SHIELD activé : les chercheurs construisent une défense pour protéger les drones contre des cyberattaques
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Trompé par les ordres malveillants d'un pirate informatique, un drone est susceptible de faire toutes sortes de choses : voler de manière erratique, accélérer, ralentir, rester suspendu dans les airs, faire demi-tour, prendre une nouvelle direction. Et, plus dangereux encore : s'écraser.
Ce que le drone compromis ne peut cependant pas faire, c'est reprendre le contrôle. Perdu dans sa mission initiale – qu'il s'agisse de livrer un colis, d'inspecter un pont vieillissant ou de surveiller l'état des cultures –, l'appareil est pratiquement inutile.
À la FIU (Florida International University), les chercheurs en cybersécurité ont développé une série de contre-mesures pour lutter en plein vol contre les prises de contrôle hostiles.
Les drones étant essentiellement des ordinateurs volants, ils sont soumis aux mêmes exploitations logicielles et matérielles que leurs homologues terrestres. Cependant, les techniques actuelles de défense contre les drones ne parviennent pas à détecter toutes les vulnérabilités possibles.
La technologie de FIU, appelée SHIELD, est différente. Surveillant l'ensemble du système de contrôle, elle détecte les signaux subtils d'activité malveillante. Elle identifie ensuite le type d'attaque, même les plus furtives qui passent souvent inaperçues, avant de lancer un processus de récupération spécifique. Les résultats ont été présentés lors de la prestigieuse conférence internationale IEEE/IFIP sur les systèmes et réseaux fiables.
« Sans mécanismes de récupération robustes, un drone ne peut pas terminer sa mission en cas d'attaque, car même s'il est possible de détecter les attaques, la mission est souvent interrompue par mesure de sécurité », a déclaré Mohammad Ashiqur Rahman , chercheur principal et professeur associé à la Knight Foundation School of Computing and Information Sciences de la FIU .
« Ce qui est important dans notre cadre, c'est qu'il aide le système à récupérer, afin que la mission puisse être accomplie. »
La sécurité des drones pourrait bientôt devenir plus importante que jamais. Cet été, la FAA a proposé d'étendre l'utilisation des drones commerciaux à tous les secteurs d'activité. Des livraisons Amazon à l'agriculture, la FAA s'attend à ce que davantage d'entreprises déploient des drones, ce qui soulève des questions de sécurité face à des cybermenaces de plus en plus sophistiquées.
Ce que vous apprendrez dans cette histoire
- Alors que les drones deviennent de plus en plus courants dans le ciel américain – pour livrer des colis, inspecter des ponts, voire surveiller les récoltes – le danger des cyberattaques a également augmenté.
- Les informaticiens de la FIU ont développé un cadre de cybersécurité complet, appelé SHIELD, qui surveille l'ensemble du système de contrôle des drones.
- SHIELD détecte des signes subtils d'attaque — y compris des anomalies matérielles telles que des surtensions de batterie ou une surcharge du processeur — et utilise l'apprentissage automatique pour classer la menace et lancer un processus de récupération personnalisé, permettant au drone de poursuivre sa mission.
Groupe de recherche en cybersécurité de la FIU, à l'origine du développement de SHIELD. De gauche à droite : Jean Tonday Rodriguez, Mohammad Kumail Kazmi, Mohammad Ashiqur Rahman et Muneeba Asif. (Crédit : Chris Necuze/Florida International University)
Traditionnellement, la détection des attaques s'appuie sur des capteurs qui aident le drone à percevoir son environnement et à voler en toute sécurité. Mais ces capteurs peuvent être facilement manipulés. Par exemple, lors d'une usurpation de GPS, les pirates transmettent de fausses coordonnées pour tromper le drone et l'amener à emprunter une trajectoire différente.
Cependant, les cyberattaques sophistiquées contournent les capteurs et ciblent directement le système de contrôle ou d'actionnement, introduisant ainsi des logiciels malveillants dans le matériel du drone.
« C'est pourquoi un système de détection et de récupération qui ne prend en compte que les capteurs passe à côté d'une vision globale », explique Muneeba Asif, doctorante au sein du groupe de recherche de Rahman et auteure de l'étude. « Il ignorera les autres attaques qui se produisent dans le système et à différents niveaux. »
Jean Tonday Rodriguez et Mohammad Kumail Kazmi au laboratoire d'analyse de cyberdéfense. (Crédit : Chris Necuze/Florida International University)
SHIELD va plus loin en surveillant l'ensemble du système de contrôle du drone. Il détecte les anomalies non seulement au niveau des capteurs, mais aussi au niveau du matériel. Par exemple, la batterie et les composants informatiques sont très révélateurs. Des pics soudains de charge de la batterie ou une surcharge des processeurs sont des indicateurs forts d'une attaque en cours.
L'équipe de recherche, qui comprend également Jean Tonday Rodriguez et Mohammad Kumail Kazmi, étudiants de la FIU, compare leur approche à celle d'un médecin pour établir un diagnostic final. Un symptôme (ici, les données d'un capteur) ne révèle pas toujours la cause sous-jacente d'une maladie. Des preuves physiques (l'état de la batterie) peuvent cependant donner une meilleure idée de ce qui se passe.
Et, tout comme chaque diagnostic nécessite un traitement différent, les chercheurs constatent également que chaque attaque nécessite un plan de rétablissement plus personnalisé.
Grâce à de multiples simulations « hardware-in-the-loop » en laboratoire, les chercheurs ont découvert que chaque attaque laisse une signature unique et impacte différemment le système du drone. L'équipe a donc entraîné des modèles d'apprentissage automatique d'IA à repérer les anomalies dans les données, à les utiliser pour classer l'attaque et à déployer le protocole de récupération prescrit. En laboratoire, tout cela s'est déroulé en moins d'une seconde. Le temps moyen de détection était de 0,21 seconde et le temps de récupération de 0,36 seconde.
Ensuite, le groupe de recherche de Rahman va intensifier les tests, préparant SHIELD à un déploiement dans le monde réel.
Alors que les drones sont sur le point de remodeler le commerce, la surveillance des infrastructures, la réponse aux catastrophes et bien plus encore, les chercheurs de la FIU affirment que leur sécurisation n'est plus facultative.
« Des drones fiables et sécurisés sont essentiels aux avancées futures », a déclaré Rahman. « Nous espérons que ces travaux contribueront à faire progresser le secteur. »