Data Center Security : From Browser to Infrastructure Level

Les centres de données sont de grands ensembles d’ordinateurs interconnectés utilisés par des organisations pour fournir des services numériques à distance. Pour cela, ils sont structurés en plusieurs couches logicielles.Une couche clé est la virtualisation, largement utilisée pour isoler les services tout en leur permettant de partager les ressources matérielles.La virtualisation est gérée par un composant appelé l’hyperviseur, qui assure l’isolation entre les machines virtuelles (VM) invitées.Au-dessus de cette couche se trouve la couche classique du système d'exploitation (OS), qui gère l’allocation et l’utilisation des ressources par les applications.La couche applicative fournit ensuite des services directement aux utilisateurs finaux. Les navigateurs web sont couramment utilisés pour accéder à divers services via Internet.Les centres de données sont un élément fondamental du cloud, et avec l’expansion continue du cloud ainsi que la montée en puissance des grands modèles de langage (LLM), leur importance ne cessera de croître.Par conséquent, ils deviennent des cibles attractives pour les acteurs malveillants, ce qui fait de la sécurité une préoccupation majeure pour les parties légitimes.Cette thèse se concentre sur la sécurisation des couches vulnérables des centres de données.Notre première contribution porte sur la sécurité des hyperviseurs contre l’exploitation de vulnérabilités.Nous observons que les mécanismes actuels de tolérance aux fautes ne protègent pas efficacement contre les attaques par déni de service (DoS) zero-day.En réponse, nous proposons HERE, un système qui implémente la réplication en direct des VM entre hyperviseurs hétérogènes.En combinant réplication et diversité logicielle, HERE protège les hyperviseurs contre les attaques DoS zero-day.Notre seconde contribution concerne les navigateurs web, qui s’appuient sur des environnements d’exécution JavaScript (JS) pour exécuter les applications web.Pour améliorer les performances, ces environnements intègrent des moteurs de compilation Just-In-Time (JIT) qui effectuent des passes d’optimisation complexes pendant l’exécution.Cependant, ces optimisations rendent les moteurs JIT particulièrement vulnérables.Désactiver complètement le moteur JIT est une option, mais cela entraîne des pénalités de performance importantes.Une autre option consiste à attendre un correctif, ce qui a l'inconvénient de laisser le système vulnérable pendant cette période.Pour répondre à cette problématique, nous proposons Jitbull, un mécanisme de sécurité en temps réel qui protège le moteur JS entre la divulgation de la vulnérabilité et le déploiement du correctif.À chaque passe d’optimisation, Jitbull compare le code en cours d’exécution avec des codes malveillants connus.Si une similarité est détectée, l’optimisation correspondante est désactivée ; si cela n’est pas possible, le moteur JIT entier est suspendu.Nous démontrons que Jitbull empêche efficacement l’exploitation par des variantes de codes démonstrateurs de vulnérabilités connues, avec un impact minimal sur les performances.