En ces temps de pandémie Covid19, une énorme quantité de l’activité humaine est modifiée pour se faire à distance, notamment par des moyens électroniques. Cela rend plusieurs personnes et services vulnérables aux cyberattaques, d’où le besoin d’une éducation généralisée ou du moins accessible sur la cybersécurité. De nombreux efforts sont entrepris par les chercheurs, le gouvernement et les entreprises pour protéger et assurer la sécurité des individus contre les pirates et les cybercriminels. En raison du rôle important joué par les systèmes de recommandation dans la vie quotidienne de l'utilisateur, il est intéressant de voir comment nous pouvons combiner les systèmes de cybersécurité et de recommandation en tant que solutions alternatives pour aider les utilisateurs à comprendre les cyberattaques auxquelles ils peuvent être confrontés. Les systèmes de recommandation sont couramment utilisés par le commerce électronique, les réseaux sociaux et les plateformes de voyage, et ils sont basés sur des techniques de systèmes de recommandation traditionnels. Au vu des faits mentionnés ci-dessus, et le besoin de protéger les internautes, il devient important de fournir un système personnalisé, qui permet de partager les problèmes, d'interagir avec un système et de trouver des recommandations. Pour cela, ce travail propose « Cyberhelper », un système de recommandation de cybersécurité personnalisé basé sur des questions pour la sensibilisation à la cybersécurité. De plus, la plateforme proposée est équipée d'un algorithme hybride associé à trois différents algorithmes basés sur la connaissance, les utilisateurs et le contenu qui garantit une recommandation personnalisée optimale en fonction du modèle utilisateur et du contexte. Les résultats expérimentaux montrent que la précision obtenue en appliquant l'algorithme proposé est bien supérieure à la précision obtenue en utilisant d'autres mécanismes de système de recommandation traditionnels. Les résultats suggèrent également qu'en adoptant l'approche proposée, chaque utilisateur peut avoir une expérience utilisateur unique, ce qui peut l'aider à comprendre l'environnement de cybersécurité. / With the proliferation of the virtual universe and the multitude of services provided by the World Wide Web, a major concern arises: Security and privacy have never been more in jeopardy. Nowadays, with the Covid 19 pandemic, the world faces a new reality that pushed the majority of the workforce to telecommute. This thereby creates new vulnerabilities for cyber attackers to exploit. It’s important now more than ever, to educate and offer guidance towards good cybersecurity hygiene. In this context, a major effort has been dedicated by researchers, governments, and businesses alike to protect people online against hackers and cybercriminals. With a focus on strengthening the weakest link in the cybersecurity chain which is the human being, educational and awareness-raising tools have been put to use. However, most researchers focus on the “one size fits all” solutions which do not focus on the intricacies of individuals. This work aims to overcome that by contributing a personalized question-based recommender system. Named “Cyberhelper”, this work benefits from an existing mature body of research on recommender system algorithms along with recent research on non-user-specific question-based recommenders. The reported proof of concept holds potential for future work in adapting Cyberhelper as an everyday assistant for different types of users and different contexts.

Les systèmes de contrôle-commande industriels (Industrial Control System, ICS) sont des infrastructures constituées par un ensemble de calculateurs industriels reliés en réseau et permettant de contrôler un système physique. Ils assurent le pilotage de réseaux électriques (Smart Grid), de systèmes de production, de transports, de santé ou encore de systèmes d’armes. Pensés avant tout pour assurer productivité et respect de la mission dans un environnement non malveillant, les ICS sont, depuis le 21ème siècle, de plus en plus vulnérables aux attaques (Stuxnet, Industroyer, Triton, …) notamment avec l’arrivée de l’industrie 4.0. De nombreuses études ont contribué à sécuriser les ICS avec des approches issues du domaine de la sécurité (cryptographie, IDS, etc…) mais qui ne tiennent pas compte du comportement du système physique et donc des conséquences de l’acte de malveillance en lui-même. Ainsi, une sécurisation se limitant exclusivement à l’analyse des informations qui transitent sur un réseau industriel n’est pas suffisante. Notre approche amène un changement de paradigme dans les mécanismes de détection en y intégrant la modélisation du comportement du système cyber-physique.Cette thèse propose des mécanismes de détection d’attaques en se positionnant au plus proche de la physique. Ils analysent les données échangées entre le système de contrôle-commande et le système physique, et filtrent les échanges au travers de modèles déterministes qui représentent le comportement du système physique soumis à des lois de commande. A cet effet, une méthodologie de conception a été proposée dans laquelle l’ensemble des ordres est identifié afin de détecter les attaques brutales. Pour faire face aux autres attaques, en particulier celles plus sournoises, comme les attaques par séquences, nous proposons une stratégie de détection complémentaire permettant d’estimer l’occurrence d’une attaque avant que ses conséquences ne soient destructives. A cet effet, nous avons développé des concepts de distance d’un état caractérisé comme critique auquel nous avons adjoint un second mécanisme dit de trajectoire dans le temps permettant de caractériser une intention de nuire.L’approche proposée hybride ainsi deux techniques orientées sécurité (sonde IDS) et sûreté (approche filtre) pour proposer une stratégie de détection basée sur quatre mécanismes lié :• A la détection de contexte : basé sur l’état courant de l’ICS, un ordre émis par l’API peut être bloqué s’il conduit vers un état critique (attaque brutale).• Aux contraintes combinatoires (attaque par séquences) : vérifiées par les concepts de distance et de trajectoire (évolution de la distance).• Aux contraintes temporelles (attaque temporelle) : vérifiées par des fenêtres temporelles sur l’apparition d’évènements et d’indicateurs surveillant la durée moyenne d’exécution.• Aux sur-sollicitations basées sur un indicateur surveillant les commandes envoyées afin de prévenir un vieillissement prématuré (attaque sur les équipements).L’approche proposée a été appliquée sur différents exemples de simulation et sur une plateforme industrielle réelle où la stratégie de détection a montré son efficacité face à différents profils d’attaquant. / Industrial Control Systems (ICSs) are infrastructures composed by several industrial devices connected to a network and used to control a physical system. They control electrical power grid (Smart Grid), production systems (e.g. chemical and manufacturing industries), transport (e.g. trains, aircrafts and autonomous vehicles), health and weapon systems. Designed to ensure productivity and respect safety in a non-malicious environment, the ICSs are, since the 21st century, increasingly vulnerable to attacks (e.g. Stuxnet, Industroyer, Triton) especially with the emergence of the industry 4.0. Several studies contributed to secure the ICS with approaches from the security field (e.g. cryptography, IDS) which do not take into account the behavior of the physical system and therefore the consequences of the malicious act. Thus, a security approach limited exclusively to the analysis of information exchanged by industrial network is not sufficient. Our approach creates a paradigm shift in detection mechanisms by integrating the behavioral modeling of the cyber-physical system.This thesis proposes detection mechanisms of attacks by locating detection closer to physical system. They analyze the data exchanged between the control system and the physical system, and filter the exchanges through deterministic models that represent the behavior of the physical system controlled by control laws. For this purpose, a design methodology has been proposed in which all actions are identified in order to instantly detect brutal attacks. To deal with other attacks, especially the more sneaky, such as sequential attacks, we propose a complementary detection strategy to estimate the occurrence of an attack before its consequences are destructive. To this end, we have developed the concepts of distance of a state identified as critical to which we have added a second mechanism called trajectory which leads to a temporal notion that characterize an intention to harm.As part of this thesis, the proposed approach combines two techniques oriented security (IDS probe) and safety (filter approach) to propose a detection strategy based on four mechanisms related to:• Context detection: based on the current state of the system, an order sent by the PLC can be blocked by the control filter if it leads to a critical state (brutal attack).• Combinatorial constraints (sequential attack): verified by the concepts of distance (risk indicator for the current state) and trajectory (indicator of the intention to harm by studying the evolution of the distance on a sequence).• Temporal constraints (temporal attack): verified by time windows on the appearance of events and an indicator monitoring the average duration of execution.• Over-solicitation monitoring mechanism: based on an indicator monitoring orders sent to the actuators to prevent premature ageing of the production equipment (attack on the equipment).The proposed approach has been applied to various simulation examples and an industrial platform where the detection strategy has shown its effectiveness against different scenarios corresponding to attacker profiles.

De nombreux systèmes numériques nécessitent des primitives de cryptographie asymétrique de plus en plus performantes mais aussi robustes aux attaques et peu coûteuses pour les applications embarquées. Dans cette optique, la cryptographie sur courbe hyperelliptique (HECC) a été proposée comme une alternative intéressante aux techniques actuelles du fait de corps finis plus petits. Nous avons étudié des cryptoprocesseurs HECC matériels performants, flexibles et robustes contre certaines attaques physiques. Tout d’abord, nous avons proposé une nouvelle architecture d’opérateurs exécutant, en parallèle, plusieurs multiplications modulaires (A × B) mod P, où P est un premier générique de quelques centaines de bits et configurable dynamiquement. Elle permet le calcul de la grande majorité des opérations nécessaires pour HECC. Nous avons développé un générateur d’opérateurs, distribué en logiciel libre, pour l'exploration de nombreuses variantes de notre architecture. Nos meilleurs opérateurs sont jusqu'à 2 fois plus petits et 2 fois plus rapids que les meilleures solutions de l'état de l'art. Ils sont aussi flexibles quant au choix de P et atteignent les fréquences maximales du FPGA. Dans un second temps, nous avons développé des outils de modélisation et de simulation pour explorer, évaluer et valider différentes architectures matérielles pour la multiplication scalaire dans HECC sur les surfaces de Kummer. Nous avons implanté, validé et évalué les meilleures architectures sur différents FPGA. Elles atteignent des vitesses similaires aux meilleures solutions comparables de l’état de l’art, mais pour des surfaces réduites de moitié. La flexibilité obtenue permet de modifier lors de l'exécution les paramètres des courbes utilisées. / Many digital systems require primitives for asymmetric cryptography that are more and more efficient but also robust to attacks and inexpensive for embedded applications. In this perspective, and thanks to smaller finite fields, hyperelliptic curve cryptography (HECC) has been proposed as an interesting alternative to current techniques. We have studied efficient and flexible hardware HECC cryptoprocessors that are also robust against certain physical attacks. First, we proposed a new operator architecture able to compute, in parallel, several modular multiplications (A × B) mod P, where P is a generic prime of a few hundred bits and configurable at run time. It allows the computation of the vast majority of operations required for HECC. We have developed an operator generator, distributed in free software, for the exploration of many variants of our architecture. Our best operators are up to 2 times smaller and twice as fast as the best state-of-the-art solutions. They are also flexible in the choice of P and reach the maximum frequencies of the FPGA. In a second step, we developed modeling and simulation tools to explore, evaluate and validate different hardware architectures for scalar multiplication in HECC on Kummer surfaces. We have implemented, validated and evaluated the best architectures on various FPGA. They reach speeds similar to the best comparable solutions of the state of the art, but for halved surfaces. The flexibility obtained makes it possible to modify the parameters of the curves used during execution.

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La justice pénale est aujourd’hui confrontée au numérique et le développement des données dématérialisées, dont la valeur patrimoniale ne cesse de s’accroître, lui pose des défis de nature idéologique, sociologique, économique, géopolitique et, bien évidemment juridique. Elle doit faire face à la cybercriminalité qui se joue du temps, de l’espace et des législations puisque les actes illicites se déroulent désormais dans le cyberespace. Mais, pour que le système de justice pénale puisse contribuer efficacement à la lutte contre la cybercriminalité, les États doivent pouvoir s’appuyer sur un ensemble de règles juridiques contre cette criminalité et des systèmes de justice pénale qui fonctionnent correctement, doivent avoir les capacités nécessaires pour démêler les affaires pénales qui peuvent être complexes et coopérer à la répression de la cybercriminalité au plan international / Nowdays, Criminal justice is confronted to digital and the development of dematerialized data, whose heritage value is still increasing, raise challenges of ideological, sociological, economical, geopolitical and of course legal nature. Criminal justice needs to deal with cybercrime which make light of time, space and legislation because illicit acts now take place in cyberspace. However, so that the criminal justice system can contribute effectively to fight against cybercrime, states should be able to lean on a set of legal rules against crime and criminal justice systems which work correctly, should have the necessary abilities to get to the bottom of legal affairs which can be complex and cooperate in cybercrime repression on the international level

Les cyber-attaques pourraient engendrer des pertes qui sont de plus en plus importantes pour les utilisateurs finaux et les fournisseurs de service. Ces attaques sont, en outre, élevées par une myriade des ressources infectées et comptent surtout sur les réseaux pour être contrôlées, se propager ou endommager. Face à ces risques, il y a un besoin essentiel qui se manifeste dans la réponse à ces nombreuses attaques par des stratégies de défense efficaces. Malgré les multitudes efforts dévouées pour mettre en œuvre des techniques de défense complètes afin de se protéger contre les attaques réseaux; les approches proposées n’ont pas parvenus à satisfaire toutes les exigences. Les stratégies de défense impliquent un processus de détection complété par des actions de mitigation. Parallèlement à l’importance accordée à la conception des stratégies de détection, il est essentiel de fermer la boucle de sécurité avec des techniques efficaces permettant d’atténuer les impacts des différentes attaques. Dans cette thèse, nous proposons une technique pour réagir aux attaques qui abusent les ressources du réseau, par exemple, DDoS, botnet, distribution des vers, etc. La technique proposée s’appuie sur des approches de gestion du trafic et utilise le standard Multiprotocol Label Switching (MPLS) pour gérer le trafic diagnostiqué comme abusant du réseau, tout en invoquant les processus de détection. Les objectifs de notre technique peuvent être résumés comme suit: d’une part, fournir les moyens — par la qualité de service et schémas de routage — à séparer les flux suspects des légitimes, et d’autre part de prendre le contrôle des flux suspects. Nous bénéficions de l’extension du MPLS au niveau d’inter-domaine pour permettre une coopération entre les fournisseurs, permettant par suite la construction d’un mécanisme de défense à grande échelle. Nous développons un système afin de compléter les aspects de gestion de la technique proposée. Ce système effectue plusieurs tâches telles que l’extraction de données d’alerte, l’adaptation de la stratégie et la configuration des équipements. Nous modélisons le système en utilisant une approche de regroupement et un langage de politiques de sécurité afin de gérer de manière cohérente et automatique le contexte et l’environnement dans lequel la technique de mitigation est exécutée. Enfin, nous montrons l’applicabilité de la technique et du système à travers des différentes simulations tout en évaluant la qualité de service dans des réseaux MPLS. L’application de la technique a démontré son efficacité dans non seulement la mitigation des impacts des attaques mais aussi dans l’offre des avantages financiers aux acteurs de la chaîne de sécurité, à savoir les fournisseurs de service / Cyber attacks cause considerable losses not only for end-users but also service providers. They are fostered by myriad of infected resources and mostly rely on network resources for whether propagating, controlling or damaging. There is an essential need to address these numerous attacks by efficient defence strategies. Researchers have dedicated large resources without reaching a comprehensive method to protect from network attacks. Defence strategies involve first a detection process, completed by mitigation actions. Research on detection is more active than on mitigation. Yet, it is crucial to close the security loop with efficient technique to mitigate counter attacks and their effects. In this thesis, we propose a novel technique to react to attacks that misuse network resources, e.g., DDoS, Botnet, worm spreading, etc. Our technique is built upon network traffic management techniques. We use the Multiprotocol Label Switching (MPLS) technology to manage the traffic diagnosed to be part of a network misuse by detection processes. The goals of our technique can be summarized as follows: first to provide the means — via QoS and routing schemes — to segregate the suspicious flows from the legitimate traffic; and second, to take control over suspicious flows. We profit from the enhancement on the inter-domain MPLS to permit a cooperation among providers building a large-scale defence mechanism. We develop a system to complete the management aspects of the proposed technique. This system performs tasks such as alert data extraction, strategy adaptation and equipments configurations. We model the system using a clustering method and a policy language in order to consistently and automatically manage the mitigation context and environment in which the proposed technique is running. Finally, we show the applicability of the technique and the system through simulation. We evaluate and analyse the QoS and financial impacts inside MPLS networks. The application of the technique demonstrates its effectiveness and reliability in not only alleviating attacks but also providing financial benefits for the different players in the mitigation chain, i.e., service providers

La révolution numérique a favorisé l’apparition d’une nouvelle forme de criminalité : la cybercriminalité. Celle-ci recouvre un grand nombre de faits dont la plupart sont commis à l’aide de stratégies d’ingénierie sociale. Il s’agit d’un vieux phénomène, pourtant mal connu qui, encouragé par l’accroissement de données circulant sur Internet et par le développement de barrières techniques de sécurité, s’est adapté aux caractéristiques de l’univers virtuel pour une exploitation combinée des vulnérabilités « humaines » avec des outils numériques. L’ingénierie sociale transforme les utilisateurs qui deviennent, inconsciemment, facilitateurs des cyberattaques, au point d’être perçus comme le « maillon faible » de la cybersécurité. Les particuliers, les entreprises et les Etats sont tous confrontés au défi de trouver une réponse à ces atteintes. Cependant, les moyens juridiques, techniques, économiques et culturels mis en place semblent encore insuffisants. Loin d’être éradiquée, l’utilisation de l’ingénierie sociale à des fins illicites poursuit son essor. Face au manque d’efficacité de la politique criminelle actuelle, le travail en amont nous apparaît comme une piste à explorer. Savoir anticiper, détecter précocement et réagir promptement face à la délinquance informatique sont alors des questions prioritaires nécessitant une approche plus humaniste, axée sur la prévention et la coopération. Si nous sommes d’accord sur ce qu’il reste à faire, le défi est de trouver le« comment ». / The digital revolution has encouraged the emergence of a new type of criminal activity : cyber-crime. This includes a vast array of activities and offences that often use social engineering techniques. These techniques are old and not widely understood, yet benefit from the increase of data available online and the use of firewalls and other security systems. They have been adapted to work with the Internet and digital technologies in order to exploit the “vulnerabilities” of human psychology. Social engineering targets the user, who often unconsciously, allows access to systems or data, making the user the weakest link in the cyber-security chain. Individuals, companies and governments are all facing the same challenge in trying to solve these issues, utilising current legal, financial, technological and social resources which seem to be insufficient. Far from being eradicated, fraudulent activities that use social engineering continue to increase in prevalence. The inefficiency of current judicial polices forces us to consider alternative strategies upstream. Being proactive, predicting early and reacting quickly to computer related crimes should be the priority of a more humanistic approach which is focused on prevention and cooperation. Although one can agree on the approach ; the challenge is to find out how to implement it.

Dans un monde qui est en numérisation constante, la dépendance aux outils technologiques est devenue inévitable. La pandémie de COVID-19 a encore accéléré la tendance vers le travail et l'éducation à distance, entraînant une augmentation de l'activité en ligne et de l'échange de données. Cependant, malgré cette augmentation de l'activité en ligne, le niveau de sensibilisation à la cybersécurité chez un nombre important d'utilisateurs reste insuffisant. De nombreux utilisateurs manquent d'une éducation appropriée en matière de cybersécurité et de confidentialité en ligne et démontrent une compréhension insuffisante de la sensibilité de leurs données. Nous avons mené une enquête auprès de plus de 300 utilisateurs qui a confirmé que le besoin de contenu de meilleure qualité était évident. Les jeux éducatifs ont démontré leur efficacité en tant qu'outils d'enseignement et d'apprentissage, en particulier pour vulgariser des sujets qui nécessitent généralement une connaissance approfondie pour être maîtrisés. Cependant, des défis sont associés quant à la qualité et à l'évaluation des jeux sérieux, car plusieurs aspects de l’amusement sont subjectifs et intangibles. Motivée par le besoin de jeux éducatifs "de haute qualité" améliorés, cette thèse construit une échelle pour affiner les critères mentionnés par l'évaluation des jeux sérieux de Caserman et l'applique à 45 jeux de cybersécurité. L'évaluation a révélé une insuffisance dans les critères de l’amusement, en particulier le manque d'adaptation dynamique. En conséquence, cette étude propose le cadre de jeu de cybersécurité EVNAG (Educational Visual Novel Adaptive Game), qui s'articule autour de l'adaptation dynamique de la difficulté comme solution à ce problème. Inspiré par cette architecture, le roman visuel de cybersécurité "Grown-Up Blues" a été implémenté. La thèse contribue au corpus croissant de recherches sur les jeux éducatifs en cybersécurité et fournit des idées pour concevoir des jeux éducatifs efficaces qui améliorent l'éducation en matière de cybersécurité. / In a world that continues to be increasingly digitalized, the dependency on technological tools has become unavoidable. The COVID-19 pandemic has further accelerated the trend towards remote work and education, leading to an increase in online activity and data exchange. However, despite this surge in online activity, the level of cybersecurity awareness among a significant number of users remains inadequate. Many users lack proper education on cybersecurity and online privacy and demonstrate a lack of understanding of the sensitivity of their data. A survey we conducted on more than 300 users confirmed that the need for more quality content was blatant. Educational games have demonstrated their effectiveness as teaching and learning tools, particularly in vulgarizing topics generally requiring in-depth knowledge to master. However, challenges are associated with the quality and assessment of serious games, as multiple aspects of game enjoyment are subjective and intangible. Motivated by the need for improved “high quality” educational games, this thesis builds a scale to refine the criteria mentioned by Caserman’s assessment of serious games and applies that to 45 cybersecurity games. The assessment indicated a deficiency in the enjoyment criteria, specifically the lack of dynamic adaptation. As a result, this study proposes the EVNAG (Educational Visual Novel Adaptive Game) cybersecurity game framework, which centers on Dynamic Difficulty Adaptation as a solution to this issue. Inspired by this architecture, the cybersecurity visual novel “Grown-Up Blues” was implemented. The thesis contributes to the growing body of research on educational games in cybersecurity and provides insights for designing effective educational games that enhance cybersecurity education.

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Les recherches montrent que les clients ne prennent guère de mesures pour se protéger des crimes qui peuvent découler d’une brèche de renseignements confidentiels au sein d’une entreprise. Plutôt, ils considèrent que la firme — hébergeuse de leurs informations personnelles — a la responsabilité absolue en matière de la confidentialité continue de leurs données. Les commerces qui manquent de protéger adéquatement les informations clients risquent en contrepartie de subir des torts réputationnels ruineux. Cela dit, peu de travaux explicatifs sont effectués sur la résilience des entreprises face à la réaction négative du public après un vol de données. Ainsi, une étude expérimentale basée sur des vignettes de cas a été menée à l’aide du modèle de la victime « idéale ». Les mises en situation illustrent : (1) une entreprise victime décrite comme ayant une forte posture de cyber-résilience ; (2) une entreprise victime décrite comme ayant une faible posture de cyber-résilience. Un échantillon final de 664 participants a été aléatoirement affecté à l’une des deux conditions expérimentales principales. Les résultats révèlent que, comparativement à une faible posture de cyber-résilience, une bonne posture de cyber-résilience minimise les attitudes négatives des clients et favorise leurs intentions comportementales positives vis-à-vis la firme victime. À la lumière de ces résultats, la cyber-résilience, qui a principalement fait l’objet d’une attention conceptuelle, acquiert un fondement empirique. Par ailleurs, ce projet de recherche contribue plus généralement au développement de la victimologie des entreprises. / Research shows that customers take few measures to protect themselves from crimes that may follow data theft at a business. They rather consider that the firm—the host of their personal information—holds exclusive responsibility over the continued confidentiality of their data. Companies that fail to properly secure customer information may, in return, risk experiencing ruinous reputational harm. That said, little explanatory research is done on the resilience of businesses to negative public reaction after data theft. Consequently, a vignette-based experimental study was conducted using the “ideal” victim model. The scenarios feature: (1) a breached business described as having a strong cyber-resilience posture; (2) a breached business described as having a weak cyber-resilience posture. A final sample of 664 participants was randomly assigned to one of the two main experimental conditions. Results reveal that compared to a weak cyber-resilience posture, a good cyber-resilience posture minimizes negative customer attitudes and promotes positive customer behavioural intentions towards the company. Considering these results, cyber-resilience, which has mainly received conceptual attention, gains empirical support. Furthermore, this research project contributes more broadly to the evolution of the victimology of businesses.