IMA5 2018/2019 P19

Réalisation du Projet

Liste non exhaustive des attaques possibles sur un réseau IOT

Couche Applicative

La couche applicative permet d'améliorer l'expérience utilisateur, elle induit aussi de possibles attaques :

• Injection de code par l'exploitation de bug : le plus souvent réaliser avec un "buffer overflow" qui va corrompre la mémoire vive et permettre d'injecter du code exécutable.

• Autorisation : beaucoup d'objets IOT ont la configuration par défaut (par exemple admin:admin comme logins) ce qui permet d'avoir un accès direct au shell de l'objet en question.

Couche Réseau

La couche réseau constitue les différents protocoles et trames utilisés par les objets pour communiquer, c'est la couche ou l'on retrouve le plus d'attaques possibles :

• Déni de service (DOS) : envoyer un nombre important de requêtes pour submerger le trafic.

• Homme du milieu (MITM) : intercepter le trafic venant d'un objet puis le transmettre à la base (ou inversement), permettant d'écouter ou de modifier le trafic de manière incognito.

• Sybil attack (multiplication d'identités) : créer de fausses identités sur le réseau afin de le corrompre.

• Sinkhole / Blackhole : intercepter tout le trafic et le router ailleurs (sinkhole) ou ne pas le router (blackhole), nécessite de se faire passer pour la base ou un relayeur.

• Sniffing : écouter le trafic pour l'analyser, permet ensuite de faire du DOS ou MITM.

• Hello spamming : se faire passer pour un nouvel objet et envoyer un nombre important de requête d'appairage, permet de faire du DOS ou d'obtenir la connexion au réseau.

Couche de Perception

La couche de perception permet aux objets d’émettre et de recevoir le trafic, rendant les objets vulnérables à plusieurs attaques :

• Eavesdropping : écouter le trafic.

• Brouillage RF : submerger les bandes de fréquences pour noyer les communications.

• Spoofing : se faire passer pour un nœud valide.

• Bloquer la mise en veille : envoyer des signaux de réveil de manière répétée afin de sur-consommer la batterie des objets.

Couche Physique

Enfin la couche physique, constituée du matériel à proprement parlé, ajoute une attaque à la liste :

• Ajout d'un objet malicieux

Préparation du processeur

Le processeur utilisé pour le projet est un Zynq xc7z010 (monté sur une carte Zybo), qui est constitué de deux cœurs de type CPU et d'une partie logique de type FPGA, comme indiqué sur le schéma suivant : https://www.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/zynq-mp-core-dual.png

On remarque les interfaces AXI qui permettrons d'établir la communication entre le CPU et le FPGA.

Pour commencer, il faut installer une distribution linux de type petalinux sur la partie CPU du processeur. Diligent propose une distribution qui est adaptée à cette famille board.

Prérequis

Vivado WebPack version 2018.3 ou 2017.4, de préférence sur une machine linux (j'ai donc installé une machine virtuelle de type ubuntu sur mon pc).

Le SDK Xilinx (proposé lors de l'installation de Vivado).

Le fichier de configuration des cartes installé dans /opt/Xilinx/Vivado/VERSION/data/boards.

Installation de l'outil petalinux

Petalinux est un outil en ligne commande permettant de compiler des images linux, l'exécutable pour l'installation peut être trouvé ici, il choisir la même version que l'installation de Vivado.

L'installation requiert plusieurs librairies et échouera si l'une d'entre elles n'est pas installée (à exécuter en tant que root):

apt-get install g++ chrpath xvfb xterm tofrodos iproute gawk gcc git-core make net-tools libncurses5-dev tftpd zlib1g-dev libssl-dev flex bison libselinux1 lib32z1 lib32ncurses5 lib32stdc++6 libbz2-1.0:i386 libtool-bin

L'installation peut ensuite être lancée (/opt/Petalinux doit exister et disposer d'au moins 20Go):

PATH-TO/petalinux-v2017.4-final-installer-dec.run opt/PetaLinux

Une fois l'installation terminée (ce qui peut prendre environ 15 mins), vérifiez que vous êtes bien configurer en bash et sourcez les scripts nécessaires :

sudo dpkg-reconfigure dash
source /opt/Petalinux/settings.sh
source /opt/Xilinx/Vivado/2017.4/settings64.sh

(les sources peuvent être ajoutées directement dans /etc/bash.bashrc)

Préparation de la carte SD

L'image linux va être booté depuis une carte SD. Il faut donc placer le jumper JP5 sur la carte Zybo en position SD/QSP1.

La carde SD doit être formatée avec une partition fat32 d'1Go pour le boot et d'une partition ext4 pour le système de fichier.

Pour ce faire il faut supprimer le formatage par défaut de la carte sd. Je l'ai fait depuis le powershell de Windows :

> DISKPART
DISKPART > list disk 
DISKPART > select disk 1
DISKPART > disk clean
DISKPART > exit

Ensuite j'ai monté la carte sd sur ma machine virtuelle pour la formater. Pour une machine virtuelle tournant sur VirtualBOX :

Obtenez le DeviceID du disque (depuis un powershell):

wmic diskdrive list brief

Creez le fichier vmdk (depuis un powershell en tant qu'administrateur):

C:\Program Files\Oracle\VirtualBox\VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename "%USERPROFILE%/Documents/sdcard.vmdk" -rawdisk "\\.\PHYSICALDRIVE1"

Ouvrez VirtualBOX en tant qu'administrateur et ajoutez le disque à la machine virtuelle (la vm doit être éteinte):

selectionner la vm > Configuration > Stockage > Contrôleur SATA > Ajoute un disque dur > Choisir un disque existant > ~/Documents/sdcard.vmdk

Pour formater la carte sd avec linux, cherchez la partition (à exécuter en tant que root):

fdisk -l

Puis lancez l'outil fdisk (en tant que root) pour configurer la carte sd (/dev/sdb dans mon cas):

> fdisk /dev/sdb
fdisk > n            créer la première partition
fdisk > p            en fait une primary
fdisk > 1            lui affecte le numéro 1
fdisk >              premier block (laissez par defaut)
fdisk > +1G          dernier block pour former une partition d'1Go
fdisk > a            en fait la partition de boot
fdisk > n            créer la deuxième partition
fdisk > p            en fait une primary
fdisk > 2            lui affecte le numéro 2
fdisk >              premier block (laissez par defaut, après la fin de la première partition)
fdisk >              dernier block (laissez par defaut pour utiliser l'espace restant)
fdisk > w            applique les changement
fdisk > p            affiche les partitions pour vérifier
fdisk > q            quitter

Configurez les partitions en fat32 et ext4 (à exécuter en tant que root):

mkfs.vfat -F 32 -n boot /dev/sdb1
mkfs.ext4 -L root /dev/sdb2

Compilation de l'image petalinux de Diligent

Diligent propose propose une image petalinux simple à utiliser. Elle peut être téléchargée ici.

Créez le projet à partir du fichier téléchargé (cela peut prendre un certain temps):

petalinux-create -t project -s Petalinux-Zybo-2017.4-1.bsp

Il y a une images précompilée dans le dossier Petalinux-Zybo-2017.4-1/pre-built/linux/images/, copiez BOOT.BIN et image.ub dans la première partition de la carte sd. Placez la carte sd dans la Zybo et mettez la carte sous tension.

Pour se connecter à la carte, utilisez minicom sur le port série (à exécutez en root):

minicom -D /dev/ttyUSB1

Le port série doit être configuré de la façon suivante:

• baud rate = 115200
• data bits = 8
• stop bits = 1
• flow control = none
• parity = none

Le shell du petalinux devrait apparaître. Pour revoir le boot, cliquez sur le bouton BTN7 (PS-SRST) de la carte.

Compilation de l'image petalinux de Xilinx

L'image petalinux proposée par Xilinx est plus complète que celle de Diligent. ZCU102