Resilience-Building Technologies: State of Knowledge -- ReSIST NoE Deliverable D12

This document is the first product of work package WP2, "Resilience-building and -scaling technologies", in the programme of jointly executed research (JER) of the ReSIST Network of Excellenc

Préserver la vie privée des individus grâce aux Systèmes Personnels de Gestion des Données

Riding the wave of smart disclosure initiatives and new privacy-protection regulations, the Personal Cloud paradigm is emerging through a myriad of solutions offered to users to let them gather and manage their whole digital life. On the bright side, this opens the way to novel value-added services when crossing multiple sources of data of a given person or crossing the data of multiple people. Yet this paradigm shift towards user empowerment raises fundamental questions with regards to the appropriateness of the functionalities and the data management and protection techniques which are offered by existing solutions to laymen users. Our work addresses these questions on three levels. First, we review, compare and analyze personal cloud alternatives in terms of the functionalities they provide and the threat models they target. From this analysis, we derive a general set of functionality and security requirements that any Personal Data Management System (PDMS) should consider. We then identify the challenges of implementing such a PDMS and propose a preliminary design for an extensive and secure PDMS reference architecture satisfying the considered requirements. Second, we focus on personal computations for a specific hardware PDMS instance (i.e., secure token with mass storage of NAND Flash). In this context, we propose a scalable embedded full-text search engine to index large document collections and manage tag-based access control policies. Third, we address the problem of collective computations in a fully-distributed architecture of PDMSs. We discuss the system and security requirements and propose protocols to enable distributed query processing with strong security guarantees against an attacker mastering many colluding corrupted nodes.Surfant sur la vague des initiatives de divulgation restreinte de données et des nouvelles réglementations en matière de protection de la vie privée, le paradigme du Cloud Personnel émerge à travers une myriade de solutions proposées aux utilisateurs leur permettant de rassembler et de gérer l'ensemble de leur vie numérique. Du côté positif, cela ouvre la voie à de nouveaux services à valeur ajoutée lors du croisement de plusieurs sources de données d'un individu ou du croisement des données de plusieurs personnes. Cependant, ce changement de paradigme vers la responsabilisation de l'utilisateur soulève des questions fondamentales quant à l'adéquation des fonctionnalités et des techniques de gestion et de protection des données proposées par les solutions existantes aux utilisateurs lambda. Notre travail aborde ces questions à trois niveaux. Tout d'abord, nous passons en revue, comparons et analysons les alternatives de cloud personnel au niveau des fonctionnalités fournies et des modèles de menaces ciblés. De cette analyse, nous déduisons un ensemble général d'exigences en matière de fonctionnalité et de sécurité que tout système personnel de gestion des données (PDMS) devrait prendre en compte. Nous identifions ensuite les défis liés à la mise en œuvre d'un tel PDMS et proposons une conception préliminaire pour une architecture PDMS étendue et sécurisée de référence répondant aux exigences considérées. Ensuite, nous nous concentrons sur les calculs personnels pour une instance matérielle spécifique du PDMS (à savoir, un dispositif personnel sécurisé avec un stockage de masse de type NAND Flash). Dans ce contexte, nous proposons un moteur de recherche plein texte embarqué et évolutif pour indexer de grandes collections de documents et gérer des politiques de contrôle d'accès basées sur des étiquettes. Troisièmement, nous abordons le problème des calculs collectifs dans une architecture entièrement distribuée de PDMS. Nous discutons des exigences d'architectures système et de sécurité et proposons des protocoles pour permettre le traitement distribué des requêtes avec de fortes garanties de sécurité contre un attaquant maîtrisant de nombreux nœuds corrompus

Advances in Robotics, Automation and Control

The book presents an excellent overview of the recent developments in the different areas of Robotics, Automation and Control. Through its 24 chapters, this book presents topics related to control and robot design; it also introduces new mathematical tools and techniques devoted to improve the system modeling and control. An important point is the use of rational agents and heuristic techniques to cope with the computational complexity required for controlling complex systems. Through this book, we also find navigation and vision algorithms, automatic handwritten comprehension and speech recognition systems that will be included in the next generation of productive systems developed by man

Safety and Reliability - Safe Societies in a Changing World

The contributions cover a wide range of methodologies and application areas for safety and reliability that contribute to safe societies in a changing world. These methodologies and applications include: - foundations of risk and reliability assessment and management - mathematical methods in reliability and safety - risk assessment - risk management - system reliability - uncertainty analysis - digitalization and big data - prognostics and system health management - occupational safety - accident and incident modeling - maintenance modeling and applications - simulation for safety and reliability analysis - dynamic risk and barrier management - organizational factors and safety culture - human factors and human reliability - resilience engineering - structural reliability - natural hazards - security - economic analysis in risk managemen

Enhancing Computer Network Security through Improved Outlier Detection for Data Streams

V několika posledních letech se metody strojového učení (zvláště ty zabývající se detekcí odlehlých hodnot - OD) v oblasti kyberbezpečnosti opíraly o zjišťování anomálií síťového provozu spočívajících v nových schématech útoků. Detekce anomálií v počítačových sítích reálného světa se ale stala stále obtížnější kvůli trvalému nárůstu vysoce objemných, rychlých a dimenzionálních průběžně přicházejících dat (SD), pro která nejsou k dispozici obecně uznané a pravdivé informace o anomalitě. Účinná detekční schémata pro vestavěná síťová zařízení musejí být rychlá a paměťově nenáročná a musejí být schopna se potýkat se změnami konceptu, když se vyskytnou. Cílem této disertace je zlepšit bezpečnost počítačových sítí zesílenou detekcí odlehlých hodnot v datových proudech, obzvláště SD, a dosáhnout kyberodolnosti, která zahrnuje jak detekci a analýzu, tak reakci na bezpečnostní incidenty jako jsou např. nové zlovolné aktivity. Za tímto účelem jsou v práci navrženy čtyři hlavní příspěvky, jež byly publikovány nebo se nacházejí v recenzním řízení časopisů. Zaprvé, mezera ve volbě vlastností (FS) bez učitele pro zlepšování již hotových metod OD v datových tocích byla zaplněna navržením volby vlastností bez učitele pro detekci odlehlých průběžně přicházejících dat označované jako UFSSOD. Následně odvozujeme generický koncept, který ukazuje dva aplikační scénáře UFSSOD ve spojení s online algoritmy OD. Rozsáhlé experimenty ukázaly, že UFSSOD coby algoritmus schopný online zpracování vykazuje srovnatelné výsledky jako konkurenční metoda upravená pro OD. Zadruhé představujeme nový aplikační rámec nazvaný izolovaný les založený na počítání výkonu (PCB-iForest), jenž je obecně schopen využít jakoukoliv online OD metodu založenou na množinách dat tak, aby fungovala na SD. Do tohoto algoritmu integrujeme dvě varianty založené na klasickém izolovaném lese. Rozsáhlé experimenty provedené na 23 multidisciplinárních datových sadách týkajících se bezpečnostní problematiky reálného světa ukázaly, že PCB-iForest jasně překonává už zavedené konkurenční metody v 61 % případů a dokonce dosahuje ještě slibnějších výsledků co do vyváženosti mezi výpočetními náklady na klasifikaci a její úspěšností. Zatřetí zavádíme nový pracovní rámec nazvaný detekce odlehlých hodnot a rozpoznávání schémat útoku proudovým způsobem (SOAAPR), jenž je na rozdíl od současných metod schopen zpracovat výstup z různých online OD metod bez učitele proudovým způsobem, aby získal informace o nových schématech útoku. Ze seshlukované množiny korelovaných poplachů jsou metodou SOAAPR vypočítány tři různé soukromí zachovávající podpisy podobné otiskům prstů, které charakterizují a reprezentují potenciální scénáře útoku s ohledem na jejich komunikační vztahy, projevy ve vlastnostech dat a chování v čase. Evaluace na dvou oblíbených datových sadách odhalila, že SOAAPR může soupeřit s konkurenční offline metodou ve schopnosti korelace poplachů a významně ji překonává z hlediska výpočetního času . Navíc se všechny tři typy podpisů ve většině případů zdají spolehlivě charakterizovat scénáře útoků tím, že podobné seskupují k sobě. Začtvrté představujeme algoritmus nepárového kódu autentizace zpráv (Uncoupled MAC), který propojuje oblasti kryptografického zabezpečení a detekce vniknutí (IDS) pro síťovou bezpečnost. Zabezpečuje síťovou komunikaci (autenticitu a integritu) kryptografickým schématem s podporou druhé vrstvy kódy autentizace zpráv, ale také jako vedlejší efekt poskytuje funkcionalitu IDS tak, že vyvolává poplach na základě porušení hodnot nepárového MACu. Díky novému samoregulačnímu rozšíření algoritmus adaptuje svoje vzorkovací parametry na základě zjištění škodlivých aktivit. Evaluace ve virtuálním prostředí jasně ukazuje, že schopnost detekce se za běhu zvyšuje pro různé scénáře útoku. Ty zahrnují dokonce i situace, kdy se inteligentní útočníci snaží využít slabá místa vzorkování.ObhájenoOver the past couple of years, machine learning methods - especially the Outlier Detection (OD) ones - have become anchored to the cyber security field to detect network-based anomalies rooted in novel attack patterns. Due to the steady increase of high-volume, high-speed and high-dimensional Streaming Data (SD), for which ground truth information is not available, detecting anomalies in real-world computer networks has become a more and more challenging task. Efficient detection schemes applied to networked, embedded devices need to be fast and memory-constrained, and must be capable of dealing with concept drifts when they occur. The aim of this thesis is to enhance computer network security through improved OD for data streams, in particular SD, to achieve cyber resilience, which ranges from the detection, over the analysis of security-relevant incidents, e.g., novel malicious activity, to the reaction to them. Therefore, four major contributions are proposed, which have been published or are submitted journal articles. First, a research gap in unsupervised Feature Selection (FS) for the improvement of off-the-shell OD methods in data streams is filled by proposing Unsupervised Feature Selection for Streaming Outlier Detection, denoted as UFSSOD. A generic concept is retrieved that shows two application scenarios of UFSSOD in conjunction with online OD algorithms. Extensive experiments have shown that UFSSOD, as an online-capable algorithm, achieves comparable results with a competitor trimmed for OD. Second, a novel unsupervised online OD framework called Performance Counter-Based iForest (PCB-iForest) is being introduced, which generalized, is able to incorporate any ensemble-based online OD method to function on SD. Two variants based on classic iForest are integrated. Extensive experiments, performed on 23 different multi-disciplinary and security-related real-world data sets, revealed that PCB-iForest clearly outperformed state-of-the-art competitors in 61 % of cases and even achieved more promising results in terms of the tradeoff between classification and computational costs. Third, a framework called Streaming Outlier Analysis and Attack Pattern Recognition, denoted as SOAAPR is being introduced that, in contrast to the state-of-the-art, is able to process the output of various online unsupervised OD methods in a streaming fashion to extract information about novel attack patterns. Three different privacy-preserving, fingerprint-like signatures are computed from the clustered set of correlated alerts by SOAAPR, which characterize and represent the potential attack scenarios with respect to their communication relations, their manifestation in the data's features and their temporal behavior. The evaluation on two popular data sets shows that SOAAPR can compete with an offline competitor in terms of alert correlation and outperforms it significantly in terms of processing time. Moreover, in most cases all three types of signatures seem to reliably characterize attack scenarios to the effect that similar ones are grouped together. Fourth, an Uncoupled Message Authentication Code algorithm - Uncoupled MAC - is presented which builds a bridge between cryptographic protection and Intrusion Detection Systems (IDSs) for network security. It secures network communication (authenticity and integrity) through a cryptographic scheme with layer-2 support via uncoupled message authentication codes but, as a side effect, also provides IDS-functionality producing alarms based on the violation of Uncoupled MAC values. Through a novel self-regulation extension, the algorithm adapts its sampling parameters based on the detection of malicious actions on SD. The evaluation in a virtualized environment clearly shows that the detection rate increases over runtime for different attack scenarios. Those even cover scenarios in which intelligent attackers try to exploit the downsides of sampling

Anales del XIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC)

Contenido: Arquitecturas de computadoras Sistemas embebidos Arquitecturas orientadas a servicios (SOA) Redes de comunicaciones Redes heterogéneas Redes de Avanzada Redes inalámbricas Redes móviles Redes activas Administración y monitoreo de redes y servicios Calidad de Servicio (QoS, SLAs) Seguridad informática y autenticación, privacidad Infraestructura para firma digital y certificados digitales Análisis y detección de vulnerabilidades Sistemas operativos Sistemas P2P Middleware Infraestructura para grid Servicios de integración (Web Services o .Net)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Anales del XIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC)

Contenido: Arquitecturas de computadoras Sistemas embebidos Arquitecturas orientadas a servicios (SOA) Redes de comunicaciones Redes heterogéneas Redes de Avanzada Redes inalámbricas Redes móviles Redes activas Administración y monitoreo de redes y servicios Calidad de Servicio (QoS, SLAs) Seguridad informática y autenticación, privacidad Infraestructura para firma digital y certificados digitales Análisis y detección de vulnerabilidades Sistemas operativos Sistemas P2P Middleware Infraestructura para grid Servicios de integración (Web Services o .Net)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI