Description
Date depot: 31 mars 2021
Titre: Securing Microcontrollers at the Hardware Software Interface
Directeur de thèse:
Aurelien FRANCILLON (Eurecom)
Directeur de thèse:
Refik MOLVA (Eurecom)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Systèmes et réseaux
Resumé: Microcontrollers are used in various industries and applications, including home and office automation, manufacturing, robotics, automotive, lighting, smart energy, industrial automation, communications, and Internet of Things (IoT) deployments. An embedded system is a microcontroller-based system of hardware and software that performs specific functions within a mechanical or electrical system. However, many small embedded systems lack a Memory Protection Unit (MPU). These systems become less reliable because the operating system (OS), processes, and threads are no longer isolated from one another. This weakness could become a significant issue with the growing number of embedded systems due to the widespread use of the IoT. However, a recent update to the RISC-V processor architecture added the ability to isolate memory regions without using a Memory Management Unit (MMU). Identifying issues and potential solutions for implementing such memory protection using RISC-V is the main objective of this research. A prototype based on the RISC-V architecture will be designed and implemented on a smaller embedded system. Performance evaluation in terms of execution time and memory cost will be evaluated. Additional testing is required to identify optimisations that could improve performance as well as security flaws.
Résumé dans une autre langue: Les microcontrôleurs sont utilisés dans divers secteurs et applications, notamment la domotique et la bureautique, la fabrication, la robotique, l'automobile, l'éclairage, l'énergie intelligente, l'automatisation industrielle, les communications et les déploiements de l'Internet des objets (IoT). Un système embarqué est un système de matériel et de logiciel basé sur un microcontrôleur qui exécute des fonctions spécifiques dans un système mécanique ou électrique. Cependant, de nombreux petits systèmes embarqués sont dépourvus d'une unité de protection de la mémoire (MPU). Ces systèmes deviennent moins fiables car le système d'exploitation (OS), les processus et les threads ne sont plus isolés les uns des autres. Cette faiblesse pourrait devenir un problème important avec le nombre croissant de systèmes embarqués en raison de l'utilisation généralisée de l'IoT. Cependant, une mise à jour récente de l'architecture du processeur RISC-V a ajouté la possibilité d'isoler les régions de mémoire sans utiliser une unité de gestion de la mémoire (MMU). L'identification des problèmes et des solutions potentielles pour la mise en oeuvre d'une telle protection de la mémoire en utilisant RISC-V est l'objectif principal de cette recherche. Un prototype basé sur l'architecture RISC-V sera conçu et implémenté sur un petit système embarqué. Les performances en termes de temps d'exécution et de coût mémoire seront évaluées. Des tests supplémentaires sont nécessaires pour identifier les optimisations qui pourraient améliorer les performances ainsi que les failles de sécurité.
Doctorant.e: A. Rahman Anazim