Du labo : technologie de l'information

Tuez les robots !
Un logiciel déjoue les pirates malveillants

Le contexte: Les programmes informatiques malveillants connus sous le nom de vers infectent plus de 30 000 nouveaux ordinateurs chaque jour. À l'insu de leurs propriétaires, les machines compromises suivent des ordres pour envoyer du spam, par exemple, ou pour accéder à des sites Web particuliers. Si suffisamment de ces machines dites zombies contactent simultanément un serveur Web particulier, elles peuvent le mettre hors service. Les pirates professionnels ont utilisé la menace de telles attaques par déni de service distribué pour extorquer de l'argent aux entreprises. L'année dernière, le directeur commercial d'une entreprise a été inculpé pour avoir payé des pirates informatiques pour utiliser des zombies pour supprimer les sites Web de concurrents. Les zombies esquivent les défenses d'un serveur Web en se déguisant en utilisateurs légitimes, puis bloquent l'accès au serveur en surchargeant non seulement sa bande passante réseau, mais également son processeur, sa mémoire, son espace disque et ses ressources de base de données. Aujourd'hui, dirigés par Dina Katabi, des chercheurs du MIT, de l'Université de Princeton et d'Akamai Technologies ont développé des Kill-Bots, un moyen intelligent, simple et peu coûteux de distinguer un ami de l'ennemi. Contrairement à d'autres produits, il n'alloue les ressources système d'un serveur qu'une fois qu'un utilisateur est confirmé comme légitime.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mai 2005

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Méthodes et résultats : Kill-Bots, une modification logicielle du système d'exploitation d'un serveur, intervient chaque fois qu'un site Web risque d'être submergé par le trafic. Le logiciel demande aux demandeurs de résoudre un simple puzzle graphique avant d'accorder l'accès aux ressources du serveur comme l'espace tampon. Les humains peuvent résoudre ces énigmes facilement ; les zombies ne peuvent pas du tout le faire. Les adresses qui demandent à plusieurs reprises l'accès au site sans résoudre le casse-tête sont automatiquement mises sur liste noire. Lorsque la charge sur le serveur Web diminue, il arrête d'émettre des énigmes et accepte les demandes d'adresses non inscrites sur la liste noire, de sorte que même les vrais utilisateurs qui n'ont pas résolu le casse-tête peuvent y accéder.
Lors d'expériences, un serveur Web protégé par Kill-Bots a subi avec succès cinq fois plus de visites qu'un serveur Web non protégé. Non seulement le serveur Web est resté en ligne, mais les sites Web protégés ont également maintenu des temps de réponse rapides, même au plus fort de l'attaque.

Pourquoi est-ce important: Les inquiétudes concernant les attaques par déni de service distribué se répandent. La plupart des défenses des serveurs Web utilisent des procédures d'authentification qui sont facilement déjouées et dépendent du contenu répliqué, de plusieurs processeurs et d'une bande passante supplémentaire, ce qui coûte de l'argent. Les Kill-Bots sont beaucoup moins chers et peuvent être facilement déployés ; il ne nécessite aucune modification des navigateurs Web des utilisateurs et fonctionne avec le très grand nombre de serveurs Web exécutant Linux. Bien que Kill-Bots classe parfois à tort les utilisateurs légitimes comme des zombies, il permet aux sites Web attaqués de rester disponibles et promet ainsi de garder le Web ouvert aux affaires, tout en bloquant la voie aux voleurs et aux vandales.

Source : Kandula, S., et al. 2005. Botz-4-Sale : survivre aux attaques DDoS organisées qui imitent les foules éclair. Document présenté au 2e Symposium sur la conception et la mise en œuvre de systèmes en réseau. 2 au 4 mai. Boston, MA.

Détrôner le transistor
Un nouveau commutateur de logique moléculaire

Le contexte: Les termes semi-conducteur et ordinateur se sont mêlés ; une meilleure fabrication de semi-conducteurs a permis la sortie de puces avec des circuits plus petits et plus rapides chaque année. Mais dans une décennie, la miniaturisation des transistors au silicium pourrait atteindre des limites physiques qui empêchent de nouvelles améliorations. Les ingénieurs de Hewlett-Packard ont donc créé un dispositif moléculaire qui pourrait être le cœur de l'ordinateur du futur.

Méthodes et résultats : Les circuits proposés par Phil Kuekes et ses collègues de HP reposent sur une barre transversale : un réseau de fils métalliques croisés séparés par une seule couche de molécules. Comme un transistor, une barre transversale peut être commutée entre un état conducteur haut et bas, ce qui lui permet de stocker des informations. Kuekes montre comment lier des barres transversales afin qu'elles puissent non seulement stocker des données, mais également restaurer des données bruyantes et appliquer une opération logique appelée inversion, qui échange le binaire 0 s pour un sable un s pour 0 s. Les barres transversales peuvent être reliées à d'autres composants pour générer toute la famille logique nécessaire au calcul. Les chercheurs n'ont pas encore combiné toutes ces capacités dans un dispositif informatique autonome, et ils n'ont pas encore trouvé le moyen de créer des jonctions moléculaires qui changent d'état de manière suffisamment rapide et fiable pour concurrencer les transistors au silicium. Néanmoins, ils ont fourni la première démonstration que les crossbars peuvent remplir toutes les fonctions que les transistors peuvent remplir.

Pourquoi est-ce important: Les chercheurs de HP ont ouvert la voie vers une puce informatique sans transistors conventionnels. Le processus utilisé pour créer leurs crossbars est peu coûteux et pourrait en principe conduire à des éléments logiques encore plus petits que ceux construits à partir des transistors au silicium les plus avancés, ce qui permettrait des puces informatiques plus rapides et plus efficaces. Mais même si les performances et la fiabilité des crossbars surpassent celles des transistors, ils peuvent encore manquer de muscle pour rivaliser avec l'industrie des semi-conducteurs bien établie. Les crossbars peuvent plutôt trouver leurs premières applications ailleurs, dans des dispositifs logiques flexibles, par exemple, ou des affichages.

Source : Kuekes, P.J., D.R. Stewart et R.S. Williams. 2005. La bascule crossbar : stockage, restauration et inversion de valeurs logiques dans les circuits crossbar. Journal de physique appliquée 97 : 034301.

Silicium plus brillant
Vers des dispositifs optiques plus performants

Le contexte: Le silicium est bon pour faire circuler les électrons autour des puces, mais bien pire que la plupart des autres semi-conducteurs pour manipuler la lumière. Cette lacune a empêché les puces optiques, qui transmettent les informations plus efficacement que les puces électriques, d'être utilisées à plus grande échelle. Les nanocristaux de silicium, quelques atomes de silicium recouverts d'une couche d'oxyde, émettent de la lumière plus efficacement que le silicium massif, mais les dispositifs les incorporant s'usent rapidement et sont encore trop inefficaces pour la plupart des applications. Aujourd'hui, une équipe dirigée par Harry Atwater de Caltech a amélioré la capacité du silicium à émettre de la lumière, donnant un coup de pouce à une industrie à la recherche de nouvelles façons de fabriquer des puces plus rapides.

Méthodes et résultats : Dans une diode électroluminescente (DEL) conventionnelle, les électrons traversant un cristal semi-conducteur rencontrent des trous d'électrons - ou des espaces laissés dans le cristal par des électrons absents - et perdent de l'énergie, qui est émise sous forme de lumière. Mais cette approche ne fonctionne pas bien avec les LED à nanocristaux de silicium, où les électrons se déplaçant vers les trous peuvent entrer en collision avec des atomes dans le cristal et les déplacer, dégradant les performances.
Les LED au silicium précédentes utilisaient des électrodes séparées pour injecter des trous et des électrons dans les nanocristaux de silicium. Mais Atwater et ses collègues ont découvert comment injecter les deux à partir d'une seule électrode. Dans leur appareil, une fine couche de nanocristaux de silicium se trouve au sommet d'une électrode qui alterne entre l'ajout d'électrons et l'ajout de trous. Cela empêche les électrons de monter violemment à travers le cristal et de l'endommager. De plus, en éliminant l'un des points d'entrée et de sortie des électrons, le groupe Caltech a conçu des dispositifs plus faciles à fabriquer et plus constants en termes de performances.

Pourquoi est-ce important: La nouvelle LED peut être construite à l'aide d'un équipement standard qui pourrait être intégré dans une ligne de fabrication de puces. Ses performances restent cependant suffisamment faibles pour limiter son utilisation. Pour améliorer la vitesse de traitement des puces de silicium, la LED devrait s'allumer et s'éteindre plus rapidement ; pour être utile dans un affichage, il devrait consommer moins d'énergie. Néanmoins, l'industrie des semi-conducteurs a beaucoup de pratique pour améliorer les performances des puces de silicium. Les problèmes de vitesse et de puissance peuvent ne pas rester longtemps sans solution.

Source : Walters, R.J., G.I. Bourianoff et H.A. Atwater. 2005. Electroluminescence à effet de champ dans les nanocristaux de silicium. Matériaux naturels 4: 143-146.

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