Exercices: Bases de données distribuées et cybersécurité

Expliquer ce qu'est une base de données distribuée et donner deux avantages par rapport à une base centralisée (disponibilité, scalabilité) ainsi qu'une complication qu'elle introduit (cohérence entre les copies).

Définir en une phrase ces menaces courantes : hameçonnage (phishing), rançongiciel (ransomware), attaque par déni de service (DoS) et fuite de données. Indiquer laquelle s'attaque surtout au facteur humain.

La figure montre un service dont les données sont répliquées sur trois nœuds ; l'un d'eux est en panne et est marqué d'un point d'interrogation. Expliquer ce qui se passe pour le service tant que le nœud est hors service, ce que le système doit faire lorsqu'il le récupère et quelle propriété des systèmes distribués est exploitée.

Expliquer la règle de sauvegarde « 3-2-1 » : combien de copies, sur combien de supports différents et où doit se trouver au moins l'une d'entre elles. Pourquoi une copie sur le même disque externe toujours branché ne protège-t-elle pas contre un rançongiciel ?

Expliquer ce que fait un gestionnaire de mots de passe et pourquoi il permet d'utiliser un mot de passe long et différent pour chaque service. Quel risque concentre-t-il (le mot de passe maître) et comment l'atténuer ?

Expliquer l'idée de base du chiffrement : transformer des données lisibles en données illisibles sans la clé. Distinguer le chiffrement des données stockées (au repos) du chiffrement de la communication (en transit, comme le fait HTTPS) et indiquer ce que chacun protège.

Les mises à jour de sécurité corrigent des vulnérabilités déjà connues. Expliquer ce qu'est une vulnérabilité « zero-day » (jour zéro), pourquoi le délai entre la publication du correctif et son installation est critique et quelle politique de mises à jour vous recommanderiez dans un lycée.

Expliquer ce que fait un pare-feu : quelles règles il applique au trafic entrant et sortant, quelle différence il y a entre le pare-feu de la box ou du routeur et celui de l'ordinateur lui-même, et pourquoi « tout ouvrir par commodité » annule sa fonction.

Expliquer ce qu'est la réplication des données et en quoi elle diffère d'une sauvegarde : quel problème chacune résout (panne d'un nœud à chaud, face à la perte ou à la corruption de données) et pourquoi un service sérieux a besoin des deux.

Vous recevez un courriel qui semble venir de votre banque : il demande de « vérifier votre compte » via un lien, avec urgence. Détailler au moins quatre signes qui trahiraient une tentative d'hameçonnage (expéditeur, lien réel, urgence, fautes, pièces jointes) et ce que vous devriez faire, étape par étape.

Expliquer le principe de défense en profondeur : pourquoi une seule mesure de sécurité ne suffit jamais et comment se combinent les couches (pare-feu périmétrique, authentification à deux facteurs, chiffrement des données, sauvegardes, formation du personnel) face à une attaque par rançongiciel.

Comparer l'hameçonnage (courriel), le smishing (SMS) et le vishing (appel vocal) : quel canal chacun utilise, quel prétexte typique il emploie (colis retenu, virement inattendu, assistance technique urgente) et quelle règle de comportement commune les neutralise tous les trois.

Comparer les facteurs d'authentification : ce que l'on sait (mot de passe), ce que l'on possède (téléphone, carte) et ce que l'on est (empreinte digitale). Expliquer pourquoi deux facteurs du même type ne constituent pas un véritable double facteur et pourquoi le code par SMS est le pire des seconds facteurs (SIM swapping) mais reste préférable à rien.

Un « technicien de maintenance » appelle l'accueil en disant qu'il a besoin du mot de passe du Wi-Fi de la direction pour réparer l'imprimante. Expliquer ce qu'est le pretexting (ingénierie sociale), quels signes trahissent l'appel et quel protocole de vérification devrait exister (ne jamais donner d'identifiants par téléphone, vérifier l'identité par un canal officiel).

Expliquer les risques des réseaux Wi-Fi publics ouverts (interception, faux point d'accès au nom ressemblant) et comment un VPN les atténue (tunnel chiffré jusqu'au serveur VPN). Que ne protège pas le VPN (l'appareil lui-même s'il est infecté, l'hameçonnage) ?

Décrire la chaîne typique d'une attaque par rançongiciel : intrusion (courriel avec pièce jointe ou accès à distance exposé), exécution et chiffrement des fichiers, demande de rançon. Identifier à quels maillons on peut interrompre la chaîne et avec quelle mesure concrète pour chacun.

Une boutique en ligne réplique sa base de données dans deux centres éloignés. Après une coupure du réseau entre les deux, chaque centre continue d'accepter des commandes. Analyser le problème de cohérence qui apparaît (le théorème CAP : cohérence, disponibilité et tolérance au partitionnement), quelle option vous choisiriez pour le stock des produits et laquelle pour les commentaires des clients, en justifiant la différence.

Un hôpital de secteur subit une cyberattaque par rançongiciel un vendredi après-midi : les moniteurs du bloc opératoire perdent la communication avec les serveurs centraux et les dossiers médicaux numériques apparaissent chiffrés, avec une note exigeant 2,5 BTC en 48 heures. Le directeur médical propose de payer immédiatement la rançon « pour sauver des vies », tandis que le responsable de la maintenance suggère de couper brutalement l'alimentation électrique de la salle des serveurs. Évaluer de façon critique ces deux propositions en justifiant leurs risques techniques, éthiques et d'investigation numérique. Concevoir ensuite le protocole de confinement, de continuité des soins et de reprise que l'équipe technique doit exécuter, en donnant la priorité à la sécurité des patients et en garantissant une restauration complète sans réinfection.

Une banque met en place une mesure de sécurité stricte : pour toute action dans son application mobile (y compris une simple consultation de solde), le client doit saisir un mot de passe de 16 caractères, réussir une reconnaissance faciale et saisir un code envoyé par SMS. Trois mois plus tard, les départs de clients augmentent de 28 % et les incidents liés aux comptes bloqués explosent ; on constate de plus que de nombreux utilisateurs conservent leurs mots de passe dans des notes non chiffrées sur leur téléphone. Analyser pourquoi cette politique a provoqué une dégradation paradoxale de la sécurité et concevoir une stratégie d'authentification adaptative fondée sur le risque. Justifier quels facteurs d'authentification (ce que je sais, ce que je possède, ce que je suis) vous exigeriez dans trois cas distincts : consulter les opérations habituelles, émettre un virement international de 5 000 € depuis un nouvel appareil et modifier le numéro de téléphone associé au compte.

La direction de votre lycée adopte la règle de sécurité suivante pour les comptes des enseignants et des élèves : « Les mots de passe comporteront exactement 8 caractères, devront obligatoirement combiner majuscules, minuscules, chiffres et symboles rares, expireront de façon non renouvelable tous les 30 jours, et l'usage de gestionnaires de mots de passe est strictement interdit ». Réfuter cette règle sur les plans technique et psychologique, en prédisant quels comportements adopteront les utilisateurs et à quels vecteurs d'attaque l'établissement sera exposé. Concevoir ensuite une politique de mots de passe alternative et actualisée, conforme aux recommandations des agences de cybersécurité (en analysant l'entropie, la longueur face à la complexité, l'expiration fondée sur le risque et l'authentification multifacteur), en justifiant comment chaque changement atténue des vulnérabilités réelles.

Un site de commerce en ligne local de cinq salariés stocke les données personnelles et bancaires de 12 000 clients sur un serveur local connecté à internet sans segmentation. Lors d'un audit, les problèmes suivants sont relevés sur l'année écoulée : deux pertes de connexion temporaires pendant des campagnes de soldes (pertes estimées à 800 € par heure), des tentatives automatisées quotidiennes d'injection SQL dans la base de données, des identifiants d'administration partagés dans un tableur accessible à tout le personnel et l'absence de sauvegardes déconnectées du réseau. Élaborer une matrice semi-quantitative de gestion des risques : attribuer à chacune de ces menaces une note justifiée de probabilité (1 à 5) et d'impact (1 à 5), calculer le risque inhérent obtenu et concevoir les mesures techniques et organisationnelles prioritaires pour traiter les deux risques les plus critiques avec un budget limité de 2 500 €.

Une plateforme mondiale associant réseau social et passerelle de micropaiements réplique ses bases de données sur des nœuds situés en Europe, en Amérique et en Asie. Une coupure imprévue des câbles sous-marins de communication isole temporairement la région européenne des autres continents. Appliquer le théorème CAP pour prévoir les conséquences opérationnelles si le système cherche à privilégier la disponibilité (systèmes AP) plutôt que la cohérence stricte (systèmes CP). Justifier sur les plans technique et économique pourquoi, pour le compteur de lectures d'une vidéo, il faut adopter un modèle de cohérence à terme, alors que pour le solde du porte-monnaie électronique des utilisateurs il est impératif de bloquer les transactions non synchronisées, en analysant le risque de double dépense.

Le service d'assistance d'une entreprise de commerce en ligne découvre un lundi à 08:00 que, à cause d'une faille de sécurité dans sa passerelle web, un attaquant a extrait une base de données contenant les noms, adresses, numéros de pièce d'identité et numéros de carte bancaire de 25 000 clients. Le directeur commercial propose de ne pas rendre publique la fuite afin d'éviter une crise de réputation et les pertes financières liées au départ de clients, en arguant que la faille technique a déjà été corrigée à 11:00. Évaluer sur le plan juridique et du point de vue de la sécurité la proposition du directeur : déterminer les obligations et les délais impératifs fixés par le RGPD à l'égard de l'autorité de contrôle (la CNIL) et des personnes concernées, classer le niveau de risque pour les droits des utilisateurs et prévoir les sanctions et responsabilités légales auxquelles l'entreprise s'expose si elle dissimule délibérément l'incident.

Une station d'épuration des eaux usées gère ses pompes et ses doseurs de produits chimiques à l'aide d'automates programmables (API) anciens, dont les systèmes d'exploitation ne reçoivent plus de correctifs du fabricant et n'admettent pas de redémarrage sans interrompre le service. Pour permettre au personnel technique de consulter les alarmes depuis son domicile le week-end, l'entreprise a installé un modem 4G branché directement sur le même commutateur (switch) que les automates et les ordinateurs administratifs de facturation. Comparer les priorités de la cybersécurité industrielle (triade DIC : Disponibilité, Intégrité et Confidentialité) à celles d'un environnement bureautique d'entreprise, prévoir quels vecteurs d'attaque critiques la configuration actuelle introduit et concevoir une architecture sécurisée fondée sur la segmentation en zones et conduits (modèle Purdue / ISA-95), en précisant les éléments de protection nécessaires pour permettre un accès à distance sécurisé sans exposer les automates à internet.

Défi du thème. Imaginez que vous conseillez une communauté énergétique locale pour moderniser et protéger son réseau intelligent. Vous concevrez une proposition technique intégrée en trois phases :

1. Collecte et Big Data : Rendez-vous sur le portail de RTE (Réseau de transport d'électricité) et téléchargez les données horaires de la demande réelle en France métropolitaine pour les $7$ derniers jours. Importez-les dans LibreOffice Calc, calculez la moyenne et tracez un graphique identifiant le pic de consommation maximal (par exemple $> 32,4\text{ GW}$).

2. Prédiction par IA : Expliquez de façon argumentée quel algorithme d'apprentissage supervisé vous utiliseriez pour entraîner un modèle avec ces données et des variables météorologiques, afin d'anticiper la demande et d'équilibrer les charges.

3. Réseau distribué et cybersécurité : Proposez une architecture fondée sur la blockchain avec des contrats intelligents permettant aux voisins d'enregistrer de façon sécurisée des transactions d'excédents photovoltaïques sans intermédiaire. Analysez deux vecteurs d'attaque (comme l'usurpation d'identité sur des compteurs IoT ou les attaques DDoS) et prescrivez des mesures d'atténuation fondées sur le chiffrement asymétrique et la segmentation du réseau.

Rédiger un rapport de synthèse de deux pages comportant le graphique et vos justifications techniques.

Seront évalués :

• L'extraction rigoureuse des données de RTE et leur traitement analytique dans LibreOffice.

• La cohérence technique dans le choix du modèle d'IA et du mécanisme de consensus distribué.

• Le diagnostic réaliste des cybermenaces et la solidité des défenses proposées.