of an operating system intrusion detection system (IDS).
  • IDS operating system intrusion detection system
  • Fig. 1 schematically represents an infrastructure in which the method for processing system logs according to the present invention can be implemented
  • Fig. 2 schematically represents the timing diagram of a method for processing system logs according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 3 schematically represents the timing diagram of a method for processing system logs according to a second embodiment of the invention.
  • an information system comprising a set of devices distributed on one or even several networks connected to the Internet, such as terminals (mobile or not), sensors, gateways, servers, etc.
  • the use cases targeted here are not only those of conventional local networks (especially company networks) but also networks of connected objects or loT (Internet of Things), intelligent networks (smart grids), transport systems intelligent or ITS (Intelligent Transportation System), home automation networks, etc.
  • the devices in the system can support different types of communication. They can, for example, communicate with each other directly in a peer-to-peer manner or via a local network (device to device communication), they can communicate with a gateway (device to gateway communication), for example to aggregate data in the case of a loT application, and they can finally access via remote Internet servers or even Cloud platforms (device to Cloud communication).
  • Some of these devices may be equipped with system log generators.
  • intrusion detection devices or IDS Intrusion Detection System
  • firewalls, gateways or servers can host such log generators.
  • gateways or servers can host such log generators.
  • system logs can be stored and analyzed automatically by SIEM tools hosted by servers or Cloud platforms.
  • the results of this automatic analysis can be used by security operations centers or SOC (Security Operations Center). These security centers can generate reports, propose or deploy countermeasures to remedy possible failures (deployment of a patch or quarantine, for example)
  • Fig. 1 schematically represents a system log management infrastructure on which the method of processing system logs according to the present invention can be implemented.
  • This figure shows a plurality of devices 110, such as for example workstations, terminals, sensors, gateways, firewalls, servers forming part of an information system. These devices can be linked together by wired or wireless links within a local network and / or connected to the Internet via a gateway, 120. Some of these devices (shown in gray) can be equipped with log generators. System logs can be transmitted over the Internet to a remote server or to a cloud platform. The components of such a platform are represented in 130 comprising SIEM tools, 131, and / or SOC security centers, 132. A SIEM tool and a security center can be hosted on separate servers or on the same server.
  • the log generator is responsible for collecting events affecting the device on which it is hosted and for listing them in a system log.
  • the log generator of an intrusion detection system could report events relating to abnormal or suspicious activities on a host machine (HIDS for Host IDS) or a network (NIDS for Network IDS).
  • Such a log is in practice in the form of a list of time-stamped events, each event being described by information such as, for example, the type of event, a status of a software or hardware component, a code error.
  • the main events are those relating to an authentication or authorization procedure, a connection success or failure, significant network traffic, detection of viruses or critical system errors.
  • the log generator can perform a normalization of the system logs before transmitting them. More precisely, the characteristics of the events, for example the timestamp information, the protocol levels, the port numbers, the IP addresses, etc. are filled in different fields of a predetermined format, for example of XML type.
  • the system logs are then transmitted on the fly or stored locally to be transmitted on request to the SIEM tool.
  • the SIEM tool can include several agents (agent-based SIEM), installed in the log generators, responsible for periodically transmitting the system logs to the analysis module.
  • the SIEM tool may not have an agent (SIEM agentless) in which case, it directly receives the system logs from the log generator (s).
  • the SIEM tool can take care of the normalization operation if it has not been previously carried out by the log generator.
  • the SIEM tool correlates between two or more events from the system log (or from a plurality of system logs received from different log generators).
  • the correlation module aims to reconcile events from one source (or from several sources) based on their characteristics, for example their timestamp information, types of events, IP addresses. The events thus reconciled are then supplied to the analysis module of the SIEM tool.
  • This analysis can be performed on the basis of a method using predetermined rules (also called signatures) or a behavioral method
  • Signature analysis uses a set of rules associated with already known attack scenarios (mainly from feedback). In other words, if the analysis module detects a configuration of events corresponding to such a scenario, it reconciles these events within the same set and associates it with an attack scenario identifier.
  • Examples of such rules include the detection of network traffic with a starting or destination address listed as malicious, a number of unsuccessful connection attempts on one or more machines in the system, above a predetermined threshold for a given period of time, the creation of a new user account immediately followed by a connection activity.
  • the correlation of events can be carried out on the fly by receiving the events or alternatively by reading the log file.
  • the SIEM tool also includes an analysis module for detecting vulnerabilities, identifying risks or incidents, based on the events received and, where appropriate, correlated. It can combine past events with events arriving in real time as well as use information relating to the context in which these events happened.
  • the analysis module advantageously uses a machine learning algorithm, typically a classification algorithm, supervised or unsupervised. This classification algorithm can classify combinations of events into the following categories of "normal”, “dangerous” and "unknown”.
  • the results of the analysis of the SIEM tool are then provided to the security center, which can propose countermeasures or deploy them automatically.
  • the idea underlying the invention is to propose a processing of the log logs after homomorphic transcryption so that the SIEM tool has no possibility of accessing the system logs in the clear.
  • a homomorphic encryption makes it possible to carry out operations (in practice arithmetic operations of addition or multiplication) on data without ever revealing them.
  • a homomorphic encryption is an encryption (as a general rule asymmetric) Enc pk (of public key pk) verifying the following property:
  • the group homomorphism can be a multiplicative homomorphism.
  • a homomorphic cipher can be considered as a ring morphism between the clear space (provided with the operations +, x) and the cipher space (provided with the corresponding operations Q, ®).
  • Dec ⁇ HE.sk, x instead of Enc pk (a) and Dec sk (x) to designate respectively a homomorphic encryption operation (of a) with the public key HE.pk and homomorphic decryption (of x ) using the private key HE.sk.
  • Transciphering is a cryptographic technique making it possible to pass from data encrypted by a first cryptosystem to the same data encrypted by a second cryptosystem, without going through an intermediate step of decryption in the clear space.
  • the present secure classification method makes use of a transcryption which makes it possible to pass from a symmetric encryption, advantageously a stream encryption, to a homomorphic encryption.
  • a stream encryption is a symmetric encryption in which the message to be encrypted is simply added bit by bit with a stream of key (key stream), generated from a symmetric key.
  • Decryption is carried out like encryption, by simple bit-by-bit addition of the encrypted data with the key flow.
  • the transcryption operation (3) assumes, however, that decryption in the homomorphic domain, S ⁇ E , is possible, in other words that it can be performed in the homomorphic domain by means of the abovementioned elementary operations q, ®.
  • decryption in the homomorphic domain S ⁇ E
  • this being carried out by a simple addition with the stream of key, it is understood that this can be carried out in the homomorphic domain by means of the symmetric encrypted key Enc (HE.pk , K sym .
  • Fig. 2 schematically represents the timing diagram of a method for processing system logs according to a first embodiment of the invention.
  • This processing method can be implemented in a system log management infrastructure as shown in FIG. 1.
  • the log generator could be part, for example, of an intrusion detection system, a firewall etc. It is hosted by an element of the information system that should be protected.
  • the SIEM log analysis tool and the security operations center are distant from the log generator. They can be located on remote servers or managed as a service by a Cloud platform.
  • the security operations center, SOC has generated a secret HE.sk key for homomorphic encryption.
  • SOC has an asymmetric homomorphic cryptosystem characterized by the pair of keys (HE.sk, HE.pk).
  • the public key HE.pk has been transmitted to the log generator, LG, and to the log analysis tool, SIEM.
  • step 210 the log generator, LG, generates a secret key symmetric encryption S.
  • This symmetric key can be renewed periodically or after having transmitted a predetermined number of system logs, or even to each new system log.
  • the LG generator encrypts the symmetric key using the public key of the homomorphic cryptosystem, and transmits this key, thus encrypted, that is logs.
  • the transmission of the encrypted symmetric key Ehe ⁇ HE.rIz, K ⁇ may be prior, concomitant or subsequent to step 220.
  • the transmission of the encrypted key will be omitted if it has already been transmitted in a previous step.
  • the log analysis tool then transacts in 230 the system log and in 240 performs the processing / analysis of the log on its transcrypted version. More specifically, the SIEM tool first performs homomorphic log encryption already encrypted by the symmetric key, i.e. Enc HE.pk, log * ) then decrypts log * in the homomorphic domain using Enc HE.pk, K sym , ie:
  • the processing / analysis of the journal is then carried out in 240 in the homomorphic domain on Enc (HE.pk og) using a machine learning algorithm or ML (Machine Learning) using a classification, for example a linear classification model with binary output (also called logistic regression).
  • Enc HE.pk og
  • ML Machine Learning
  • F classification
  • F F in the clear space.
  • a presentation of an ML classifier operating within a homomorphic domain can be found in the article by T. Graepel et al. entitled “ML confidential, Machine Learning on encrypted data” published in the work of Kwon T., Lee MK., Kwon D. (eds) Information Security and Cryptology - ICISC 2012. ICISC 2012. Lecture Notes in Computer Science, vol 7839 Springer, Berlin, Heidelberg.
  • x (x l , x 2 , ..., x N ) an observation of an event or even a combination of events, where x 1 , ..., x JV are the observed parameters , also called predictor variables. So, for example, these predictor variables could be a number of connection requests, a latency, a number of system errors of a certain type, etc.
  • logistic regression generally consists in calculating a SC score function expressed as a linear combination of the N predictive variables x 1 , ..., x JV relative to the observation, that is:
  • SC fl jXj + a 2 x 2 + ... + a N x N (5) and classifying this observation according to the comparison of this score function with respect to a threshold value.
  • the score function having a linear expression it can be evaluated in the homomorphic domain.
  • the comparison can, in some cases, be made in this area.
  • the value of the score function is transmitted as a result in the homomorphic domain, the comparison then being carried out by the security operations center, SOC, as we will see below.
  • the score function allows you to split the observation space into two zones separated by a hyperplane and to classify an observation in one or the other of these zones. In general, it is possible to divide the observation space into a plurality of zones using a plurality of score functions.
  • Enc HE.pk, r
  • Enc (HE.pk, r) F HE (Enc (HE.pk, log)) (6)
  • step 250 the analysis tool, SIEM, transmits the encrypted result in the homomorphic domain Enc (HE.pk, r), obtained in the previous step, to the security operations center, SOC the symmetric key encrypted by the public key of the homomorphic cryptosystem, ie Ehe ⁇ HE.rIz, K ⁇ , which had been received from the generator of logs, LG. Again, the transmission of this last key can be omitted if it has been previously transmitted to the SOC center with a previous result.
  • Enc HE.pk, r
  • the SOC center determines in 270 the countermeasure to be applied or establishes a report, denoted C.
  • an event could be classified according to the result r, as dangerous, unknown, or harmless and establish a report accordingly.
  • it may offer countermeasures, for example quarantine or the deployment of a patch.
  • the proposed ratio / countermeasure, C is encrypted in 280 using the symmetric key, this having been previously decrypted using the private key HE.sk:
  • the log generator thus obtains the security report / countermeasure in clear.
  • the SIEM tool treats system logs confidentially, it does not have access to the content of these logs since it does not have the symmetric key K , nor to the result of the analysis of these logs since it does not have the secret key HE.sk.
  • the SOC center also has no access to the content of the newspapers since it only has the result.
  • Fig. 3 schematically represents the timing diagram of a method for processing system logs according to a second embodiment of the invention.
  • This second embodiment differs from the first in that it does not implement a security operations center.
  • the result of the analysis is transmitted directly to the log generator.
  • LG has designated the system log generator and SIEM the log analyzer.
  • the log analyzer is remote from the information system, that it is hosted by a remote server or that it is provided as a service by a Cloud platform.
  • the log generator has generated a secret HE.sk key for homomorphic encryption. In other words, it has a homomorphic cryptosystem (HE.sk, HE.pk). This public key HE.pk has been transmitted (in clear) to the log analyzer, SIEM.
  • the log generator In step 310, the log generator generates a secret key of a symmetric encryption method S.
  • the symmetric key can be renewed periodically or after having transmitted a predetermined number of system logs.
  • it encrypts the symmetric key by means of the public key of the homomorphic cryptosystem, and transmits the key thus encrypted, logs.
  • the step of sending this encrypted key at 310 may be earlier, concomitant or later than that of the encrypted log at 320, or even be omitted if the encrypted key has already been sent during a previous log.
  • step 330 the log analysis tool performs a transcription of the system log to obtain the encrypted log in the homomorphic domain, Enc (HE.pkJog).
  • step 340 the tool performs the processing / analysis of the log on its transcrypted version, Enc (HE.pk og).
  • Enc HE.pk og
  • This step is identical to step 240, and the same variants envisaged for the first embodiment also find application here.
  • the result is obtained in the homomorphic domain, ie Enc (HE.pk, r).
  • the log analyzer has access neither to the content of the logs nor to the result of their analysis. If necessary, it can receive and analyze the logs of a plurality of information system log generators.
  • MAC message Authentication Code

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Abstract

La présente invention concerne une méthode de traitement de journaux système d'un système d'information. Un générateur de journaux (LG) système transmet ces journaux système à un analyseur de journaux système (SIEM) après les avoir chiffrés au moyen d'une clé de chiffrement symétrique et lui envoie parallèlement la clé symétrique chiffrée par une clé publique de cryptosystème homomorphe. L'analyseur de journaux système effectue un transchiffrement de ces journaux puis un traitement de ceux-ci dans le domaine homomorphe. Le résultat du traitement dans le domaine homomorphe est alors transmis à un centre de sécurité (SOC) ou bien directement au générateur de journaux système pour y être déchiffré. Le centre de sécurité peut établir un rapport de sécurité ou proposer une contremesure avant de l'envoyer, sous forme chiffrée par la clé symétrique, au générateur de journaux système.

Description

MÉTHODE DE TRAITEMENT CONFIDENTIEL DE LOGS D'UN SYSTÈME D'INFORMATION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la sécurité informatique et plus particulièrement la gestion des évènements et de la sécurité d'un système d'information ou SIEM ( Security Information and Event Management).
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La cybersécurité est devenue un enjeu majeur pour les propriétaires et les usagers de systèmes d'information (SI). Une des approches connues pour protéger un système d'information est de collecter les évènements intervenant dans les différents équipements qui le constituent tels que routeurs, serveurs, pare-feux, base de données, nœuds de réseau, etc. Etant donné la fréquence, la variété et la quantité de ces évènements, ils ne peuvent généralement être traités à la volée. Pour cette raison, les évènements sont enregistrés au sein de journaux système, encore appelés logs, à des fins de traitement différé. Les journaux système relatifs aux différents équipements sont ensuite filtrés puis corrélés entre eux de manière à pouvoir identifier la survenance d'anomalies ou de situations à risque et, le cas échéant d'en avertir l'administrateur du système.
De nombreux outils capables d'analyser les journaux système, connus sous l'acronyme de SIEM ( Security Information Event Management), sont disponibles sur le marché. Ces outils devenant de plus en plus complexes et coûteux, une tendance récente est de proposer ces outils sous la forme de logiciels en tant que service ou SaaS (Software as a Service), autrement dit de déporter l'analyse des journaux système vers des serveurs distants ou une plateforme Cloud.
On trouvera par exemple une description d'un outil SIEM pour un environnement Cloud dans l'article de X. Lin et al. intitulé « Log analysis in cloud computing environment with Hadoop and Spark », publié dans Proc, of IEEE Int'l Conférence on Broadband Network & Multimedia Technology, IC-BNMT 2103, pp. 273-276. Dans un tel contexte d'analyse déportée (serveur distant ou plateforme Cloud), se posent le problème de la sécurité de la transmission des données ainsi que celui de la confidentialité de leur traitement.
Tout d'abord, lorsque des logs issus de différents éléments matériel ou logiciel d'un système d'information sont transmis à un outil SIEM, ils peuvent être interceptés par un hacker. Ce dernier peut alors tirer profit du temps nécessaire à l'analyse des logs et au déploiement de contre-mesures pour exploiter la vulnérabilité du système d'information lors de l'incident et l'attaquer. Cette attaque peut être d'autant plus dangereuse qu'elle concerne un élément standard utilisé dans un grand nombre de systèmes d'information. Par exemple, un système de détection d'intrusion ou IDS (Intrusion Détection System) peut indiquer la présence d'un malware divulguant les identifiants et les mots de passe des usagers d'un certain type de base de données. Le hacker pourra alors utiliser ce même malware pour récupérer ces données confidentielles pour d'autres bases de données du même type.
En outre, un outil SIEM, honnête mais curieux (honest but curious), peut exploiter des informations issues des logs à des fins commerciales, par exemple pour identifier des éléments de systèmes à risque et vendre des solutions à des professionnels de la sécurité informatique. Il peut tout aussi bien en faire un usage malhonnête en informant des hackers sur des cibles potentielles et causer des attaques massives sur des composants vulnérables.
Enfin, la protection de l'intégrité et de la confidentialité des logs est essentielle lorsque des services de police doivent enquêter sur une piraterie informatique. Là encore, un adversaire pourrait s'emparer d'informations confidentielles soit pour attaquer l'entreprise faisant l'objet de l'enquête soit pour attaquer des systèmes informatiques possédant le même composant vulnérable.
Il est donc important de garantir la confidentialité des informations présentes dans les journaux système ainsi que le résultat de leur traitement lorsque celui-ci est effectué sur un serveur distant ou une plateforme Cloud.
Certains outils SIEM tel que IBM™ QRadar™ permettent de stocker les évènements historisés (c'est-à-dire horodatés) d'un système d'information sur un dispositif externe tout en mettant en œuvre des mesures de protection de la confidentialité, telle qu'adressage par hachage de ces évènements et obfuscation des données stockées. D'autres outils SIEM permettent aussi de chiffrer, au moyen d'un algorithme de chiffrement symétrique classique tel qu'AES, les données transmises entre leurs différentes composantes logicielles.
Toutefois, les outils SIEM déportés actuels ne garantissent pas la confidentialité des données présentes dans les journaux systèmes lors de leur traitement, ni la confidentialité du résultat de ce traitement.
Le but de la présente invention est par conséquent de proposer une méthode de traitement des journaux d'un système d'information qui garantisse la confidentialité du traitement ainsi que la confidentialité du résultat de ce traitement.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention est définie par une méthode de traitement de journaux système d'un système d'information comprenant un générateur de journaux système, lesdits journaux système étant transmis à un analyseur de journaux système pour y être analysés, le résultat de l'analyse étant transmis à un centre d'opérations de sécurité pour établir un rapport de sécurité ou proposer une contremesure à destination dudit générateur, l'analyseur de journaux système et le centre d'opérations de sécurité étant distants du générateur de journaux système, le centre d'opérations de sécurité disposant d'une clé privée ( HE.sk ) ainsi que d'une clé publique ( HE.pk ) d'un cryptosystème homomorphe, ladite clé publique ayant été préalablement transmise au générateur de journaux système et à l'analyseur de journaux système, la méthode selon l'invention étant particulière en ce que :
le générateur de journaux système génère une clé de chiffrement symétrique ) puis chiffre cette clé au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe
( HE.pk ) et transmet la clé publique ainsi chiffrée
( Enc(HE.pk, K^ ) ) t> V analyseur de journaux système ; le générateur de journaux système chiffre un journal système à l'aide de la clé symétrique ( K ) et le transmet ainsi chiffré à l'analyseur de journaux système ;
l'analyseur de journaux système effectue, au moyen de ladite clé publique chiffrée, un transchiffrement du journal chiffré pour obtenir un journal système chiffré par la clé publique de chiffrement homomorphe, puis effectue un traitement de ce journal dans le domaine homomorphe pour obtenir un résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ( Enc(HE.pk,r) ), le résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ainsi que la clé symétrique chiffrée par la clé publique de chiffrement homomorphe étant transmis au centre d'opérations de sécurité ;
le centre d'opérations de sécurité déchiffre, à l'aide de la clé secrète du cryptosystème homomorphe, la clé symétrique chiffrée par la clé publique de chiffrement homomorphe, ainsi que le résultat d'analyse obtenu dans le domaine homomorphe, pour obtenir respectivement la clé symétrique et le résultat d'analyse en clair, établit un rapport de sécurité ou propose une contremesure à partir du résultat d'analyse en clair, chiffre le rapport de sécurité ou la contremesure au moyen de la clé symétrique avant de transmettre le rapport de sécurité ou la contremesure ainsi chiffré(e) au générateur de journaux système ;
le générateur de journaux système déchiffre, au moyen de la clé symétrique, le rapport de sécurité ou la contremesure ainsi chiffré(e), pour obtenir le rapport de sécurité ou la contremesure en clair.
Avantageusement, le système d'information comprend un générateur de journaux système ( LG ), lesdits journaux systèmes étant transmis à un analyseur de journaux système ( SIEM ) pour y être analysés, le résultat de l'analyse ( r ) étant destiné au générateur de journaux système, l'analyseur de journaux système étant distant du générateur de journaux système, le générateur de journaux système disposant d'une clé privée ( HE.sk ) ainsi que d'une clé publique ( HE.pk ) d'un cryptosystème homomorphe, ladite clé publique ayant été préalablement transmise à l'analyseur de journaux système, le générateur de journaux système génère une clé de chiffrement symétrique ( K ) puis chiffre cette clé au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe ( HE.pk ) et transmet la clé publique ainsi chiffrée ( Enc(HE.pk,K^ ) ) t> V analyseur de journaux système ;
le générateur de journaux système chiffre un journal système à l'aide de la clé symétrique ( K ) et le transmet ainsi chiffré à l'analyseur de journaux système ;
l'analyseur de journaux système effectue, au moyen de ladite clé publique chiffrée, un transchiffrement du journal chiffré pour obtenir un journal système chiffré par la clé publique de chiffrement homomorphe, puis effectue un traitement de ce journal dans le domaine homomorphe pour obtenir un résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ( Enc(HE.pk,r) ), le résultat d'analyse dans le domaine homomorphe étant transmis au générateur de journaux système ;
le générateur de journaux système déchiffre, à l'aide de la clé secrète du cryptosystème homomorphe, le résultat d'analyse obtenu dans le domaine homomorphe, pour obtenir le résultat d'analyse en clair.
L'analyseur de journaux système effectue le transchiffrement du journal chiffré par la clé symétrique ( Enc[HE.pkJog * ) ) en le chiffrant une seconde fois par la clé publique du chiffrement homomorphe, puis, en déchiffrant le journal une seconde fois chiffré dans le domaine homomorphe, au moyen de la clé symétrique chiffrée par la clé publique du chiffrement homomorphe ( Enc(HE.pk,Ksym ) ),
Le chiffrement symétrique est de préférence un chiffrement par flot.
Le traitement du journal dans le domaine homomorphe peut être une analyse des évènements par signatures ou une analyse comportementale d'au moins un élément du système d'information.
Le traitement du journal dans le domaine homomorphe peut être effectué par une méthode d'apprentissage automatique.
La méthode d'apprentissage automatique utilise un modèle de classification linéaire ou bien un réseau de neurones. Le générateur de journaux système peut calculer une empreinte du journal chiffré par une fonction de hachage ou bien un code d'authentification de message, et transmet l'empreinte ou le code MAC avec le journal ainsi chiffré, à l'analyseur de journaux système.
Dans un exemple d'application, le générateur de journaux système faire partie d'un système de détection d'intrusion (IDS) du système d'exploitation.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
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 :
La Fig. 1 représente de manière schématique une infrastructure dans laquelle peut être mise en œuvre la méthode de traitement de journaux système selon la présente invention ;
La Fig. 2 représente de manière schématique le chronogramme d'une méthode de traitement de journaux système selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
La Fig. 3 représente de manière schématique le chronogramme d'une méthode de traitement de journaux système selon un second mode de réalisation de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On considère dans la suite un système d'information (ou système informatique) comprenant un ensemble de dispositifs distribués sur un voire plusieurs réseaux reliés à Internet, tels que terminaux (mobiles ou non), capteurs, passerelles, serveurs, etc. Les cas d'usage visés ici sont non seulement ceux des réseaux locaux conventionnels (réseaux d'entreprises notamment) mais également les réseaux d'objets connectés ou loT (Internet of Things), les réseaux intelligents (smart grids), les systèmes de transport intelligents ou ITS (Intelligent Transportation System), les réseaux domotiques, etc.
De manière générale, les dispositifs du système peuvent supporter différents types de communication. Ils peuvent par exemple communiquer entre eux directement de manière pair à pair (peer to peer) ou via un réseau local (device to device communication), ils peuvent communiquer avec une passerelle (device to gateway communication), par exemple pour agréger des données dans le cas d'une application loT, et ils peuvent enfin accéder via Internet à des serveurs distants voire des plateformes Cloud (device to Cloud communication).
Certains de ces dispositifs peuvent être équipés de générateurs de journaux système. Par exemple, des dispositifs de détection d'intrusion ou IDS (Intrusion Détection System), des pare-feux, des passerelles ou des serveurs peuvent héberger de tels générateurs de logs.
Ces journaux système peuvent être stockés et analysés automatiquement par des outils SIEM hébergés par des serveurs ou des plateformes Cloud.
Les résultats de cette analyse automatique peuvent être utilisés par des centres d'opérations de sécurité ou SOC ( Security Operations Center). Ces centres de sécurité peuvent générer des rapports, proposer ou déployer des contremesures pour remédier aux défaillances éventuelles (déploiement d'un patch ou mise en quarantaine, par exemple)
On trouvera une description des différentes fonctionnalités d'un générateur de logs, d'un outil SIEM et d'un centre de sécurité SOC dans le document fournissant les recommandations du NIST (National Institute of Standards and Technology) intitulé « Guide to computer security log management », K. Kent et M. Souppaya, publié en septembre
2006.
La Fig. 1 représente de manière schématique une infrastructure de gestion de journaux système sur laquelle peut être mise en œuvre la méthode de traitement de journaux système selon la présente invention.
On a représenté sur cette figure une pluralité de dispositifs, 110 , tels que par exemple stations de travail, terminaux, capteurs, passerelles, pare-feux, serveurs faisant partie d'un système d'information. Ces dispositifs peuvent être reliés entre eux par des liaisons filaires ou sans fil au sein d'un réseau local et/ou reliés à Internet via une passerelle, 120. Certains de ces dispositifs (représentés en grisé) peuvent être équipés de générateurs de logs. Les journaux système peuvent être transmis via Internet à un serveur distant ou à une plateforme Cloud. On a représenté en 130 les composantes d'une telle plateforme comportant des outils SIEM, 131, et/ou des centres de sécurité SOC, 132. Un outil SIEM et un centre de sécurité peuvent être hébergés sur des serveurs distincts ou sur un même serveur.
On a précisé au bas de la figure, l'architecture fonctionnelle d'un générateur de logs , LG , d'un analyseur de logs, SIEM , et un centre de sécurité, SOC .
Le générateur de logs est chargé de collecter les évènements affectant le dispositif sur lequel il est hébergé et de les répertorier dans un journal système. Par exemple, le générateur de logs d'un système de détection d'intrusion (IDS) pourra rapporter des évènements relatifs à des activités anormales ou suspectes sur une machine hôte (HIDS pour Host IDS) ou un réseau (NIDS pour Network IDS).
Un tel journal se présente en pratique sous la forme d'une liste d'évènements horodatés, chaque évènement étant décrit par des informations telles que, par exemple, le type d'évènement, un statut d'un composant logiciel ou matériel, un code d'erreur. Les principaux évènements sont ceux relatifs à une procédure d'authentification ou d'autorisation, un succès ou un échec de connexion, un trafic réseau important, une détection de virus ou d'erreurs critiques système.
Dans certains cas, le générateur de logs peut effectuer une normalisation des journaux système avant de les transmettre. Plus précisément, les caractéristiques des évènements, par exemples les informations d'horodatage, les niveaux de protocole, les numéros de port, les adresses IP, etc. sont renseignées dans différents champs d'un format prédéterminé, par exemple de type XML.
Les journaux système sont ensuite transmis au fil de l'eau ou stockés localement pour être transmis sur requête à l'outil SIEM. L'outil SIEM peut comporter plusieurs agents (agent-based SIEM), installés dans les générateurs de logs, chargés de transmettre périodiquement les journaux système au module d'analyse. Alternativement, l'outil SIEM peut ne pas avoir d'agent (agentless SIEM) auquel cas, il reçoit directement les journaux système du ou des générateur(s) de logs.
Tout d'abord, l'outil SIEM peut se charger de l'opération de normalisation si celle- ci n'a pas été préalablement effectuée par le générateur de logs. L'outil SIEM effectue une corrélation entre deux ou plusieurs évènements du journal système (ou d'une pluralité de journaux systèmes reçus de différents générateurs de logs). Le module de corrélation vise à rapprocher des évènements d'une source (ou de plusieurs sources) sur la base de leurs caractéristiques, par exemple leurs informations d'horodatage, les types d'évènements, des adresses IP. Les évènements ainsi rapprochés sont ensuite fournis au module d'analyse de l'outil SIEM.
Cette analyse peut être effectuée sur la base d'une méthode utilisant des règles prédéterminées (encore dénommée signatures) ou d'une méthode comportementale
L'analyse par signatures utilise un ensemble de règles associées à des scenarii d'attaques déjà connus (issus principalement de retours d'expérience). Autrement dit, si le module d'analyse détecte une configuration d'évènements correspondant à un tel scénario, il rapproche ces évènements au sein d'un même ensemble et lui associe un identifiant de scénario d'attaque.
A titre d'exemples de telles règles, on peut citer la détection d'un trafic réseau ayant une adresse de départ ou de destination répertoriée comme malveillante, un nombre d'essais de connexions (login) infructueux sur une ou plusieurs machines du système, supérieur à un seuil prédéterminé pendant un laps de temps donné, la création d'un nouveau compte utilisateur immédiatement suivie d'une activité de connexion.
A l'inverse, lorsque la corrélation est basée sur une approche comportementale, celle-ci n'utilise pas de connaissance préalable de scenarii d'attaque mais s'appuie sur le comportement normal des éléments du système d'information au cours du temps. Lorsqu'une configuration d'évènements dévie de ce comportement normal, ces évènements sont rapprochés et, le cas échéant, un niveau de risque associé à cette configuration est estimé.
La corrélation d'évènements peut être effectuée à la volée en recevant les évènements ou bien en différé en lisant le fichier de log.
L'outil SIEM comporte en outre un module d'analyse pour, à partir des évènements reçus et, le cas échéant corrélés, détecter des vulnérabilités, identifier des risques ou des incidents. Il peut combiner des évènements passés avec des évènements arrivant en temps réel ainsi qu'utiliser des informations relatives au contexte dans lequel ces évènements se sont produits. Le module d'analyse utilise avantageusement un algorithme d'apprentissage automatique, typiquement un algorithme de classification, supervisé ou non-supervisé. Cet algorithme de classification pourra classer les combinaisons d'évènements dans les catégories de situation suivantes « normale », « dangereuse » et « inconnue ».
Les résultats de l'analyse de l'outil SIEM sont ensuite fournis au centre de sécurité qui peut proposer des contre-mesures ou les déployer automatiquement.
L'idée à la base de l'invention est de proposer un traitement des journaux de logs après transchiffrement homomorphe de sorte que l'outil SIEM n'a aucune possibilité d'accéder aux journaux système en clair.
On rappelle qu'un chiffrement homomorphe permet d'effectuer des opérations (en pratique des opérations arithmétiques d'addition ou de multiplication) sur des données sans jamais les dévoiler. Un chiffrement homomorphe est un chiffrement (en règle générale asymétrique) Encpk (de clé publique pk ) vérifiant la propriété suivante :
Encpk : W ®G
Decsk [Encpk (a) @ Encpk (b) = a + b (1)
où W est l'espace des messages clairs (dit plus simplement espace des clairs) et G est l'espace des messages chiffrés (dit plus simplement espace des chiffrés), + une opération additive dans l'espace des clairs conférant à W une structure de groupe, Q une opération dans l'espace des chiffrés conférant à G une structure de groupe. On comprend ainsi que l'application de (W,+) dans ( G , q ) est un homomorphisme de groupes. Decsk est la fonction de déchiffrement correspondant à Enc ¹ (où sk est la clé secrète de l'utilisateur).
Alternativement, l'homomorphisme de groupe peut être un homomorphisme multiplicatif.
Il résulte de l'expression (1) qu'il est possible d'effectuer une opération additive entre deux clairs ( a, b ) à partir d'une opération correspondante entre leurs chiffrés correspondants ( Encpk {a), Encpk {b) ).
Plus généralement, un chiffrement homomorphe peut être considéré comme un morphisme d'anneau entre l'espace des clairs (muni des opérations +,x ) et l'espace des chiffrés (muni des opérations correspondantes Q, ® ). On a alors les propriétés suivantes :
Decsk (Encpk ( a + b )) = Decsk (Encpk ( a) ® Encpk (b)) = a + b (2-1)
Les définitions précédentes ont été données dans le cas d'opérations additives et multiplicatives mais il est bien entendu que tout couple d'opérations conférant à l'espace des chiffrés une structure d'anneau peut être envisagé.
A l'aide des expressions (2-1) et (2-2), il est possible d'évaluer une fonction / quelconque, décomposable en opérations élémentaires d'addition et de multiplication, dans l'espace des chiffrés puis de déchiffrer le résultat.
Dans la suite de l'exposé, nous utiliserons les notations Enc(HE.pk, a ) et
Dec{HE.sk, x) en lieu et place de Encpk(a ) et Decsk (x) pour désigner respectivement une opération de chiffrement homomorphe (de a ) avec la clé publique HE.pk et de déchiffrement homomorphe (de x ) à l'aide de la clé privée HE.sk .
Le transchiffrement est une technique cryptographique permettant de passer de données chiffrées par un premier cryptosystème aux mêmes données chiffrées par un second cryptosystème, sans passer par une étape intermédiaire de déchiffrement dans l'espace des clairs.
La présente méthode de classification sécurisée fait usage d'un transchiffrement permettant de passer d'un chiffrement symétrique, avantageusement un chiffrement par flot, à un chiffrement homomorphe. On rappelle qu'un chiffrement par flot est un chiffrement symétrique dans lequel le message à chiffrer est simplement additionné bit à bit avec un flot de clé (key stream), généré à partir d'une clé symétrique. Le déchiffrement est réalisé comme le chiffrement, par simple addition bit à bit de la donnée chiffrée avec le flux de clé.
Si l'on note a une donnée en clair, la donnée chiffrée par le chiffrement symétrique S (c'est-à-dire par addition avec le flot de clé dans le cas d'un chiffrement par flot), S _1 l'opération de déchiffrement (identique à S dans le cas d'un chiffrement par flot) et SÿE cette même opération de déchiffrement dans le domaine homomorphe :
SÿE (Enc (HE.pk, Ksym ), Enc (HE.pk, S (Ksym, a) , = Enc(HE.pk, a )
(3)
Autrement dit, il est possible de déchiffrer dans le domaine homomorphe (c'est- à-dire dans le domaine des chiffrés homomorphes) une donnée chiffrée une première fois par le chiffrement symétrique ( S {Ksym,a) ) et une seconde fois par le chiffrement homomorphe.
L'opération de transchiffrement (3) suppose toutefois que le déchiffrement dans le domaine homomorphe, SÿE , soit possible, autrement dit qu'elle puisse être effectuée dans le domaine homomorphe au moyen des opérations élémentaires précitées q, ® . Dans le cas d'un déchiffrement par flot, celui-ci étant réalisé par une simple addition avec le flot de clé, on comprend que celui-ci puisse être effectué dans le domaine homomorphe au moyen de la clé symétrique chiffrée Enc(HE.pk,Ksym .
La Fig. 2 représente de manière schématique le chronogramme d'une méthode de traitement de journaux système selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Cette méthode de traitement pourra être mise en œuvre dans une infrastructure de gestion de journaux système telle que représentée en Fig. 1.
On a distingué dans la Fig. 2 les trois entités participant classiquement à la gestion des journaux système à savoir, le générateur de logs, LG , l'outil de d'analyse des logs (ou analyseur de journaux système), SIEM et le centre des opérations de sécurité, SOC . Comme indiqué précédemment, le générateur de logs pourra faire partie, par exemple, d'un système de détection d'intrusion, d'un pare-feu etc. Il est hébergé par un élément du système d'information qu'il convient de protéger.
En revanche, l'outil d'analyse de logs SIEM ainsi que le centre des opérations de sécurité sont distants par rapport au générateur de logs. Ils peuvent être situés sur des serveurs distants ou gérés comme service par une plateforme Cloud.
On suppose que le centre des opérations de sécurité, SOC , a généré une clé secrète HE.sk pour un chiffrement homomorphe. En d'autres termes, il dispose d'un cryptosystème homomorphe asymétrique caractérisé par le couple de clés ( HE.sk , HE.pk ). On suppose en outre que la clé publique HE.pk a été transmise au générateur de logs, LG , et à l'outil d'analyse de logs, SIEM .
A l'étape 210, le générateur de logs, LG , génère une clé secrète de chiffrement symétrique S . Cette clé symétrique peut être renouvelée périodiquement ou après avoir transmis un nombre prédéterminé de journaux système, voire à chaque nouveau journal système. Le générateur LG chiffre la clé symétrique au moyen de la clé publique du cryptosystème homomorphe, et transmet cette clé ainsi chiffrée, soit logs.
A l'étape 220, le générateur de logs chiffre un journal système log (voire une partie de celui-ci) au moyen de la clé symétrique, , et transmet ce journal ainsi chiffré, soit log* = S (Ksym,log) , à l'outil d'analyse de logs.
On comprendra que la transmission de la clé symétrique chiffrée Ehe^HE.rIz, K^ pourra être antérieure, concomitante ou postérieure à l'étape 220. En outre, la transmission de la clé chiffrée sera omise si celle-ci a déjà été transmise lors d'une étape précédente.
L'outil d'analyse de logs réalise alors en 230 un transchiffrement du journal système et effectue en 240 le traitement/ l'analyse du journal sur sa version transchiffrée. Plus précisément, l'outil SIEM effectue d'abord le chiffrement homomorphe du journal déjà chiffré par la clé symétrique, soit Enc HE.pk, log * ) puis déchiffre log* dans le domaine homomorphe à l'aide de Enc HE.pk,Ksym , soit :
SÿE ( Enc ( HE.pk, Ksym ) , Enc ( HE.pk, log * ) = Enc(HE.pkJog )
(4)
Le traitement/ l'analyse du journal est ensuite effectué(e) en 240 dans le domaine homomorphe sur Enc(HE.pk og) à l'aide d'un algorithme d'apprentissage automatique ou ML (Machine Learning) utilisant un modèle de classification, par exemple un modèle de classification linéaire à sortie binaire (encore appelé régression logistique). Ce traitement est noté FHE dans le domaine homomorphe et F dans l'espace des clairs. On trouvera une présentation d'un classificateur ML opérant au sein d'un domaine homomorphe dans l'article de T. Graepel et al. intitulé « ML confidential, Machine Learning on encrypted data » publié dans l'ouvrage de Kwon T., Lee MK., Kwon D. (eds) Information Security and Cryptology - ICISC 2012. ICISC 2012. Lecture Notes in Computer Science, vol 7839. Springer, Berlin, Heidelberg.
On note dans la suite x = (xl, x2, ..., xN ) une observation d'un évènement voire d'une combinaison d'évènements, où x1, ..., xJV sont les paramètres observés, encore appelés variables prédictives. Ainsi, par exemple, ces variables prédictives pourront être un nombre de requêtes de connexions, un temps de latence, un nombre d'erreurs système d'un certain type, etc.
On rappelle que la régression logistique consiste, de manière générale, à calculer une fonction score SC exprimée comme une combinaison linéaire des N variables prédictives x1, ..., xJV relatives à l'observation, soit :
SC = fljXj + a2x2 + ... + aNxN (5) et à classer cette observation en fonction de la comparaison de cette fonction score par rapport à une valeur de seuil.
La fonction score ayant une expression linéaire, elle peut être évaluée dans le domaine homomorphe. La comparaison peut, dans certains cas, être réalisée dans ce domaine. De préférence toutefois, la valeur de la fonction score est transmise comme résultat dans le domaine homomorphe, la comparaison étant alors effectuée par le centre des opérations de sécurité, SOC , comme nous verrons plus loin.
La fonction score permet scinder l'espace des observations en deux zones séparées par un hyperplan et de classer une observation dans l'une ou l'autre de ces zones. De manière générale, il est possible de diviser l'espace des observations en une pluralité de zones à l'aide d'une pluralité de fonctions score.
D'autres méthodes d'apprentissage automatique sont également envisageables à condition que les modèles utilisés puissent être évalués dans le domaine homomorphe. Ainsi par exemple, on pourra utiliser un réseau de neurones pour effectuer une analyse à partir des caractéristiques des évènements. On trouvera une description d'un réseau de neurones évalué dans le domaine homomorphe dans l'article de F. Bourse et al. intitulé « Fast homomorphic évaluation of deep discretized neural networks », 2018 publié dans l'ouvrage de Shacham H., Boldyreva A. (eds) Advances in Cryptology - CRYPTO 2018. CRYPTO 2018. Lecture Notes in Computer Science, vol 10993. Springer, Cham.
Le résultat obtenu par le traitement/ l'analyse du journal système dans le domaine homomorphe en 240 est noté Enc (HE.pk, r), avec :
Enc (HE.pk, r) = FHE ( Enc(HE.pk,log )) (6)
A l'étape 250, l'outil d'analyse, SIEM , transmet au centre des opérations de sécurité, SOC , le résultat chiffré dans le domaine homomorphe Enc(HE.pk, r) , obtenu à l'étape précédente, ainsi que la clé symétrique chiffrée par la clé publique du cryptosystème homomorphe , soit Ehe^HE.rIz, K^ , qui avait été reçue du générateur de logs, LG . Là encore, la transmission de cette dernière clé pourra être omise si elle a été préalablement transmise au centre SOC avec un résultat précédent.
Le centre des opérations de sécurité, SOC , déchiffre en 260, Enc(HE.pk,r), au moyen de la clé privée HE.sk du cryptosystème homomorphe (qu'il a généré) pour récupérer le résultat en clair :
Dec(HE.sk,Enc(HE.pk,r )) = r (7)
A partir du résultat r , le centre SOC détermine en 270 la contremesure à appliquer ou établit un rapport , noté(e) C .
Ainsi, par exemple, un évènement pourra être classé en fonction du résultat r , comme dangereux, inconnu, ou inoffensif et établir un rapport en conséquence. Alternativement ou cumulativement, il pourra proposer une contremesure, par exemple une mise en quarantaine ou le déploiement d'un patch.
En tout état de cause, le rapport/ la contremesure proposée, C , est chiffré en 280 au moyen de la clé symétrique, celle-ci ayant été ayant été préalablement déchiffrée au moyen de la clé privée HE.sk :
Le rapport/ la contremesure ainsi chiffré(e) par , soit C* = S K ,c) est alors transmis par le centre SOC au générateur de logs qui le déchiffre en 290 à l'aide de la clé symétrique pour obtenir C . Le générateur de logs obtient ainsi le rapport de sécurité/ la contremesure en clair.
On notera que l'outil SIEM traite les journaux système en toute confidentialité, il n'a accès ni au contenu de ces journaux puisqu'il ne dispose pas de la clé symétrique K , ni au résultat de l'analyse de ces journaux puisqu'il ne dispose pas de la clé secrète HE.sk . Le centre SOC n'a pas davantage accès au contenu des journaux puisqu'il ne dispose que du résultat.
Il convient de noter que l'outil SIEM peut recevoir des journaux système d'une pluralité M de générateurs de logs utilisant des clés symétriques respectives K™ym , m = et les analyser conjointement si nécessaire. En effet, après l'opération de transchiffrement, les différents journaux sont disponibles dans le même domaine homomorphe et donc susceptibles d'être traités ensemble par un même algorithme d'apprentissage automatique du type exposé ci-dessus.
La Fig. 3 représente de manière schématique le chronogramme d'une méthode de traitement de journaux système selon un second mode de réalisation de l'invention.
Ce second mode de réalisation diffère du premier en ce qu'il ne met pas en œuvre un centre d'opérations de sécurité. Le résultat de l'analyse est transmis directement au générateur de logs.
On a désigné par LG le générateur de journaux système et par SIEM l'analyseur de logs. Comme précédemment, on suppose que l'analyseur de logs est distant du système d'information, qu'il soit hébergé par un serveur distant ou qu'il soit fourni comme service par une plateforme Cloud.
On suppose que le générateur de logs a généré une clé secrète HE.sk pour un chiffrement homomorphe. En d'autres termes, il dispose d'un cryptosystème homomorphe ( HE.sk , HE.pk ). Cette clé publique HE.pk a été transmise (en clair) à l'analyseur de logs, SIEM .
A l'étape 310, le générateur de logs génère une clé secrète d'une méthode de chiffrement symétrique S . Comme dans le premier mode de réalisation, la clé symétrique peut être renouvelée périodiquement ou après avoir transmis un nombre prédéterminé de journaux système. En outre, il chiffre la clé symétrique au moyen de la clé publique du cryptosystème homomorphe, et transmet la clé ainsi chiffrée, logs. A l'étape 320, le générateur de logs, LG , chiffre un journal système log au moyen de la clé symétrique, Ksym , et transmet le journal ainsi chiffré, log * = S ^K Jog , à l'outil d'analyse de logs.
L'étape d'envoi de cette clé chiffrée en 310 peut être antérieure, concomitante ou postérieure à celle du journal chiffré en 320, voire être omise si la clé chiffrée a été déjà envoyée à l'occasion d'un journal précédent.
A l'étape 330, l'outil d'analyse de logs réalise un transchiffrement du journal système pour obtenir le journal chiffré dans le domaine homomorphe, Enc(HE.pkJog) .
A l'étape 340, l'outil effectue le traitement/ l'analyse du journal sur sa version transchiffrée, Enc(HE.pk og) . Cette étape est identique à l'étape 240, et les mêmes variantes envisagées pour le premier mode de réalisation trouvent également application ici. Au terme du traitement/ de l'analyse, le résultat est obtenu dans le domaine homomorphe, soit Enc(HE.pk,r) .
Ce résultat est alors transmis en 350 au générateur de logs qui peut le déchiffrer en 360 au moyen de la clé privée du cryptosystème homomorphe :
Comme dans le premier mode de réalisation, on notera que l'analyseur de logs n'a accès ni au contenu des journaux ni au résultat de leur analyse. Le cas échéant, il peut recevoir et analyser les journaux d'une pluralité de générateurs de logs du système d'information.
Dans les deux modes de réalisation exposés ci-dessus, on pourra prévoir un mécanisme de vérification de l'intégrité des journaux chiffrés par la clé symétrique, de manière à ce que l'analyseur de logs puisse s'assurer que les journaux transmis n'ont pas été modifiés par un attaquant éventuel. La vérification de l'intégrité d'un journal sera rendue possible en lui adjoignant par exemple son empreinte (hash) ou bien son code d'authentification de message MAC (Message Authentication Code), de manière connue en soi. On pourra aussi prévoir un mécanisme d'authentification des différentes entités intervenant dans la méthode de traitement des journaux système (LG, SIEM et SOC), par exemple par production de certificats de clés publiques (par exemple selon le standard X509) voire plus simplement par identifiant et mot de passe. L'étape d'authentification sera bien entendu préalable aux échanges entre ces entités, tels que représentés en Figs. 2 et
3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information comprenant un générateur de journaux système ( LG ), lesdits journaux système étant transmis à un analyseur de journaux système ( SIEM ) pour y être analysés, le résultat de l'analyse ( r ) étant transmis à un centre d'opérations de sécurité ( SOC ) pour établir un rapport de sécurité ou proposer une contremesure à destination dudit générateur, l'analyseur de journaux système et le centre d'opérations de sécurité étant distants du générateur de journaux système, caractérisée en ce que, le centre d'opérations de sécurité disposant d'une clé privée ( HE.sk ) ainsi que d'une clé publique ( HE.pk ) d'un cryptosystème homomorphe, ladite clé publique ayant été préalablement transmise au générateur de journaux système et à l'analyseur de journaux système,
le générateur de journaux système génère (210) une clé de chiffrement symétrique ( K ) puis chiffre cette clé au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe ( HE.pk ) et transmet la clé publique ainsi chiffrée {. Enc(HE.¹. Km ) ) ^ analyseur de journaux système ;
le générateur de journaux système chiffre (220) un journal système à l'aide de la clé symétrique ( K ) et le transmet ainsi chiffré à l'analyseur de journaux système ; l'analyseur de journaux système effectue (230), au moyen de ladite clé publique chiffrée, un transchiffrement du journal chiffré pour obtenir un journal système chiffré par la clé publique de chiffrement homomorphe, puis effectue (240) un traitement de ce journal dans le domaine homomorphe pour obtenir un résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ( Enc(HE.pk,r) ), le résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ainsi que la clé symétrique chiffrée par la clé publique de chiffrement homomorphe étant transmis (250) au centre d'opérations de sécurité ;
le centre d'opérations de sécurité déchiffre (260), à l'aide de la clé secrète du cryptosystème homomorphe, la clé symétrique chiffrée par la clé publique de chiffrement homomorphe, ainsi que le résultat d'analyse obtenu dans le domaine homomorphe, pour obtenir respectivement la clé symétrique et le résultat d'analyse en clair, établit (270) un rapport de sécurité ou propose une contremesure à partir du résultat d'analyse en clair, chiffre le rapport de sécurité ou la contremesure au moyen de la clé symétrique avant de transmettre (280) le rapport de sécurité ou la contremesure ainsi chiffré(e) au générateur de journaux système ;
le générateur de journaux système déchiffre (290), au moyen de la clé symétrique, le rapport de sécurité ou la contremesure ainsi chiffré(e), pour obtenir le rapport de sécurité ou la contremesure en clair.
2. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information comprenant un générateur de journaux système ( LG ), lesdits journaux systèmes étant transmis à un analyseur de journaux système ( SIEM ) pour y être analysés, le résultat de l'analyse ( r ) étant destiné au générateur de journaux système, l'analyseur de journaux système étant distant du générateur de journaux système, caractérisée en ce que, le générateur de journaux système disposant d'une clé privée ( HE.sk ) ainsi que d'une clé publique ( HE.pk ) d'un cryptosystème homomorphe, ladite clé publique ayant été préalablement transmise à l'analyseur de journaux système,
le générateur de journaux système génère (310) une clé de chiffrement symétrique ( K ) puis chiffre cette clé au moyen de la clé publique de chiffrement homomorphe ( HE.pk ) et transmet la clé publique ainsi chiffrée
{. Enc(HE.¹.Km ) ) ^ analyseur de journaux système ;
le générateur de journaux système chiffre (320) un journal système à l'aide de la clé symétrique ( K ) et le transmet ainsi chiffré à l'analyseur de journaux système ; l'analyseur de journaux système effectue (330), au moyen de ladite clé publique chiffrée, un transchiffrement du journal chiffré pour obtenir un journal système chiffré par la clé publique de chiffrement homomorphe, puis effectue un traitement (340) de ce journal dans le domaine homomorphe pour obtenir un résultat d'analyse dans le domaine homomorphe ( Enc(HE.pk,r) ), le résultat d'analyse dans le domaine homomorphe étant transmis (350) au générateur de journaux système ; le générateur de journaux système déchiffre (360), à l'aide de la clé secrète du cryptosystème homomorphe, le résultat d'analyse obtenu dans le domaine homomorphe, pour obtenir le résultat d'analyse en clair.
3. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'analyseur de journaux système effectue le transchiffrement du journal chiffré par la clé symétrique { Enc(HE.pk,log ) ) e n le chiffrant une seconde fois par la clé publique du chiffrement homomorphe, puis, en déchiffrant le journal une seconde fois chiffré dans le domaine homomorphe, au moyen de la clé symétrique chiffrée par la clé publique du chiffrement homomorphe ( Enc(HE.pk,Km ) ).
4. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 3, caractérisée en ce que le chiffrement symétrique est un chiffrement par flot.
5. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le traitement du journal dans le domaine homomorphe est une analyse des évènements par signatures ou une analyse comportementale d'au moins un élément du système d'information.
6. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le traitement du journal dans le domaine homomorphe est effectué par une méthode d'apprentissage automatique.
7. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 6, caractérisée en ce que la méthode d'apprentissage automatique utilise un modèle de classification linéaire.
8. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon la revendication 6, caractérisée en ce que la méthode d'apprentissage automatique utilise un réseau de neurones.
9. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le générateur de journaux système calcule une empreinte du journal chiffré par une fonction de hachage ou bien un code d'authentification de message, et transmet l'empreinte ou le code MAC avec le journal ainsi chiffré, à l'analyseur de journaux système.
10. Méthode de traitement de journaux système d'un système d'information selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le générateur de journaux système fait partie d'un système de détection d'intrusion (IDS) du système d'exploitation.
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