Contrôle du flot d'information par des techniques basées sur le langage de programmation

Un programme est dit non interférent si les valeurs de ses sorties publiques ne dépendent pas des valeurs de ses entrées secrètes. Des études ont montré que par l'analyse du flot d'information, on peut établir et contrôler cette propriété ou des propriétés qui lui sont étroitement liées. Dans ce travail, nous examinons en détail les modèles d'analyse de flot d'information existants, et esquissons une nouvelle approche dans un paradigme concurrent. La première partie de ce mémoire présente les différentes formulations de la non-interférence et un survol des grandes familles de mécanismes d'analyse de flot d'information. En second lieu, nous présentons en détail quelques mécanismes récents d'analyse sensibles aux flots, applicables à la programmation séquentielle. Mécanismes statiques pour certains, dynamiques ou hybrides pour d'autres. Dans la troisième partie, nous explorons deux modèles récents de sécurisation des flots d'information dans un programme concurrent. Les deux modèles ont en commun la particularité de proposer des traitements pour sécuriser l'interaction entre les programmes et l'ordonnanceur. Nous terminons par une esquisse de notre nouvelle approche, basée sur l'analyse des dépendances entre les variables d'un programme concurrent.A program is said to be noninterfering if the values of its public (or low) outputs do not depend on the values of its secret (or high) inputs. Various researchers have demonstrated how this property (or closely related properties) can be achieved through information flow analysis. In this work, we present in detail some existing models of information flow analysis, and sketch a new approach of analysis for concurrent programming. The first part of this thesis presents the different formulations of non-interference, and an overview of the main types of information flow analysis. In the second part, we examine in detail some recent static and dynamic (hybrid) flow-sensitive analysis models, for a simple imperative language. In the third part, we explore two recent models of secure information flow in concurrent programs, which develop a novel treatment of the interaction between threads and the scheduler to prevent undesired interleaving. We end with a sketch of the foundations for another approach, based on the analysis of dependencies between variables of concurrent programs

Enforcing information-flow policies by combining static and dynamic analyses

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019Le contrôle de flot d’information est une approche prometteuse permettant aux utilisateurs decontrôler comment une application utilise leurs informations confidentielles. Il reste toutefois plusieurs défis à relever avant que cette approche ne puisse être utilisée par le grand public. Plus spécifiquement, il faut que ce soit efficace, facile à utiliser, que ça introduise peu de surcharge à l’exécution, et que ça fonctionne sur des applications et langages réels. Les contributions présentées dans cette thèse nous rapprochent de ces buts. Nous montrons qu’une combinaison d’analyse statique et dynamique permet d’augmenter l’efficacité d’un mécanisme de contrôle de flot d’information tout en minimisant la surcharge introduite. Notre méthode consiste en trois étapes : (1) à l’aide d’analyse statique, vérifier que le programme ne contient pas de fuites d’information évidentes; (2) instrumenter l’application (c.-à-d., insérer des commandes) pour prévenir les fuites d’information confidentielles à l’exécution; (3) évaluer partiellement le programme pour diminuer l’impact de l’instrumentation sur le temps d’exécution. Pour aider les utilisateurs à identifier les applications qui sont les plus susceptibles de faire fuirde l’information confidentielle (c.à.d., les applications malicieuses), nous avons développé un outil de détection de maliciel pour Android. Il a une précision de 94% et prend moins d’une seconde pour effectuer son analyse.Pour permettre aux utilisateurs de prioriser l’utilisation de ressources pour protéger l’information provenant de certaines sources, nous introduisons le concept defading labels. Pour permettre aux chercheurs de développer plus facilement et rapidement des mécanismes de contrôle de flot d’informations fiables, nous avons développé un outil permettant de générer automatiquement la spécification d’un mécanisme à partir de la spécification d’un langage de programmation. Pour permettre aux chercheurs de plus facilement communiquer leurs preuves écrites en Coq, nous avons développé un outil permettant de générer des versions en langue naturelle de preuves Coq.Information-flow control is a promising approach that enables users to track and control how applications use their sensitive information. However, there are still many challenges to be addressed before it can be used by mainstream users. Namely, it needs to be effective, easy to use, lightweight, and support real applications and languages. The contributions presented in this thesis aim to bring us closer to these goals. We show that a combination of static and dynamic analysis can increase the overall effectiveness of information-flow control without introducing too much overhead. Our method consists of three steps: (1) using static analysis, we verify that the program does not contain anyobvious information leaks; (2) we instrument the program to prevent less obvious leaks from occurring at runtime; (3) we partially evaluate the program to minimize the instrumentation’simpact on execution time. We present a static-based malware detection tool for Android that allows users to easily identify the applications that are most likely to leak sensitive information (i.e., maliciousapplications). It boasts an accuracy of 94% and takes less than a second to perform its analysis. We introduce the concept of fading-labels, which allows information-flow control mechanisms to prioritize the usage of resources to track information from certain sources. We present a tool that can, given a programming language’s specification, generate information-flow control mechanism specifications. This should allow researchers to more easily develop information-flow control mechanisms. Finally, we present a tool that can generate natural-language versions of Coq proofs so that researchers may more easily communicate their Coq proofs