Cryptologie pour le Cloud

Auteurs : Solène Demars et Xhoi Golemi

Le cloud computing est devenue un tel phénomène, qu’on pourrait le considérer comme une révolution dans les technologies de l’information. Le cloud englobe des éléments du grid computing, de l’informatique grand public et des systèmes autonomes, dans une architecture de déploiement innovante. Le cloud computing offre un accès simple à une grande infrastructure de stockage et performante, à l’aide de services Web. Cette transition vers le cloud a un impact au niveau de la sécurité.

Comment construire stockage dans le cloud sécurisé, alors que le fournisseur de service n’est pas forcément complètement fiable ?

Introduction au Cloud Computing et à la Cryptographie

L’amélioration de la technologie de réseau et le besoin de ressources informatiques ont incité de nombreuses organisations à externaliser leur stockage. Le cloud computing, c’est la disponibilité des services informatiques sur Internet, où l'utilisateur peut utiliser la ressource disponible sur le cloud sans avoir un contrôle complet sur elle.

Le cloud computing concerne de nombreux services tels que :

- l’infrastructure en tant que service (IaaS), où le client utilise l’infrastructure informatique, le réseau ou encore le stockage des fournisseurs de service.

- la plate-forme en tant que service (PaaS), où un client exploite les ressources du fournisseur pour exécuter des applications personnalisées.

- et enfin le logiciel en tant que service (SaaS), où les clients utilisent des logiciels exécutés sur l’infrastructure du fournisseur.

Il est crucial d’assurer la sécurité et la confidentialité des données dans les environnements cloud, et ce également pour des préoccupations juridiques, notamment avec l’arrivée du RGPD (Règlement Général sur la Protection des Données). Les problèmes de sécurité dans le cloud computing incluent : la sécurité des données, la sauvegarde, le trafic réseau, le système de fichiers et la sécurité de l'hôte.

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La cryptographie est l’art de sécuriser les messages en modifiant les données en formes non lisibles. La cryptographie comprend trois types algorithmes : des algorithmes à clé symétrique, des algorithmes à clé asymétrique et du hachage.[2]

Le crypto cloud computing est considéré comme un nouveau framework pour partager des cyber-ressources. Il assure la sécurité et la confidentialité des données. Le crypto cloud garantit la sécurité et l'intégrité de l'information tout au long de la procédure. La gestion de la sécurité du cloud peut également être effectuée en autorisant les signatures de chaque élément impliqué. De plus, un utilisateur peut récupérer toutes les ressources associées en utilisant sa clé QDK (Quantum Direct Key). En attendant, avec le développement du crypto cloud computing, nous pouvons résoudre le conflit entre le partage de données par des services et la confidentialité de ces données. Il ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de technologies de partage de l'information.

Stockage dans le Cloud

Le stockage dans le cloud est un service où les données sont maintenues, gérées et sauvegardées à distance. Les services de stockage publics dans le cloud tels que Azure de Microsoft et S3 d’Amazon permettent aux clients de transférer leurs données vers le cloud en évitant les coûts de mise en place et de maintenance d'une infrastructure de stockage privée. Au lieu de cela, ils paient un fournisseur de services en fonction de leurs besoins. Ceci offre plusieurs avantages tels que la disponibilité et la fiabilité à un coût relativement bas.

L’image décrit l'architecture réseau dans le cas du stockage dans un cloud [4]. Elle dépend des entités suivantes :

- Le fournisseur de services de cloud computing (CSP), qui gère les serveurs distribués de stockage cloud et de bases de données, sur les ressources et permet à l’infrastructure virtuelle d’héberger des applications. - Le client (C) peut bénéficier des ressources du fournisseur et s'en servir pour stocker, récupérer et partager ses données. - Les utilisateurs (U) sont autorisés à accéder au contenu stocké dans le cloud en fonction de leurs autorisations fournies par le client, par exemple la lecture, l'écriture ou la modification des données.

Sécurité dans le Cloud

Lorsque les données sont stockées par une tierce partie, le problème de sécurité devient plus complexe et conflictuel. Les problématiques de la sécurité sont : disponibilité, intégrité et confidentialité. Ces trois propriétés sont devenues les concepts clé utilisés dans la conception de systèmes sécurisés, en particulier dans le cas d'une architecture informatique tel que le cloud.

1) Confidentialité : Cela fait référence aux personnes ou aux systèmes autorisés à accéder à des données protégées. Externaliser les données, déléguer son contrôle à un fournisseur de cloud, et le rendre accessible à différentes parties, augmente le risque de violation des données.

Un certain nombre de préoccupations émergent dues aux problèmes de multi-utilisateurs, de rémanence des données, et de sécurité des applications. L’architecture du cloud computing est composée de différents types de ressources partagées permettant à plusieurs clients d’utiliser la même ressource, au même endroit, en même temps, ce qui présente un certain nombre de menaces à la confidentialité. La gestion des accès aux données fait partie de ce qu’on appelle la gouvernance des données, qui consiste en la mise en place de procédures pour encadrer la collecte et l’utilisation des données au sein d’une organisation. [6]

2) Intégrité : Il s’agit d’empêcher toute suppression, modification ou fabrication non autorisée. C’est l'absence de modification des données entre deux mises à jour de celles-ci, c’est l'exactitude et la cohérence des données stockées. Il est important de gérer les niveaux d’autorisation d’un utilisateur authentifié pour sécuriser les ressources. Selon l’augmentation du nombre de parties impliquées dans un environnement cloud, la gestion des autorisations est primordiale pour appliquer l’intégrité des données.

3) Disponibilité : Ce terme est utilisé par les fabricants de stockage informatique et les fournisseurs de services de stockage pour décrire les produits et services garantissant que les données restent disponibles à un certain niveau de performance, dans des situations allant de la normale à la désastreuse. La disponibilité du système inclut la capacité de ce système à mener des opérations même lorsque certains éléments se comportent mal. Pour assurer la disponibilité, le système devrait être capable de fonctionner même s'il existe une menace pour la sécurité. [5]

Techniques du stockage cryptographique

L’architecture du stockage cryptographique comprend trois composants :

1. Le processeur de données (DP) qui traite les données avant de les envoyer dans le cloud. 2. Le vérificateur de données (DV) qui assure l’intégrité des données. 3. Le générateur de tokens (TG) qui génère des jetons en permettant au fournisseur de services de récupérer des documents.

Des chercheurs ont proposé de nombreuses architectures pour le service de stockage cryptographique dans le cas du cloud computing, en voici quelques-unes :

Cryptographic Cloud Storage

Kamara et Lauter ont suggéré un service de stockage privé virtuel qui satisferait les exigences standard. La plupart des demandes sont effectuées en cryptant les documents stockés dans le cloud. Ce type de cryptage entraîne des difficultés tant dans les processus de recherche dans les documents que dans les processus de collaboration en temps réel, comme le montre la figure 2. [4]

Chiffrement classique (serveur)

Chiffrement classique (client)

Cloud security gateway

Techniques du traitement protégé dans le cloud

Chiffrement homomorphique

Cloud security gateway

Ressources

[1]Hussein, N. H., Khalid, A., & Khanfar, K. (2016). A survey of cryptography cloud storage techniques.

[2]Rashmi Nigoti1, Manoj Jhuria2 Dr.Shailendra Singh3, " A Survey of Cryptographic Algorithms for Cloud Computing ", International Journal of Emerging Technologies in Computational and Applied Sciences

[3]Nesrine Kaaniche , Aymen Boudguiga, Maryline Laurent," ID-Based Cryptography for Secure Cloud Data Storage", IEEE sixth international conference 2013 Page(s):375 - 382£

[4]Kamara and Lauter: A Searchable, "ryptographic Cloud Storage System", International Scholarly and Scientific Research & Innovation 7(8) 2013

[5]Sana Belguith, Abderrazak Jemai, Rabah Attia," Enhancing Data Security in Cloud Computing Using a Lightweight Cryptographic Algorithm ", ICAS 2015 : The Eleventh International Conference on Autonomic and Autonomous Systems

[6]https://www.definitions-marketing.com/definition/gouvernance-des-donnees/