Tesi: "Cryptographie sur réseaux euclidiens"

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Stehlé, Damien. "Réseaux Euclidiens : Algorithmes et Cryptographie". Habilitation à diriger des recherches, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00645387.

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Abstract (sommario):

Les réseaux Euclidiens sont un riche objet algébrique qui apparaît dans des contextes variés en mathématiques et en informatique. Cette thèse considère plusieurs aspects algorithmiques des réseaux. Le concept de réduction d'une base d'un réseau est étudié minutieusement : nous couvrons en particulier le spectre complet des compromis qualité-temps des algorithmes de réduction. D'une part, nous présentons et analysons des algorithmes rapides pour trouver une base assez courte (base LLL-réduite) d'un réseau donné arbitraire. D'autre part, nous proposons de nouvelles analyses pour des algorithmes (plus lents) permettant de calculer des bases très courtes (bases HKZ et BKZ-réduites). Cette étude des algorithmes de résolution efﬁcace de problèmes portant sur les réseaux est complétée par une application constructive exploitant leur difﬁculté apparente. Nous proposons et analysons des schémas cryptographiques, dont la fonction de chiffrement NTRU, et les prouvons au moins aussi difﬁciles à casser que de résoudre des problèmes pires-cas bien spéciﬁés portant sur les réseaux.

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Bert, Pauline. "Signatures reposant sur les réseaux euclidiens : de la construction à l'implémentation". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S126.

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Abstract (sommario):

La cryptographie reposant sur les réseaux euclidiens est l'un des axes principaux pour construire des primitives à clef publique post-quantiques. Dans cette thèse, nous discutons de la construction de signatures numériques et de leur implémentation. Nous commençons par décrire une transformation de type Fiat-Shamir qui à partir d'un schéma d'identification qui utilise de l'échantillonnage par rejets permet de construire une signature prouvée dans le modèle de l'oracle aléatoire. Ensuite, nous décrivons un schéma de chiffrement basé sur l'identité et nous prouvons sa sécurité dans le modèle standard. Un schéma de chiffrement basé sur l'identité correspond à un chiffrement à clef publique classique pour lequel la clef publique d'un utilisateur est simplement son identité, comme par exemple son adresse mail ou son numéro de sécurité sociale. Un utilisateur contacte ensuite un tiers de confiance pour récupérer une clef secrète associée à son identité. Dans notre construction, cette clef secrète consiste essentiellement en une signature de l'identité de l'utilisateur. Nous décrivons également cette construction de signature numérique associée à notre chiffrement basé sur l'identité. Pour finir, nous présentons des résultats d'implémentation de ces deux schémas et comment nous avons choisi des paramètres concrets
Lattice-based cryptography is one of the major line of research to build post-quantum public key primitives. In this thesis, we discuss about digital signatures constructions and their implementation. We first describe a Fiat-Shamir transformation from an identification scheme using rejection sampling to a digital signature secure in the random oracle model. Then we describe an identity-based encryption scheme and we prove its security in the standard model. An identity-based encryption scheme is like a classical public key where the public key is the identity of a user such as its email address or its social security number. A user contacts a third trusted party to get a secret key associated to its identity. In our construction, a secret key consists essentially in a signature of the identity of the user. We also describe this underlying digital signature scheme associated to our identity based encryption scheme. Finally, we present implementation results of these two schemes and how we choose concrete parameters

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Ducas-Binda, Léo. "Signatures fondées sur les réseaux euclidiens : attaques, analyses et optimisations". Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077210.

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Abstract (sommario):

Les réseaux euclidiens ont été l'objet d'un fort engouement théorique de la part de la communauté des cryptographes ces dernières années. Ils semblent fournir un fondement plus solide, mais s'avèrent aussi plus souples. Cependant, les efforts en direction de la mise en pratique de cette cryptographie innovante restent limités: essentiellement restreints aux cryptosystèmes ingénieux mais précoces de la compagnie NRTU autour des années 2000. Cette thèses s'inscrit dans cette direction, en particulier pour le problème des signatures digitales. Nous présentons en premier lieu une nouvelle attaque sur le schéma de signature NTRUSign: depuis son apparition, la présence dans NTRUSign d'une fuite d'information laissait douter de sa sécurité pratique. Nos travaux présentent la première attaque pratique sur ce schéma malgré les contremesure: mises en place. Nous nous intéressons ensuite à une autre contremesure, l'échantillonnage Gaussien discret, elle prouvablement sure, mais jusqu'alors peu efficace. Nous proposons de nouveaux algorithmes adaptés et efficaces pour cette tache, avec et sans virgule flottante. Nous concluons cette these par la conception et l'implementation d'un nouveau schéma de signature, BLISS, en nous appuyant sur de nombreuses idées du domaine, et avec deux objectifs: la sécurité prouvable, et l'efficacité pratique. Nous introduisons l'utilisation de gaussiennes Bimodales, qui permet, de façon surprenante, de tirer avantage à la fois des progrès sur les signatures sans trappes, et de la génération de trappes a la façon de NTRU. Notre implementation Open-Source, s'avère se comparer favorablement aux primitives standardisées telles que RSA et ECDSA
Lattices have attracted a theoretical interest in the cryptographers' community those past years. They seem to offer a stronger foundation, but have also proved themselves very versatile. Nevertheless, efforts in the direction of the implementation and use of this innovative cryptography have remained very limited: essentially restricted to the ingenious yet premature cryptosystems of the NTRU company around the year 2000. This thesis joins this direction, in particular for the problems of digital signatures. We first present a new attack on the NTRUSign signature scheme: since its introduction, an information leakage has cast doubts about its practical security of that cryptosystem. Our work presents the first practical attack on that scheme despite the implementation of counterineasures. We then move our attention to an alternative countermeasure that is provably secure, yet not so efficient. We propose new algorithms that are adapted and efficient for this task, with or without usage of floating point. We conclude this thesis with the conception and implementation of a new signature scheme, BLISS, with two objectives: provable security and practical efficiency. We introduce the usage of Bimodal Gaussian, that surprisingly allow one to benefit ath the same time from progress on trapless signatures, and from an NTRU-like trap generation. Our implementation is Open-Source, and compete favorably with standardized primitives such as RSA or ECDSA

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Ricosset, Thomas. "Signature électronique basée sur les réseaux euclidiens et échantillonnage selon une loi normale discrète". Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0106/document.

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Abstract (sommario):

La cryptographie à base de réseaux euclidiens a généré un vif intérêt durant les deux dernièresdécennies grâce à des propriétés intéressantes, incluant une conjecture de résistance àl’ordinateur quantique, de fortes garanties de sécurité provenant d’hypothèses de difficulté sur lepire cas et la construction de schémas de chiffrement pleinement homomorphes. Cela dit, bienqu’elle soit cruciale à bon nombre de schémas à base de réseaux euclidiens, la génération debruit gaussien reste peu étudiée et continue de limiter l’efficacité de cette cryptographie nouvelle.Cette thèse s’attelle dans un premier temps à améliorer l’efficacité des générateurs de bruitgaussien pour les signatures hache-puis-signe à base de réseaux euclidiens. Nous proposons unnouvel algorithme non-centré, avec un compromis temps-mémoire flexible, aussi rapide que savariante centrée pour des tables pré-calculées de tailles acceptables en pratique. Nousemployons également la divergence de Rényi afin de réduire la précision nécessaire à la doubleprécision standard. Notre second propos tient à construire Falcon, un nouveau schéma designature hache-puis-signe, basé sur la méthode théorique de Gentry, Peikert et Vaikuntanathanpour les signatures à base de réseaux euclidiens. Nous instancions cette méthode sur les réseauxNTRU avec un nouvel algorithme de génération de trappes
Lattice-based cryptography has generated considerable interest in the last two decades due toattractive features, including conjectured security against quantum attacks, strong securityguarantees from worst-case hardness assumptions and constructions of fully homomorphicencryption schemes. On the other hand, even though it is a crucial part of many lattice-basedschemes, Gaussian sampling is still lagging and continues to limit the effectiveness of this newcryptography. The first goal of this thesis is to improve the efficiency of Gaussian sampling forlattice-based hash-and-sign signature schemes. We propose a non-centered algorithm, with aflexible time-memory tradeoff, as fast as its centered variant for practicable size of precomputedtables. We also use the Rényi divergence to bound the precision requirement to the standarddouble precision. Our second objective is to construct Falcon, a new hash-and-sign signaturescheme, based on the theoretical framework of Gentry, Peikert and Vaikuntanathan for latticebasedsignatures. We instantiate that framework over NTRU lattices with a new trapdoor sampler

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Prest, Thomas. "Gaussian sampling in lattice-based cryptography". Thesis, Paris, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSU0045/document.

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Abstract (sommario):

Bien que relativement récente, la cryptographie à base de réseaux euclidiens s’est distinguée sur de nombreux points, que ce soit par la richesse des constructions qu’elle permet, par sa résistance supposée à l’avènement des ordinateursquantiques ou par la rapidité dont elle fait preuve lorsqu’instanciée sur certaines classes de réseaux. Un des outils les plus puissants de la cryptographie sur les réseaux est le Gaussian sampling. À très haut niveau, il permet de prouver qu’on connaît une base particulière d’un réseau, et ce sans dévoiler la moindre information sur cette base. Il permet de réaliser une grande variété de cryptosystèmes. De manière quelque peu surprenante, on dispose de peu d’instanciations pratiques de ces schémas cryptographiques, et les algorithmes permettant d’effectuer du Gaussian sampling sont peu étudiés. Le but de cette thèse est de combler le fossé qui existe entre la théorie et la pratique du Gaussian sampling. Dans un premier temps, nous étudions et améliorons les algorithmes existants, à la fois par une analyse statistique et une approche géométrique. Puis nous exploitons les structures sous-tendant de nombreuses classes de réseaux, ce qui nous permet d’appliquer à un algorithme de Gaussian sampling les idées de la transformée de Fourier rapide, passant ainsi d’une complexité quadratique à quasilinéaire. Enfin, nous utilisons le Gaussian sampling en pratique et instancions un schéma de signature et un schéma de chiffrement basé sur l’identité. Le premierfournit des signatures qui sont les plus compactes obtenues avec les réseaux à l’heure actuelle, et le deuxième permet de chiffrer et de déchiffrer à une vitesse près de mille fois supérieure à celle obtenue en utilisant un schéma à base de couplages sur les courbes elliptiques
Although rather recent, lattice-based cryptography has stood out on numerous points, be it by the variety of constructions that it allows, by its expected resistance to quantum computers, of by its efficiency when instantiated on some classes of lattices. One of the most powerful tools of lattice-based cryptography is Gaussian sampling. At a high level, it allows to prove the knowledge of a particular lattice basis without disclosing any information about this basis. It allows to realize a wide array of cryptosystems. Somewhat surprisingly, few practical instantiations of such schemes are realized, and the algorithms which perform Gaussian sampling are seldom studied. The goal of this thesis is to fill the gap between the theory and practice of Gaussian sampling. First, we study and improve the existing algorithms, byboth a statistical analysis and a geometrical approach. We then exploit the structures underlying many classes of lattices and apply the ideas of the fast Fourier transform to a Gaussian sampler, allowing us to reach a quasilinearcomplexity instead of quadratic. Finally, we use Gaussian sampling in practice to instantiate a signature scheme and an identity-based encryption scheme. The first one yields signatures that are the most compact currently obtained in lattice-based cryptography, and the second one allows encryption and decryption that are about one thousand times faster than those obtained with a pairing-based counterpart on elliptic curves

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Roux-Langlois, Adeline. "Lattice - Based Cryptography - Security Foundations and Constructions". Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014ENSL0940/document.

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Abstract (sommario):

La cryptographie reposant sur les réseaux Euclidiens est une branche récente de la cryptographie dans laquelle la sécurité des primitives repose sur la difficulté présumée de certains problèmes bien connus dans les réseaux Euclidiens. Le principe de ces preuves est de montrer que réussir une attaque contre une primitive est au moins aussi difficile que de résoudre un problème particulier, comme le problème Learning With Errors (LWE) ou le problème Small Integer Solution (SIS). En montrant que ces problèmes sont au moins aussi difficiles à résoudre qu'un problème difficile portant sur les réseaux, présumé insoluble en temps polynomial, on en conclu que les primitives construites sont sûres. Nous avons travaillé sur l'amélioration de la sécurité et des constructions de primitives cryptographiques. Nous avons étudié la difficulté des problèmes SIS et LWE et de leurs variantes structurées sur les anneaux d'entiers de corps cyclotomiques, et les modules libres sur ceux-ci. Nous avons montré d'une part qu'il existe une preuve de difficulté classique pour le problème LWE (la réduction existante de Regev en 2005 était quantique), d'autre part que les variantes sur les modules sont elles-aussi difficiles. Nous avons aussi proposé deux nouvelles variantes de signatures de groupe dont la sécurité repose sur SIS et LWE. L'une est la première reposant sur les réseaux et ayant une taille et une complexité poly-logarithmique en le nombre d'utilisateurs. La seconde construction permet de plus la révocation d'un membre du groupe. Enfin, nous avons amélioré la taille de certains paramètres dans le travail sur les applications multilinéaires cryptographiques de Garg, Gentry et Halevi
Lattice-based cryptography is a branch of cryptography exploiting the presumed hardness of some well-known problems on lattices. Its main advantages are its simplicity, efficiency, and apparent security against quantum computers. The principle of the security proofs in lattice-based cryptography is to show that attacking a given scheme is at least as hard as solving a particular problem, as the Learning with Errors problem (LWE) or the Small Integer Solution problem (SIS). Then, by showing that those two problems are at least as hard to solve than a hard problem on lattices, presumed polynomial time intractable, we conclude that the constructed scheme is secure.In this thesis, we improve the foundation of the security proofs and build new cryptographic schemes. We study the hardness of the SIS and LWE problems, and of some of their variants on integer rings of cyclotomic fields and on modules on those rings. We show that there is a classical hardness proof for the LWE problem (Regev's prior reduction was quantum), and that the module variants of SIS and LWE are also hard to solve. We also give two new lattice-based group signature schemes, with security based on SIS and LWE. One is the first lattice-based group signature with logarithmic signature size in the number of users. And the other construction allows another functionality, verifier-local revocation. Finally, we improve the size of some parameters in the work on cryptographic multilinear maps of Garg, Gentry and Halevi in 2013

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Zijlstra, Timo. "Accélérateurs matériels sécurisés pour la cryptographie post-quantique". Thesis, Lorient, 2020. http://www.theses.fr/2020LORIS564.

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Abstract (sommario):

L'algorithme quantique de Shor peut être utilisé pour résoudre le problème de factorisation de grands entiers et le logarithme discret dans certains groupes. La sécurité des protocols cryptographiques à clé publique les plus répandus dépend de l'hypothèse que ces problèmes mathématiques soient difficiles à résoudre. Un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait donc constituer une menace pour la confidentialité et l'authenticité de la communication numérique sécurisée. La cryptographie post-quantique est basée sur des problèmes mathématiques qui sont difficile à résoudre même pour les ordinateurs quantiques, tels que Learning with Errors (LWE) et ses variants RLWE et MLWE. Dans cette thèse, nous présentons et comparons des implantations sur FPGA des algorithmes de chiffrement à clé publique. Nous discutons des compromis entre la sécurité, le temps de calcul et le coût en surface. Les implantations sont parallélisées afin d'obtenir une accélération plus importante. En outre, nous discutons de la sécurité matérielle des implantations, et proposons des protections contre des attaques par canaux auxilliares. Nous considerons des contremesures de l'état de l'art, telles que le masquage et le blindage, et proposons des améliorations à ces algorithmes. Nous proposons également de nouvelles protections basées sur la représentation redondante des nombres et sur des permutations aléatoires des opérations de calcul. Toutes ces protections sont implantées sur FPGA dans le but de comparer leur coût en surface et le surcoût en temps de calcul
Shor's quantum algorithm can be used to efficiently solve the integer factorisation problem and the discrete logarithm in certain groups. The security of the most commonly used public key cryptographic protocols relies on the conjectured hardness of exactly these mathematical problems. A sufficiently large quantum computer could therefore pose a threat to the confidentiality and authenticity of secure digital communication. Post quantum cryptography relies on mathematical problems that are computationally hard for quantum computers, such as Learning with Errors (LWE) and its variants RLWE and MLWE. In this thesis, we present and compare FPGA implementations of LWE, RLWE and MLWE based public key encryption algorithms. We discuss various trade-offs between security, computation time and hardware cost. The implementations are parallelized in order to obtain maximal speed-up. We show that MLWE has the best performance in terms of computation time and area utilization, and can be parallelized more efficiently than RLWE. We also discuss hardware security and propose countermeasures against side channel attacks for RLWE. We consider countermeasures from the state of the art, such as masking and blinding, and propose improvements to these algorithms. Moreover, we propose new countermeasures based on redundant number representation and the random shuffling of operations. All countermeasures are implemented on FPGA to compare their cost and computation time overhead. Our proposed protection based on redundant number representation is particularly flexible, in the sens that it can be implemented for various degrees of protection at various costs

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Kharchenko, Natalia. "Lattice algorithms and lattice-based cryptography". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS337.

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Abstract (sommario):

La cryptographie basée sur les réseaux est un domaine de recherche qui étudie la construction d'outils pour une communication sécurisée basée sur des problèmes de réseaux difficiles. La cryptographie basée sur les réseau est l'un des candidats les plus prometteurs pour la communication sécurisée post-quantique. Cette thèse étudie les algorithmes pour résoudre les problèmes de réseaux difficiles et leur application à l'évaluation de la sécurité des constructions cryptographiques. Dans la première partie, nous introduisons une nouvelle famille d'algorithmes de sieving appelé sieving cylindrique. Le sieving heuristique est actuellement l'approche la plus rapide pour résoudre les problèmes de réseau central, SVP et CVP. Nous montrons que le sieving cylindrique peut surpasser les algorithmes de sieving existants dans certains cas, à savoir qu'il est plus efficace pour résoudre SVP pour des réseaux avec un volume premier petit et pour résoudre le problème de vecteur le plus proche avec prétraitement (CVPP). Dans la deuxième partie de la thèse, nous améliorons l'attaque duale utilisée à l'origine pour estimer la sécurité du Fast Fully Homomorphic Encryption scheme over Torus (TFHE). Nous hybridons l'attaque duale avec la recherche de la partie de la clé secrète. Comme TFHE utilise des clés binaires, la partie recherche de l'attaque peut être effectuée efficacement en exploitant la structure récursive de l'espace de recherche. Nous comparons notre attaque avec d'autres techniques existantes pour résoudre LWE et montrons que le niveau de sécurité du schéma TFHE devrait être mis à jour par rapport à la nouvelle attaque
Lattice-based cryptography is a field of research that studies the construction of tools for secure communication based on hard lattice problems. Lattice-based cryptography is one of the most promising candidates for secure post-quantum communication. This thesis studies algorithms for solving hard lattice problems and their application to the evaluation of the security of cryptosystems. In the first part, we introduce a new family of lattice sieving algorithms called cylindrical sieving. Heuristic sieving is currently the fastest approach to solve central lattice problems: SVP and CVP. We show that cylindrical sieving can outperform existing sieving algorithms in some cases, namely, that it is more efficient for solving SVP for lattices with small prime volume and for solving the closest vector problem with preprocessing (CVPP). In the second part of the thesis, we improve the dual attack originally used to estimate the security of the Fast Fully Homomorphic Encryption scheme over Torus (TFHE). We hybridize the dual attack with the search for the secret key part. As TFHE uses binary keys, the search part of the attack can be performed efficiently by exploiting the recursive structure of the search space. We compare our attack with other existing techniques for solving LWE and show that the security level of the TFHE scheme should be updated according to the new attack

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Jeudy, Corentin. "Design of advanced post-quantum signature schemes". Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024URENS018.

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Abstract (sommario):

La transition vers la cryptographie post-quantique est une tâche considérable ayant suscité un nombre important de travaux ces dernières années. En parallèle, la cryptographie pour la protection de la vie privée, visant à pallier aux limitations inhérentes des mécanismes cryptographiques basiques dans ce domaine, a connu un véritable essor. Malgré le succès de chacune de ces branches prises individuellement, combiner les deux aspects de manière efficace s'avère extrêmement difficile. Le but de cette thèse de doctorat consiste alors à proposer de nouvelles constructions visant à garantir une protection efficace et post-quantique de la vie privée, et plus généralement des mécanismes d'authentification avancés. Dans ce but, nous nous consacrons tout d'abord à l'étude de l'une des hypothèses mathématiques fondamentales utilisées en cryptographie sur les réseaux Euclidiens: Module Learning With Errors. Nous prouvons que le problème ne devient pas significativement plus facile même en choisissant des distributions de secret et d'erreur plus courtes. Ensuite, nous proposons des optimisations des échantillonneurs d'antécédents utilisés par de nombreuses signatures avancées. Loin d'être limitées à ce cas d'usage, nous montrons que ces optimisations mènent à la conception de signatures standards efficaces. Enfin, à partir de ces contributions, nous concevons des algorithmes de signatures avec protocoles efficaces, un outil polyvalent utile à la construction d'applications avancées. Nous en montrons les capacités en proposant le premier mécanisme d'accréditation anonyme post-quantique, que nous implémentons afin de mettre en exergue son efficacité aussi bien théorique que pratique
The transition to post-quantum cryptography has been an enormous effort for cryptographers over the last decade. In the meantime, cryptography for the protection of privacy, aiming at addressing the limitations inherent to basic cryptographic mechanisms in this domain, has also attracted a lot of attention. Nevertheless, despite the success of both individual branches, combining both aspects along with practicality turns out to be very challenging. The goal of this thesis then lies in proposing new constructions for practical post-quantum privacy, and more generally advanced authentication mechanisms. To this end, we first focus on the lower level by studying one of the fundamental mathematical assumptions used in lattice-based cryptography: Module Learning With Errors. We show that it does not get significantly easier when stretching the secret and error distributions. We then turn to optimizing preimage samplers which are used in advanced signature designs. Far from being limited to this use case, we show that it also leads to efficient designs of regular signatures. Finally, we use some of the previous contributions to construct so-called signatures with efficient protocols, a versatile building block in countless advanced applications. We showcase it by giving the first post-quantum anonymous credentials, which we implement to demonstrate a theoretical and practical efficiency

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Georgieva, Mariya. "Analyse probabiliste de la réduction des réseaux euclidiens cryptographiques". Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2054.

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Abstract (sommario):

Les thèmes abordés dans cette thèse se situent aux interfaces de la cryptographie, de l'algorithmique et de l'analyse des algorithmes. Ils se concentrent sur un domaine particulier, celui de la géométrie des nombres et plus particulièrement, celui delà réduction des réseaux euclidiens. Devant la difficulté d'une analyse exacte de l'algorithme LLL, nous avons proposé toute une classe de modèles simplifiés pour l'exécution de l'algorithme, du plus simple, déjà proposé par Madrisch et Vallée, au plus compliqué, qui correspond à l'algorithme LLL lui-même. Nous sommes revenus sur l'analyse du modèle le plus simple en adoptant le point de vue du chip firing game. Nous avons aussi cherché à modéliser, dans ce cadre de cfg, les principales entrées qui nous intéressaient, correspondant à des réseaux cryptographiques. Nous avons été conduits à trois familles des réseaux cryptographiques : les réseaux dit réseaux d'Ajtai qui donnent lieu à des tas ``tous très pleins'', les réseaux sac-à-dos ou réseaux NTRU, qui donnent lieu à des tas de sable ``avec un seul tas'' et enfin les réseaux de Coppersmith, qui donnent lieu à des tas de sable ``avec des trous''. Nous avons ensuite étudié un modèle moins simplifié d'exécution, mais sans aucun doute plus proche de la réalité. Nous avons effectué une analyse précise de ce modèle d'exécution: analyse totale pour le cas de la dimension 2, qui correspond à la dimension 3 dans le monde des réseaux, où l'analyse du véritable algorithme LLL est déjà mal comprise --analyse partielle en dimension générale. Enfin, nous avons fait des expérimentations afin de rechercher une validation expérimentale des hypothèses qui mènent aux modèles simplifiés
The topics addressed in this thesis belong to the interface between cryptography, algorithmics, and analysis of algorithms. They focus to a particular area, the geometry of numbers, in particular lattice reduction. Given the difficulty of an exact analysis of the LLL algorithm, we proposed a class of simplified models for the execution of the algorithm, ranging from the simplest one, already proposed by Madrisch and Vallée, to the most complex, which is the LLL algorithm itself. We first returned to the analysis of the simplest model and adopted there the perspective of the ``chip firing game''. From this perspective, we also described models for the different inputs of interest, corresponding to cryptographic systems. We were then led to three families of ``cryptographic lattices'': Ajtai's lattices give rise to sandpiles, whose piles are all ``full'' ; Knapsack or NTRU lattices give rise to sandpiles ``with only one pile''; finally Coppersmith's lattices give rise to sandpiles with ``holes''. Then we studied a model for the execution which was less simplified, but probably more realistic. We performed a detailed analysis of this model: a complete analysis in the two dimensional case, which corresponds to three-dimensional lattices, where the analysis of the exact LLL algorithm is not yet known, together with a partial analysis in general dimensions. Finally, we conducted experiments, in order to obtain an experimental validation of the assumptions that lead to simplified models

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Lepoint, Tancrède. "Conception and implémentation de cryptographie à base de réseaux". Phd thesis, Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01069864.

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Abstract (sommario):

La cryptographie à base de réseaux euclidiens est aujourd'hui un domaine scientifique en pleine expansion et connait une évolution rapide et accélérée par l'attractivité du chiffrement complètement homomorphe ou des applications multilinéaires cryptographiques. Ses propriétés sont très attractives : une sécurité pouvant être réduite à la difficulté des pires cas de problèmes sur les réseaux euclidiens, une efficacité asymptotique quasi-optimale et une résistance présupposée aux ordinateurs quantiques. Cependant, on dénombre encore peu de résultats de recherche sur les constructions à visée pratique pour un niveau de sécurité fixé. Cette thèse s'inscrit dans cette direction et travaille à réduire l'écart entre la théorie et la pratique de la cryptographie à clé publique récente. Dans cette thèse, nous concevons et implémentons une signature numérique basée sur les réseaux euclidiens, deux schémas de chiffrement complètement homomorphe et des applications multilinéaires cryptographiques. Notre signature digitale ultra-performante, BLISS, ouvre la voie à la mise en pratique de la cryptographie à base de réseaux sur petites architectures et est un candidat sérieux à la cryptographie post-quantique. Nos schémas de chiffrement complètement homomorphes permettent d'évaluer des circuits non triviaux de manière compétitive. Finalement, nous proposons la première implémentation d'applications multilinéaires et réalisons, pour la première fois, un échange de clé non interactif entre plus de trois participants en quelques secondes.

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Rossi, Mélissa. "Extended security of lattice-based cryptography". Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLE050.

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Abstract (sommario):

La cryptographie fondée sur les réseaux euclidiens représente une alternative prometteuse à la cryptographie asymétrique utilisée actuellement, en raison de sa résistance présumée à un ordinateur quantique universel. Cette nouvelle famille de schémas asymétriques dispose de plusieurs atouts parmi lesquels de fortes garanties théoriques de sécurité, un large choix de primitives et, pour certains de ses représentants, des performances comparables aux standards actuels. Une campagne de standardisation post-quantique organisée par le NIST est en cours et plusieurs schémas utilisant des réseaux euclidiens font partie des favoris. La communauté scientifique a été encouragée à les analyser car ils pourraient à l'avenir être implantés dans tous nos systèmes. L'objectif de cette thèse est de contribuer à cet effort. Nous étudions la sécurité de ces nouveaux cryptosystèmes non seulement au sens de leur résistance à la cryptanalyse en ''boîte noire'' à l'aide de moyens de calcul classiques, mais aussi selon un spectre plus large de modèles de sécurité, comme les attaques quantiques, les attaques supposant des failles d'utilisation, ou encore les attaques par canaux auxiliaires. Ces différents types d’attaques ont déjà été largement formalisés et étudiés par le passé pour des schémas asymétriques et symétriques pré-quantiques. Dans ce mémoire, nous analysons leur application aux nouvelles structures induites par les réseaux euclidiens. Notre travail est divisé en deux parties complémentaires : les contremesures et les attaques. La première partie regroupe nos contributions à l'effort actuel de conception de nouvelles protections algorithmiques afin de répondre aux nombreuses publications récentes d’attaques par canaux auxiliaires. Les travaux réalisés en équipe auxquels nous avons pris part on abouti à l'introduction de nouveaux outils mathématiques pour construire des contre-mesures algorithmiques, appuyées sur des preuves formelles, qui permettent de prévenir systématiquement les attaques physiques et par analyse de temps d'exécution. Nous avons ainsi participé à la protection de plusieurs schémas de signature fondés sur les réseaux euclidiens comme GLP, BLISS, qTesla ou encore Falcon. Dans une seconde partie consacrée à la cryptanalyse, nous étudions dans un premier temps de nouvelles attaques qui tirent parti du fait que certains schémas de chiffrement à clé publique ou d'établissement de clé peuvent échouer avec une faible probabilité. Ces échecs sont effectivement faiblement corrélés au secret. Notre travail a permis d’exhiber des attaques dites « par échec de déchiffrement » dans des modèles de failles d'utilisation ou des modèles quantiques. Nous avons d'autre part introduit un outil algorithmique de cryptanalyse permettant d’estimer la sécurité du problème mathématique sous-jacent lorsqu’une information partielle sur le secret est donnée. Cet outil s’est avéré utile pour automatiser et améliorer plusieurs attaques connues comme des attaques par échec de déchiffrement, des attaques classiques ou encore des attaques par canaux auxiliaires
Lattice-based cryptography is considered as a quantum-safe alternative for the replacement of currently deployed schemes based on RSA and discrete logarithm on prime fields or elliptic curves. It offers strong theoretical security guarantees, a large array of achievable primitives, and a competitive level of efficiency. Nowadays, in the context of the NIST post-quantum standardization process, future standards may ultimately be chosen and several new lattice-based schemes are high-profile candidates. The cryptographic research has been encouraged to analyze lattice-based cryptosystems, with a particular focus on practical aspects. This thesis is rooted in this effort. In addition to black-box cryptanalysis with classical computing resources, we investigate the extended security of these new lattice-based cryptosystems, employing a broad spectrum of attack models e.g. quantum, misuse, timing or physical attacks. Accounting that these models have already been applied to a large variety of pre-quantum asymmetric and symmetric schemes before, we concentrate our efforts on leveraging and addressing the new features introduced by lattice structures. Our contribution is twofold: defensive, i.e. countermeasures for implementations of lattice-based schemes and offensive, i.e. cryptanalysis. On the defensive side, in view of the numerous recent timing and physical attacks, we wear our designer's hat and investigate algorithmic protections. We introduce some new algorithmic and mathematical tools to construct provable algorithmic countermeasures in order to systematically prevent all timing and physical attacks. We thus participate in the actual provable protection of the GLP, BLISS, qTesla and Falcon lattice-based signatures schemes. On the offensive side, we estimate the applicability and complexity of novel attacks leveraging the lack of perfect correctness introduced in certain lattice-based encryption schemes to improve their performance. We show that such a compromise may enable decryption failures attacks in a misuse or quantum model. We finally introduce an algorithmic cryptanalysis tool that assesses the security of the mathematical problem underlying lattice-based schemes when partial knowledge of the secret is available. The usefulness of this new framework is demonstrated with the improvement and automation of several known classical, decryption-failure, and side-channel attacks

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Eynard, Julien. "Approche arithmétique RNS de la cryptographie asymétrique". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066107/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse se situe à l'intersection de la cryptographie et de l'arithmétique des ordinateurs. Elle traite de l'amélioration de primitives cryptographiques asymétriques en termes d'accélération des calculs et de protection face aux attaques par fautes par le biais particulier de l'utilisation des systèmes de représentation des nombres par les restes (RNS). Afin de contribuer à la sécurisation de la multiplication modulaire, opération centrale en cryptographie asymétrique, un nouvel algorithme de réduction modulaire doté d'une capacité de détection de faute est présenté. Une preuve formelle garantit la détection des fautes sur un ou plusieurs résidus pouvant apparaître au cours d'une réduction. De plus, le principe de cet algorithme est généralisé au cas d'une arithmétique dans un corps fini non premier. Ensuite, les RNS sont exploités dans le domaine de la cryptographie sur les réseaux euclidiens. L'objectif est d'importer dans ce domaine certains avantages des systèmes de représentation par les restes dont l'intérêt a déjà été montré pour une arithmétique sur GF(p) notamment. Le premier résultat obtenu est une version en représentation hybride RNS-MRS de l'algorithme du « round-off » de Babai. Puis une technique d'accélération est introduite, permettant d'aboutir dans certains cas à un algorithme entièrement RNS pour le calcul d'un vecteur proche
This thesis is at the crossroads between cryptography and computer arithmetic. It deals with enhancement of cryptographic primitives with regard to computation acceleration and protection against fault injections through the use of residue number systems (RNS) and their associated arithmetic. So as to contribute to secure the modular multiplication, which is a core operation for many asymmetric cryptographic primitives, a new modular reduction algorithm supplied with fault detection capability is presented. A formal proof guarantees that faults affecting one or more residues during a modular reduction are well detected. Furthermore, this approach is generalized to an arithmetic dedicated to non-prime finite fields Fps . Afterwards, RNS are used in lattice-based cryptography area. The aim is to exploit acceleration properties enabled by RNS, as it is widely done for finite field arithmetic. As first result, a new version of Babai’s round-off algorithm based on hybrid RNS-MRS representation is presented. Then, a new and specific acceleration technique enables to create a full RNS algorithm computing a close lattice vector

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Eynard, Julien. "Approche arithmétique RNS de la cryptographie asymétrique". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066107.

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Abstract (sommario):

Cette thèse se situe à l'intersection de la cryptographie et de l'arithmétique des ordinateurs. Elle traite de l'amélioration de primitives cryptographiques asymétriques en termes d'accélération des calculs et de protection face aux attaques par fautes par le biais particulier de l'utilisation des systèmes de représentation des nombres par les restes (RNS). Afin de contribuer à la sécurisation de la multiplication modulaire, opération centrale en cryptographie asymétrique, un nouvel algorithme de réduction modulaire doté d'une capacité de détection de faute est présenté. Une preuve formelle garantit la détection des fautes sur un ou plusieurs résidus pouvant apparaître au cours d'une réduction. De plus, le principe de cet algorithme est généralisé au cas d'une arithmétique dans un corps fini non premier. Ensuite, les RNS sont exploités dans le domaine de la cryptographie sur les réseaux euclidiens. L'objectif est d'importer dans ce domaine certains avantages des systèmes de représentation par les restes dont l'intérêt a déjà été montré pour une arithmétique sur GF(p) notamment. Le premier résultat obtenu est une version en représentation hybride RNS-MRS de l'algorithme du « round-off » de Babai. Puis une technique d'accélération est introduite, permettant d'aboutir dans certains cas à un algorithme entièrement RNS pour le calcul d'un vecteur proche
This thesis is at the crossroads between cryptography and computer arithmetic. It deals with enhancement of cryptographic primitives with regard to computation acceleration and protection against fault injections through the use of residue number systems (RNS) and their associated arithmetic. So as to contribute to secure the modular multiplication, which is a core operation for many asymmetric cryptographic primitives, a new modular reduction algorithm supplied with fault detection capability is presented. A formal proof guarantees that faults affecting one or more residues during a modular reduction are well detected. Furthermore, this approach is generalized to an arithmetic dedicated to non-prime finite fields Fps . Afterwards, RNS are used in lattice-based cryptography area. The aim is to exploit acceleration properties enabled by RNS, as it is widely done for finite field arithmetic. As first result, a new version of Babai’s round-off algorithm based on hybrid RNS-MRS representation is presented. Then, a new and specific acceleration technique enables to create a full RNS algorithm computing a close lattice vector

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Boudguiga, Aymen. "Authentification dans les réseaux maillés sans fils avec la cryptographie basée sur l'identité". Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762635.

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Abstract (sommario):

De nos jours, l'authentification dans les réseaux maillés sans fils fait appel aux certificats ou aux secrets partagés. Dans les environnements sans fils, la gestion des certificats est désavantageuse. En effet, les certificats nécessitent le déploiement d'une infrastructure à clés publiques (ICP) et la définition d'une autorité de certification (AC). La AC définit toute une politique qui permet de contrôler la génération, la transmission et la révocation des certificats. Cette politique ne prend pas en considération les limites en termes de puissance et de mémoire que peuvent avoir les stations des clients dans un réseau maillé. Afin de ne pas utiliser les certificats et ne pas déployer une ICP, nous avons étudié dans cette thèse les utilisations possibles de la cryptographie basée sur l'identité (CBI) pour la définition de nouveaux schémas d'authentification pour les réseaux maillés sans fils. La CBI propose de dériver, directement, la clé publique d'une station à partir de son identité. Par conséquent, nous n'avons plus besoin de passer par des certificats pour associer l'identité de la station à sa paire de clés (publique et privée). Par contre, la CBI définit un générateur de clé privée (GCP) qui gère le calcul des clés privées des différentes stations sur le réseau. Par conséquent, ce GCP est capable de réaliser une attaque d'usurpation d'identité (escroc de clés) à l'encontre de toutes les stations légitimes. Pour diminuer le risque de cette attaque, les chercheurs ont tendance à supposer que le GCP est digne de confiance. Dans cette thèse, nous présentons tout d'abord un protocole d'authentification basée sur l'utilisation conjointe d'un mot de passe et de la CBI. En effet, nous proposons d'utiliser le serveur d'authentification de notre réseau maillé comme GCP. Ensuite, nous étudions une liste de mécanismes qui permettent de contrer l'attaque de l'escroc qui caractérise le GCP.

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Pino, Rafaël del. "Efficient lattice-based zero-knowledge proofs and applications". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEE055/document.

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Abstract (sommario):

Le chiffrement à base de réseaux euclidiens a connu un grand essor durant les vingt dernières années. Autant grâce à l’apparition de nouvelles primitives telles que le chiffrement complètement homomorphe, que grâce à l’amélioration des primitives existantes, comme le chiffrement á clef publique ou les signatures digitales, qui commencent désormais à rivaliser avec leurs homologues fondés sur la théorie des nombres. Cela dit les preuves à divulgation nulle de connaissance, bien qu’elles représentent un des piliers des protocols de confidentialité, n’ont pas autant progressé, que ce soit au niveau de leur expressivité que de leur efficacité. Cette thèse s’attelle dans un premier temps à améliorer l’état de l’art en matière de preuves à divulgation nulle de connaissance. Nous construisons une preuve d’appartenance à un sous ensemble dont la taille est indépendante de l’ensemble en question. Nous construisons de même une preuve de connaissance amortie qui est plus efficace et plus simple que toutes les constructions qui la précèdent. Notre second propos est d’utiliser ces preuves à divulgation nulle de connaissance pour construire de nouvelles primitives cryptographiques. Nous concevons une signature de groupe dont la taille est indépendante du groupe en question, ainsi qu’un schéma de vote électronique hautement efficace, y compris pour des élections à grand échelle
Lattice based cryptography has developed greatly in the last two decades, both with new and stimulating results such as fully-homomorphic encryption, and with great progress in the efficiency of existing cryptographic primitives like encryption and signatures which are becoming competitive with their number theoretic counterparts. On the other hand, even though they are a crucial part of many privacy-based protocols, zero-knowledge proofs of knowledge are still lagging behind in expressiveness and efficiency. The first goal of this thesis is to improve the quality of lattice-based proofs of knowledge. We construct new zero-knowledge proofs of knowledge such as a subset membership proof with size independent of the subset. We also work towards making zero-knowledge proofs more practical, by introducing a new amortized proof of knowledge that subsumes all previous results. Our second objective will be to use the proofs of knowledge we designed to construct novel and efficient cryptographic primitives. We build a group signature whose size does not depend on the size of the group, as well as a practical and highly scalable lattice-based e-voting scheme

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Shou, Yanbo. "Cryptographie sur les courbes elliptiques et tolérance aux pannes dans les réseaux de capteurs". Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2015/document.

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Abstract (sommario):

L’émergence des systèmes embarqués a permis le développement des réseaux de capteurs sans fil dans de nombreux domaines différents. Cependant, la sécurité reste un problème ouvert. La vulnérabilité des nœuds est principalement liée au manque de ressources. En effet, l’unité de traitement ne dispose pas d’assez de puissance et de mémoire pour gérer des mécanismes de sécurité très complexes.La cryptographie est une solution qui est largement utilisée pour sécuriser les réseaux. Par rapport à la cryptographie symétrique, la cryptographie asymétrique nécessite des calculs plus compliqués,mais elle offre une distribution de clés plus sophistiquée et la signature numérique. Dans cette thèse, nous essayons d’optimiser la performance d’ECC (Elliptic Curve Cryptography), un cryptosystème asymétrique qui est connu pour sa robustesse et son utilisation de clé plus courte par rapport à RSA. Nous proposons d’utiliser le parallélisme pour accélérer le calcul de la multiplication scalaire, qui est reconnue comme l’opération la plus coûteuse sur les courbes elliptiques. Les résultats de tests ont montré que notre solution offre un gain intéressant malgré une augmentation de la consommation d’énergie.La deuxième partie de la contribution concerne l’application de la tolérance aux pannes dans notre architecture de parallélisation. Nous utilisons les nœuds redondants pour la détection des pannes et la restauration du calcul. Ainsi, en utilisant l’ECC et la tolérance aux pannes, nous proposons une solution de sécurité efficace et sûre pour les systèmes embarqués
The emergence of embedded systems has enabled the development of wireless sensor networks indifferent domains. However, the security remains an open problem. The vulnerability of sensor nodesis mainly due to the lack of resources. In fact, the processing unit doesn’t have enough power ormemory to handle complex security mechanisms.Cryptography is a widely used solution to secure networks. Compared with symmetric cryptography,the asymmetric cryptography requires more complicated computations, but it offers moresophisticated key distribution schemes and digital signature.In this thesis, we try to optimize the performance of ECC. An asymmetric cryptosystem which isknown for its robustness and the use of shorter keys than RSA. We propose to use parallelismtechniques to accelerate the computation of scalar multiplications, which is recognized as the mostcomputationally expensive operation on elliptic curves. The test results have shown that our solutionprovides a significant gain despite an increase in energy consumption.The 2nd part of our contribution is the application of fault tolerance in our parallelism architecture.We use redundant nodes for fault detection and computation recovery. Thus, by using ECC and faulttolerance, we propose an efficient and reliable security solution for embedded systems

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Mrabet, Amine. "Implémentation efficace de primitive cryptographique pour le couplage sur carte FPGA". Thesis, Paris 8, 2017. http://www.theses.fr/2017PA080112/document.

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Abstract (sommario):

Le défi primaire dans le développement matériel de la cryptographie moderne est de faire des implémentations optimales en ressources, et rapide, en garantissant une résistance contre les attaques. Cette recherche porte sur les implémentations pratiques des opérations de cryptographie basées sur la cryptographie à clé publique dans les corps finis. Durant cette thèse nous avons proposé des composants matériels de base. L'arithmétique des corps finis constitue le noyau de la cryptographie à clé publique comme RSA, ECC ou une cryptographie basée sur le couplage. Nous avons proposé dans cette thèse des architectures du calcul arithmétique haute performance pour implémenter les primitives de cryptographie asymétrique. Les composants décrits dans notre travail ont été implémentés dans des Field Programmable Gate Array platforms (FPGA) de Xilinx. Nous avons utilisé le VHDL pour développer nos composants et nos architectures. Nos résultats présentent des performances en ressources et en vitesse jamais égalées auparavant dans la littérature publique sur ce type de technologie. La particularité de ces architectures est l'utilisation de l'architecture systolique pour développer une multiplication modulaire. Cette thèse traite la mise en œuvre matérielle efficace de la méthode CIOS (Coarsely Integrated Operand Scanning) de la multiplication modulaire de Montgomery combinée avec une architecture systolique efficace. D'après nos connaissances, c'est la première implémentation d'une telle conception. Nos architectures visaient à réduire le nombre de cycles d'horloge de la multiplication modulaire. Les résultats d'implémentation des algorithmes CIOS se concentrent sur différents niveaux de sécurité utiles en cryptographie. Cette architecture a été conçue pour utiliser le DSP48 flexible sur les FPGA de Xilinx. Nos architectures sont évolutives et dépendent uniquement du nombre et de la taille des mots. Par exemple, nous fournissons des résultats d'implémentation pour des longs mots de 8, 16, 32 et 64 bits en 33, 66, 132 et 264 cycles d'horloge. Nous décrivons également un design pour calculer une inversion et/ou une division dans Fp. L'inversion peut être utilisée dans les systèmes de la cryptographie de courbe elliptique et de la cryptographie basée sur le couplage
The primary challenge in the hardware development of the modern cryptography is to make an optimal implementations in resources and speed, with guaranteeing a resistance against attacks. This research focuses on practical implementations of cryptographic operations based on public key cryptography in finite fields. During this thesis we proposed basic hardware components. Finite field arithmetic is the core of public key cryptography such as RSA, ECC, or pairing-based cryptography. We proposed in this thesis a high-performance architectures of arithmetic calculation to implement asymmetric cryptographic primitives. The components described in this thesis have been implemented in Xlinx Field Programmable Gate Array Platforms (FPGAs). We used the VHDL to devolve our components and architectures. Our results show a performance and speed never presented before in the literature on this type of technology. The particularity of these architectures is the use of systolic architecture to develop a modular multiplication. This thesis deals with the effective physical implementation of the Coarsely Integrated Operand Scanning (CIOS) method of Montgomery's modular multiplication combined with an effective systolic architecture. According to our knowledge, this is the first implementation of such a design. Our architectures were aimed at reducing the number of clock cycles of modular multiplication. The implementation results of the CIOS algorithms focus on different levels of security useful in cryptography. This architecture was designed to use the flexible DSP48 on Xilinx FPGAs. Our architectures are scalable and depend only on the number and size of the words. For instance, we provide implementation results for 8, 16, 32, and 64 bit long words in 33, 66, 132, and 264 clock cycles. We describe also a design to compute an inversion in Fp as well as division. Inversion can be used in Elliptic Curve Cryptography systems and pairing-based cryptography

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Siad, Amar. "Protocoles de génération des clés pour le chiffrement basé sur de l'identité". Paris 8, 2012. http://www.theses.fr/2012PA083660.

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Abstract (sommario):

Le chiffrement basé sur de l'identité soufre d'un problème de confiance dans l'autorité de génération des clés PKG (Private Key Generator), ce qui se traduit par la capacité de cette autorité à produire et à distribuer, à l'insu de l'utilisateur légitime, des clés multiples ou des copies multiples d'une seule clé. Ce problème rend le déploiement de ces systèmes limité à des domaines où la confiance dans le PKG doit avoir un niveau assez élevé. Une question importante et naturelle est de se demander comment peut-on réduire la confiance qu'on doit avoir dans le PKG. Dans cette thèse, après avoir procédé à une mise au point de l'état de l'art sur le sujet, nous répondons à cette question en étudiant ce problème dans ces aspects théoriques et pratiques. Sur le plan théorique, nous présentons des constructions de protocoles cryptographiques distribués permettant de réduire la confiance à son niveau le plus bas. Nous développons des protocoles de génération de clés privées dans différents modèles de sécurité tout en présentant des applications réelles utilisant ces nouveaux protocoles dans le domaine du chiffrement cherchable. En plus, nous présentons les infrastructures nécessaires au déploiement de nos protocoles. Sur le plan pratique, nous implémentons KGLib: la première bibliothèque complète, efficace et modulaire regroupant l'ensemble des techniques de génération des clés connues dans le domaine du chiffrement basé sur l'identité. Cette bibliothèque s'inscrit dans une perspective de fournir des outils robustes conçus de manière modulaire et réutilisables pour permettre l'implémentation facile et le prototypage rapide des derniers résultats émanant de la cryptographie théorique
Identity-Based Encryption suffers from the problem of trust in the key generation authority PKG (Private Key Generator), which results in the ability of this authority to produce and distribute, without the knowledge a genuine user, multiple private-keys or multiple copies of a single key. This problem makes the deployment of these systems limited to areas where trust in the PKG must have a fairly high level. An important and natural question is to ask how can we reduce the trust one should have in the PKG. In this thesis, after conducting a development of the state of the art on the subject, we answer this question by studying this problem in its theoretical and practical aspects. On the theoretical stage, we present constructions of distributed cryptographic protocols that reduce the trust to its lowest level never reached before. We develop protocols for private-key generation in different security models while presenting real-world applications using these new protocols in the setting of searchable encryption. Furthermore, we develop necessary infrastructures needed for the deployment of our protocols. In practical terms, we implement KGLib: the first complete, efficient and modular library which brings together the most known techniques for private-key generation for identity-based cryptosystems. This library aims at providing robust tools designed in a modular and reusable way to allow easy implementation and rapid prototyping of the latest results coming from theoretical cryptography

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Bettaieb, Slim. "Signature et identification pour l'anonymat basées sur les réseaux". Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0021/document.

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Abstract (sommario):

La cryptographie basée sur les réseaux a connu depuis quelques années un très fort développement notamment du fait qu’il existe des systèmes cryptographiques basés sur les réseaux avec des propriétés de sécurité plus fortes que dans les cas plus classiques de théorie des nombres. Les problèmes difficiles des réseaux, par exemple le problème de trouver des vecteurs courts non nuls, semblent résister aux attaques utilisant des ordinateurs quantiques et les meilleurs algorithmes qui existent pour les résoudre sont exponentiels en fonction du temps. L’objet de cette thèse est la construction de primitives cryptographiques à clé publique pour l’ano- nymat dont la sécurité repose sur des problèmes difficiles des réseaux.Nous nous intéressons aux schémas de signature de cercle. Tout d’abord, nous proposons une nouvelle définition d’anonymat et nous exposons un nouveau schéma de signature de cercle. Ensuite, nous donnons une étude de sécurité rigoureuse suivant deux définitions de résistance la contrefaçon. La première est la résistance à la contrefaçon contre les attaques à sous-cercles choisis et la deuxième est la résistance à la contrefaçon contre les attaques de corruption interne.Nous présentons ensuite un nouveau schéma d’identification de cercle et nous développons une analyse complète de sa sécurité. Enfin, nous montrons que les techniques utilisées pour construire le schéma précédent peuvent être utilisées pour construire un schéma d’identification de cercle à seuil
Lattice-based cryptography has known during the last decade rapid develop- ments thanks to stronger security properties. In fact, there exist lattice-based cryp- tographic systems whose security is stronger than those based on the conventional number theory approach. The hard problems of lattices, for example the problem of finding short non-zero vectors, seems to resist quantum computers attacks. Mo- reover, the best existing algorithms solving them are exponential in time. The pur- pose of this thesis is the construction of public key cryptographic primitives for anonymity, whose security is based on the latter.In particular, we are interested in ring signature schemes. First, we propose a new formal definition of anonymity and we present a new ring signature scheme. Second, we give a rigorous study of security, following two definitions of unfor- geability. The first of which is unforgeability against chosen-subring attacks and the other one is unforgeability with respect to insider corruption.Afterwards, we present a new ring identification scheme and we develop a full analysis of its security. Finally, we show that the techniques used to build this scheme, can be used to construct a threshold ring identification scheme

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Laganier, Julien. "Architecture de sécurité décentralisée basée sur l'identification cryptographique". Lyon, École normale supérieure (sciences), 2005. http://www.theses.fr/2005ENSL0354.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier le problème de la sécurisation des infrastructures distribuées de communication, d'exécution ou de stockage, dynamiques et à très large échelle. La majorité des solutions de sécurité reposent sur l'existence d'infrastructures de clefs publiques globales, dont le déploiement soulève de nombreux problèmes, tant techniques qu'administratifs et politiques. Afin d'échapper à cette contrainte, nous proposons une approche de sécurité décentralisée basée sur l'identification cryptographique (CBID, CGA, HBA et HIP) et la délégation (certificats SPKI). Nous montrons qu'une telle approche de sécurité est plus adaptée à la nature intrinsèquement décentralisée de systèmes de grandes tailles, ouverts et partagés, tels que l'Internet ou les grilles de calculs. Pour valider cette approche, nous l'avons instanciée en nous appuyant sur les protocoles de sécurité pour IP (IPsec), et d'identification des hôtes (HIP - Host Identity Protocol). Nous montrons ainsi comment sont sécurisés différents protocoles réseaux. En particulier, des solutions de sécurité pour la couche réseau IPv6 (Internet Protocol version 6) et pour sa composante de découverte du voisinage ND (Neighbor Discovery), ainsi que pour virtualiser l'infrastructure d'exécution, de communication et de stockage des grilles de calcul (Supernet, HIPernet, Internet Backplane Protocol) sont présentées et analysées
This thesis studies the problem of securing large scale and dynamic communication, execution and storage infrastructures. The majority of existing security solutions relies on the existence of a global public key infrastructure. The deployment of such a global infrastructure is problematic at technical, administrative and political levels. In order to relieve solutions from this constraint, we propose a decentralized security approach based on cryptographic identifiers (CBID, CGA, HBA and HIP) and delegation (SPKI certificates). We show that this security approach fits better to the intrinsical decentralized nature of the large scale, shared and open systems like Internet or grid computing. To validate the approach, we instantiate it into several security solutions for existing protocols using the IP security (IPsec) and host identity (HIP) protocols. In particular, security solutions for the IPv6 (Internet Protocol version 6) network layer and its ND (Neighbor Discovery) component, as well as for virtualization of the execution, communication and storage infrastructure of grid computing (Supernet, HIPernet and Internet Backplane Protocol) are presented and analysed

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Boudguiga, Aymen. "Authentification in wireless mesh networks with identity-based cryptography". Electronic Thesis or Diss., Evry, Institut national des télécommunications, 2012. http://www.theses.fr/2012TELE0029.

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Abstract (sommario):

De nos jours, l'authentification dans les réseaux maillés sans fils fait appel aux certificats ou aux secrets partagés. Dans les environnements sans fils, la gestion des certificats est désavantageuse. En effet, les certificats nécessitent le déploiement d'une infrastructure à clés publiques (ICP) et la définition d'une autorité de certification (AC). La AC définit toute une politique qui permet de contrôler la génération, la transmission et la révocation des certificats. Cette politique ne prend pas en considération les limites en termes de puissance et de mémoire que peuvent avoir les stations des clients dans un réseau maillé. Afin de ne pas utiliser les certificats et ne pas déployer une ICP, nous avons étudié dans cette thèse les utilisations possibles de la cryptographie basée sur l’identité (CBI) pour la définition de nouveaux schémas d’authentification pour les réseaux maillés sans fils. La CBI propose de dériver, directement, la clé publique d’une station à partir de son identité. Par conséquent, nous n’avons plus besoin de passer par des certificats pour associer l’identité de la station à sa paire de clés (publique et privée). Par contre, la CBI définit un générateur de clé privée (GCP) qui gère le calcul des clés privées des différentes stations sur le réseau. Par conséquent, ce GCP est capable de réaliser une attaque d’usurpation d’identité (escroc de clés) à l’encontre de toutes les stations légitimes. Pour diminuer le risque de cette attaque, les chercheurs ont tendance à supposer que le GCP est digne de confiance. Dans cette thèse, nous présentons tout d'abord un protocole d'authentification basée sur l’utilisation conjointe d’un mot de passe et de la CBI. En effet, nous proposons d'utiliser le serveur d’authentification de notre réseau maillé comme GCP. Ensuite, nous étudions une liste de mécanismes qui permettent de contrer l’attaque de l’escroc qui caractérise le GCP
Nowadays, authentication in Wireless Mesh Networks (WMNs) refers to IEEE802.1X standard authentication methods or a pre-shared key authentication, and makes use of certificates or shared secrets. In wireless environments, management of certificates is disadvantageous. Certificates require deploying a Public Key Infrastructure (PKI) and a Certification Authority (CA). The CA defines a certificate management policy to control the generation, transmission and revocation of certificates. Management of certificates is a cumbersome task and does not match the limited (power and memory) resources available at wireless nodes. Moreover, it does not match the non permanent connectivity to the CA. In order to get rid of PKI disadvantages, we investigate in this thesis; the use of ID-Based Cryptography (IBC) for authentication in WMNs. IBC proposes to derive an entity public key from its identity directly. As such, IBC avoids the deployment of the PKI and the CA. IBC relies on a Private Key Generator (PKG) for the computation of stations private keys. As such, the PKG is able to impersonate as any station by illegally generating signature or deciphering encrypted traffic. For mitigating that Key Escrow Attack (KEA), a strong assumption is usually made necessary that the PKG is a trustworthy entity. In this thesis, we first present an ID-Based Password Authentication Protocol (IBPAP) that relies on IBC and a shared secret to authenticate mesh station to the network Authentication Server (AS). We propose to use the AS as a PKG. As such, the AS generates the ID-based private key of the supplicant station at the end of a successful authentication. Meanwhile, the supplicant station uses the shared secret to authenticate the AS and its ID-based public parameters. The latter are needed for the good usage of ID-based signature and encryption algorithms. Second, we propose a Key Escrow Resistant ID-Based Authentication Protocol (KERIBAP). That is, we make each supplicant station participate to the generation of its ID-based private key. We show how to change the existing ID-based signature and encryption algorithms to take into consideration the new format of private keys. We discuss also the possibility of distributing the private key generation between a set of ASs in order to avoid the key escrow attack. We verify that our authentication protocols are all secure in the formal model using the protocol verification tool ProVerif. In addition, we discuss their security resistance to some well-known attacks such as replay, collision and denial of service attacks. Finally, we propose some implementation results to confirm IBC advantages compared to PKI. We show how IBC usage reduces the memory consumption of stations

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Renault, Éric. "Étude de l'impact de la sécurité sur les performances dans les grappes de PC". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2000. http://www.theses.fr/2000VERS0016.

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Abstract (sommario):

Développées depuis le début des années 90, les grappes de PC s'imposent de plus en plus comme une alternative aux supercalculateurs. En particulier, l'avènement récent des réseaux giga bits a conforté cette position. C'est dans ce cadre qu'a été développé la machine multi-PC, implémentant le protocole remote write (ou les adresses physiques locale et distante doivent être précisées par l'émetteur du message). Si ce protocole est très efficace, l'emploi des adresses physiques par l'utilisateur constitue un trou de sécurité très important. L'organisation des blocs de mémoire physique contigue͏̈, La protection de ces blocs par l'intermédiaire d'une signature et/ou d'un chiffrement, mécanismes originaux efficaces et adaptés à ces informations, l'évaluation fine des divers temps intervenant dans les transmissions sont les principaux apports de cette thèse.

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Boudguiga, Aymen. "Authentification in wireless mesh networks with identity-based cryptography". Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2012. http://www.theses.fr/2012TELE0029.

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Abstract (sommario):

De nos jours, l'authentification dans les réseaux maillés sans fils fait appel aux certificats ou aux secrets partagés. Dans les environnements sans fils, la gestion des certificats est désavantageuse. En effet, les certificats nécessitent le déploiement d'une infrastructure à clés publiques (ICP) et la définition d'une autorité de certification (AC). La AC définit toute une politique qui permet de contrôler la génération, la transmission et la révocation des certificats. Cette politique ne prend pas en considération les limites en termes de puissance et de mémoire que peuvent avoir les stations des clients dans un réseau maillé. Afin de ne pas utiliser les certificats et ne pas déployer une ICP, nous avons étudié dans cette thèse les utilisations possibles de la cryptographie basée sur l’identité (CBI) pour la définition de nouveaux schémas d’authentification pour les réseaux maillés sans fils. La CBI propose de dériver, directement, la clé publique d’une station à partir de son identité. Par conséquent, nous n’avons plus besoin de passer par des certificats pour associer l’identité de la station à sa paire de clés (publique et privée). Par contre, la CBI définit un générateur de clé privée (GCP) qui gère le calcul des clés privées des différentes stations sur le réseau. Par conséquent, ce GCP est capable de réaliser une attaque d’usurpation d’identité (escroc de clés) à l’encontre de toutes les stations légitimes. Pour diminuer le risque de cette attaque, les chercheurs ont tendance à supposer que le GCP est digne de confiance. Dans cette thèse, nous présentons tout d'abord un protocole d'authentification basée sur l’utilisation conjointe d’un mot de passe et de la CBI. En effet, nous proposons d'utiliser le serveur d’authentification de notre réseau maillé comme GCP. Ensuite, nous étudions une liste de mécanismes qui permettent de contrer l’attaque de l’escroc qui caractérise le GCP
Nowadays, authentication in Wireless Mesh Networks (WMNs) refers to IEEE802.1X standard authentication methods or a pre-shared key authentication, and makes use of certificates or shared secrets. In wireless environments, management of certificates is disadvantageous. Certificates require deploying a Public Key Infrastructure (PKI) and a Certification Authority (CA). The CA defines a certificate management policy to control the generation, transmission and revocation of certificates. Management of certificates is a cumbersome task and does not match the limited (power and memory) resources available at wireless nodes. Moreover, it does not match the non permanent connectivity to the CA. In order to get rid of PKI disadvantages, we investigate in this thesis; the use of ID-Based Cryptography (IBC) for authentication in WMNs. IBC proposes to derive an entity public key from its identity directly. As such, IBC avoids the deployment of the PKI and the CA. IBC relies on a Private Key Generator (PKG) for the computation of stations private keys. As such, the PKG is able to impersonate as any station by illegally generating signature or deciphering encrypted traffic. For mitigating that Key Escrow Attack (KEA), a strong assumption is usually made necessary that the PKG is a trustworthy entity. In this thesis, we first present an ID-Based Password Authentication Protocol (IBPAP) that relies on IBC and a shared secret to authenticate mesh station to the network Authentication Server (AS). We propose to use the AS as a PKG. As such, the AS generates the ID-based private key of the supplicant station at the end of a successful authentication. Meanwhile, the supplicant station uses the shared secret to authenticate the AS and its ID-based public parameters. The latter are needed for the good usage of ID-based signature and encryption algorithms. Second, we propose a Key Escrow Resistant ID-Based Authentication Protocol (KERIBAP). That is, we make each supplicant station participate to the generation of its ID-based private key. We show how to change the existing ID-based signature and encryption algorithms to take into consideration the new format of private keys. We discuss also the possibility of distributing the private key generation between a set of ASs in order to avoid the key escrow attack. We verify that our authentication protocols are all secure in the formal model using the protocol verification tool ProVerif. In addition, we discuss their security resistance to some well-known attacks such as replay, collision and denial of service attacks. Finally, we propose some implementation results to confirm IBC advantages compared to PKI. We show how IBC usage reduces the memory consumption of stations

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Abid, Mohamed. "Des mécanismes d’authentification basés sur l’identité de l’utilisateur pour renforcer la sécurité des réseaux". Electronic Thesis or Diss., Evry, Institut national des télécommunications, 2011. http://www.theses.fr/2011TELE0005.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous concevons trois nouveaux mécanismes d'authentification basés sur l'identité des utilisateurs. Par conséquent, nous apportons des améliorations sur le contrôle d'accès à différents types de réseaux tels que les réseaux domestiques, les réseaux gouvernementaux et les réseaux cellulaires. L'identité se base sur des gabarits biométriques publics, des chaînes de caractères simples comme l’adresses e-mail ou l’identifiant (login). La première solution concerne l'utilisation de données biométriques dans les mécanismes d'authentification des réseaux domestiques (Home Network HN). Nous voulons personnaliser l'accès de chaque utilisateur dans le HN et prévenir les utilisateurs illégitimes (en passant par la passerelle domestique « Home Gateway (HG) ») d'avoir accès aux services. Nous proposons une nouvelle méthode d'authentification biométrique qui respecte la contrainte de ne pas sauvegarder les données biométriques (Biometric Template (BT)) des utilisateurs dans le HG. Pour satisfaire cette contrainte, nous proposons d'utiliser la méthode de « Fuzzy Vault » pour cacher un secret utilisé pour l'authentification. Un logiciel génère une identité biométrique révocable (BioID) en utilisant une transformation fonctionnelle. Ce BioID est utilisé par le mécanisme du fuzzy vault pour cacher une clé de session secrète. La deuxième solution propose des mécanismes d'authentification pour les passeports biométriques (e-Passeports). Les paramètres de chiffrement sont générés en utilisant les données biométriques et, ainsi, ils seront personnalisés pour l'utilisateur. Notre proposition introduit un nouveau mécanisme d'authentification pour le passeport biométrique utilisant le protocole Diffie-Hellman de partage de clé basé sur les courbes elliptiques (ECDH). Ce protocole est nécessaire pour générer une clé de session utilisée pour authentifier le voyageur et le système d'inspection (IS) et ainsi sécuriser l'échange des données entre eux. Notre protocole peut utiliser les points "minuties" d'une empreinte digitale et le code de l'iris du détenteur du passeport électronique. Dans la troisième solution, nous avons travaillé sur le réseau cellulaire et nous avons utilisé une chaîne de caractères simple (l’adresse e-mail de l’utilisateur) comme identifiant pour accéder aux services. Nous avons choisi l'IP Multimedia Subsystem (IMS) qui est une architecture de recouvrement pour la fourniture de services multimédia, comme support. Nous avons conçu un nouveau mécanisme d'authentification aux services en utilisant la cryptographie basée sur l'identité (IBC). L'objectif était d'authentifier les utilisateurs en utilisant leurs identifiants public et privé pour surmonter les faiblesses connues du protocole «Authentication and Key Agreement (AKA) ». Nous nous sommes concentrés sur les tentatives d'écoute et d’usurpation d'identité qui peuvent avoir lieu dans le scénario classique de l’IMS et nous avons montré comment la solution proposée peut prévenir ces attaques. Nous avons ensuite proposé d'ajouter une vérification par lot au niveau du Bootstrapping Server Function (BSF) pour diminuer le délai de vérification des signatures et le temps de réponse de l’authentification
In this thesis, we design three new authentication mechanisms based on user identity. Therefore, we bring improvements in access control for different classes of networks such as Home Network, Governmental Network and Cellular Network. The identity can be biometric public features, simple strings (email addresses, login...), etc. The first solution concerns the use of biometric in Home Network' authentication mechanisms. In the Home Network (HN) case study, we aim at personalizing the access of each user in the HN and preventing illegitimate users (passing by the Home Gateway (HG)) to have any access. We propose a new biometric authentication method which respects the constraint of the non storage of the users' Biometric Template (BT) in the HG. To satisfy this constraint, we propose using the fuzzy vault method to hide a secret that should be used for authentication. A software generates a revocable biometric identity (BioID) using a functional transformation. This BioID is used in the fuzzy vault mechanisms to hide a secret session key. The second solution proposes e-Passport authentication mechanisms. The cryptographic parameters are generated using the biometric templates and hence, personalized for the user. In travel document case study, we present our proposal which introduces a new e-Passport authentication mechanisms based on the Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) Key Agreement protocol. This protocol is needed to generate a session key used to authenticate the traveler and the Inspection System (IS) to exchange secure data. Our protocol is defined using minutiae data (fingerprint) and iris code of the e-Passport holder. In the third solution, we worked on the Cellular Network and we used a simple string, like email addresses, as identifier to access to services. We choose the IP Multimedia Subsystem (IMS) which is an overlay architecture for the provision of multimedia services. We design a new service authentication mechanism relying on Identity Based Cryptography (IBC) for the IMS architecture. The goal was to authenticate the users using their public and private identifiers to overcome known weaknesses in the Authentication and Key Agreement (AKA) protocol. We focused on the eavesdropping and impersonation attacks that can take place in classical IMS scenario and we showed how our proposed solution can prevent against these attacks. We, then, proposed to add a Batch Verification on the Bootstrapping Server Function (BSF) to decrease signature verification delay and the authentication response time

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Gallin, Gabriel. "Unités arithmétiques et cryptoprocesseurs matériels pour la cryptographie sur courbe hyperelliptique". Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S071/document.

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Abstract (sommario):

De nombreux systèmes numériques nécessitent des primitives de cryptographie asymétrique de plus en plus performantes mais aussi robustes aux attaques et peu coûteuses pour les applications embarquées. Dans cette optique, la cryptographie sur courbe hyperelliptique (HECC) a été proposée comme une alternative intéressante aux techniques actuelles du fait de corps finis plus petits. Nous avons étudié des cryptoprocesseurs HECC matériels performants, flexibles et robustes contre certaines attaques physiques. Tout d’abord, nous avons proposé une nouvelle architecture d’opérateurs exécutant, en parallèle, plusieurs multiplications modulaires (A × B) mod P, où P est un premier générique de quelques centaines de bits et configurable dynamiquement. Elle permet le calcul de la grande majorité des opérations nécessaires pour HECC. Nous avons développé un générateur d’opérateurs, distribué en logiciel libre, pour l'exploration de nombreuses variantes de notre architecture. Nos meilleurs opérateurs sont jusqu'à 2 fois plus petits et 2 fois plus rapids que les meilleures solutions de l'état de l'art. Ils sont aussi flexibles quant au choix de P et atteignent les fréquences maximales du FPGA. Dans un second temps, nous avons développé des outils de modélisation et de simulation pour explorer, évaluer et valider différentes architectures matérielles pour la multiplication scalaire dans HECC sur les surfaces de Kummer. Nous avons implanté, validé et évalué les meilleures architectures sur différents FPGA. Elles atteignent des vitesses similaires aux meilleures solutions comparables de l’état de l’art, mais pour des surfaces réduites de moitié. La flexibilité obtenue permet de modifier lors de l'exécution les paramètres des courbes utilisées
Many digital systems require primitives for asymmetric cryptography that are more and more efficient but also robust to attacks and inexpensive for embedded applications. In this perspective, and thanks to smaller finite fields, hyperelliptic curve cryptography (HECC) has been proposed as an interesting alternative to current techniques. We have studied efficient and flexible hardware HECC cryptoprocessors that are also robust against certain physical attacks. First, we proposed a new operator architecture able to compute, in parallel, several modular multiplications (A × B) mod P, where P is a generic prime of a few hundred bits and configurable at run time. It allows the computation of the vast majority of operations required for HECC. We have developed an operator generator, distributed in free software, for the exploration of many variants of our architecture. Our best operators are up to 2 times smaller and twice as fast as the best state-of-the-art solutions. They are also flexible in the choice of P and reach the maximum frequencies of the FPGA. In a second step, we developed modeling and simulation tools to explore, evaluate and validate different hardware architectures for scalar multiplication in HECC on Kummer surfaces. We have implemented, validated and evaluated the best architectures on various FPGA. They reach speeds similar to the best comparable solutions of the state of the art, but for halved surfaces. The flexibility obtained makes it possible to modify the parameters of the curves used during execution

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Fourati, Alia. "Approches de sécurisation pour le commerce électronique sur les réseaux mobiles". Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30166.

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Abstract (sommario):

Dans une transaction type de m-commerce (commerce mobile), un client mobile se connecte à un serveur marchand pour effectuer des achats. La sécurisation de ces transactions est une tâche indispensable puisqu'elles transmettent des données sensibles, telles que les coordonnées bancaires des clients. De ce fait, le développement du marché du m-commerce s'avère être étroitement lié au niveau de sécurité offert par les réseaux qui les véhiculent. Cette thèse se propose d'étudier les besoins de sécurité, puis d'offrir des schémas de sécurité appropriés pour les applications de m-commerce, et ce dans différents contextes de propagation. Dans les premiers travaux de la thèse, nous nous sommes intéressés au contexte du m-commerce sur le WAP1. X. Nous avons ainsi proposé le protocole WSET pour sécuriser le paiement du m-commerce sur le WAP1. X. Ce protocole est inspiré des protocoles SET et WTLS, et permet de contourner la faille du “WAP Gap”, ainsi qu'une nouvelle faille identifiée, celle du “marchand malhonnête”. WSET offre la sécurité de bout en bout des coordonnées bancaires entre le client et la passerelle de paiement. Nous nous sommes ensuite focalisés sur le déploiement de l'application d'enchères sur les réseaux adhoc. Ce nouveau type de WLAN représente en effet un support de déploiement attrayant pour cette application de par les nouvelles possibilités qu'il offre (absence d'infrastructure, rapidité et faible coût de déploiement, ubiquité et auto-gestion). Cependant, ces réseaux de nature radio présentent plusieurs vulnérabilités. Pour que le déploiement des enchères sur les réseaux ad hoc soit possible, nous nous sommes penchés d'abord sur la sécurisation du réseau ad hoc support. Un schéma de sécurité distribué et auto-géré a alors été défini pour le protocole de routage OLSR régissant le réseau ad hoc. Ce schéma assure l'intégrité des messages de contrôle tout en respectant les caractéristiques des réseaux ad hoc. Enfin, une architecture d'un modèle d'enchères déployé sur les réseaux ad hoc a été spécifiée. Ce modèle original permet la mise en place spontanée d'une application d'enchères n'importe où et n'importe quand, respectant ainsi les caractéristiques de leur réseau de déploiement. A ce modèle d'enchères, nous avons ensuite introduit des schémas répondant à ses besoins fondamentaux : l'intégrité des mises et l'équité de l'enchérissement. Nous avons proposé un algorithme de sécurité distribué, basé sur les techniques de la cryptographie à seuil, et assurant l'intégrité des offres. La considération de l'équité, ainsi que des paramètres du réseau de déploiement, a enfin permis de calculer la durée des tours théorique et nécessaire à l'équité de l'enchérissement
In a typical m-commerce (mobile commerce) transaction, a mobile client connects to a merchant server in order to carry out purchases. Securing these transactions is a fundamental task since they transmit critical data, such as the client credit card number. Therefore, the development of the m-commerce becomes closely related to the security level offered by their networks support. This thesis aims to study the security requirements, and then to offer suitable securing schemes to m-commerce applications conducted in various contexts of propagation. In the first works, we have focused on the context of m-commerce over WAP1. X. We have then proposed a protocol, WSET, securing the m-commerce payment over the WAP1. X mobile networks. This protocol is inspired from the SET and WTLS protocols, and avoids two security flaws: the well known “WAP Gap” flaw; and a new identified security flaw which we have named the “the dishonest merchant”. WSET offers an end to end security to the payment data between the client and the payment gateway. In the following works, we have focused on the deployment of auctions over ad hoc networks. In fact, this new kind of WLAN represents an attractive deployment support for this application, due to the new possibilities that it offers (absence of infrastructure, rapidity and low cost of deployment, ubiquity, and self-management). However, these radio networks present many vulnerabilities. .

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Grémy, Laurent. "Algorithmes de crible pour le logarithme discret dans les corps finis de moyenne caractéristique". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0141/document.

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Abstract (sommario):

La sécurité des systèmes cryptographiques à clef publique repose sur la difficulté de résoudre certains problèmes mathématiques, parmi lesquels se trouve le problème du logarithme discret sur les corps finis GF(p^n). Dans cette thèse, nous étudions les variantes de l’algorithme de crible algébrique, number field sieve (NFS) en anglais, qui résolvent le plus rapidement ce problème, dans le cas où la caractéristique du corps est dite moyenne. NFS peut être divisé en quatre étapes principales : la sélection polynomiale, la recherche de relations, l’algèbre linéaire et le calcul d’un logarithme individuel. Nous décrivons ces étapes, en insistant sur la recherche de relations, une des étapes les plus coûteuses. Une des manières efficaces de réaliser cette étape est d’utiliser des algorithmes de crible. Contrairement au cas classique où la recherche de relations est réalisée dans un espace à deux dimensions, les corps finis que nous ciblons requièrent une énumération d’éléments dans un espace de plus grande dimension pour atteindre la meilleure complexité théorique. Il existe des algorithmes de crible efficaces en deux dimensions, mais peu pour de plus grandes dimensions. Nous proposons et analysons deux nouveaux algorithmes de crible permettant de traiter n’importe quelle dimension, en insistant particulièrement sur la dimension trois. Nous avons réalisé une implémentation complète de la recherche de relations pour plusieurs variantes de NFS en dimensions trois. Cette implémentation, qui s'appuie sur nos nouveaux algorithmes de crible, est diffusée au sein du logiciel CADO-NFS. Nous avons pu valider ses performances en nous comparant à des exemples de la littérature. Nous avons également été en mesure d’établir deux nouveaux records de calcul de logarithmes discrets, l'un dans un corps GF(p^5) de taille 324 bits et l'autre dans un corps GF(p^6) de taille 422 bits
The security of public-key cryptography relies mainly on the difficulty to solve some mathematical problems, among which the discrete logarithm problem on finite fields GF(p^n). In this thesis, we study the variants of the number field sieve (NFS) algorithm, which solve the most efficiently this problem, in the case where the characteristic of the field is medium. The NFS algorithm can be divided into four main steps: the polynomial selection, the relation collection, the linear algebra and the computation of an individual logarithm. We describe these steps and focus on the relation collection, one of the most costly steps. A way to perform it efficiently is to make use of sieve algorithms. Contrary to the classical case for which the relation collection takes place in a two-dimensional space, the finite fields we target require the enumeration of elements in a higher-dimensional space to reach the best theoretical complexity. There exist efficient sieve algorithms in two dimensions, but only a few in higher dimensions. We propose and study two new sieve algorithms allowing us to treat any dimensions, with an emphasis on the three-dimensional case. We have provided a complete implementation of the relation collection for some variants of the NFS in three dimensions. This implementation relies on our new sieve algorithms and is distributed in the CADO-NFS software. We validated its performances by comparing with examples from the literature. We also establish two new discrete logarithm record computations, one in a 324-bit GF(p^5) and one in a 422-bit GF(p^6)

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Grémy, Laurent. "Algorithmes de crible pour le logarithme discret dans les corps finis de moyenne caractéristique". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0141.

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Abstract (sommario):

La sécurité des systèmes cryptographiques à clef publique repose sur la difficulté de résoudre certains problèmes mathématiques, parmi lesquels se trouve le problème du logarithme discret sur les corps finis GF(p^n). Dans cette thèse, nous étudions les variantes de l’algorithme de crible algébrique, number field sieve (NFS) en anglais, qui résolvent le plus rapidement ce problème, dans le cas où la caractéristique du corps est dite moyenne. NFS peut être divisé en quatre étapes principales : la sélection polynomiale, la recherche de relations, l’algèbre linéaire et le calcul d’un logarithme individuel. Nous décrivons ces étapes, en insistant sur la recherche de relations, une des étapes les plus coûteuses. Une des manières efficaces de réaliser cette étape est d’utiliser des algorithmes de crible. Contrairement au cas classique où la recherche de relations est réalisée dans un espace à deux dimensions, les corps finis que nous ciblons requièrent une énumération d’éléments dans un espace de plus grande dimension pour atteindre la meilleure complexité théorique. Il existe des algorithmes de crible efficaces en deux dimensions, mais peu pour de plus grandes dimensions. Nous proposons et analysons deux nouveaux algorithmes de crible permettant de traiter n’importe quelle dimension, en insistant particulièrement sur la dimension trois. Nous avons réalisé une implémentation complète de la recherche de relations pour plusieurs variantes de NFS en dimensions trois. Cette implémentation, qui s'appuie sur nos nouveaux algorithmes de crible, est diffusée au sein du logiciel CADO-NFS. Nous avons pu valider ses performances en nous comparant à des exemples de la littérature. Nous avons également été en mesure d’établir deux nouveaux records de calcul de logarithmes discrets, l'un dans un corps GF(p^5) de taille 324 bits et l'autre dans un corps GF(p^6) de taille 422 bits
The security of public-key cryptography relies mainly on the difficulty to solve some mathematical problems, among which the discrete logarithm problem on finite fields GF(p^n). In this thesis, we study the variants of the number field sieve (NFS) algorithm, which solve the most efficiently this problem, in the case where the characteristic of the field is medium. The NFS algorithm can be divided into four main steps: the polynomial selection, the relation collection, the linear algebra and the computation of an individual logarithm. We describe these steps and focus on the relation collection, one of the most costly steps. A way to perform it efficiently is to make use of sieve algorithms. Contrary to the classical case for which the relation collection takes place in a two-dimensional space, the finite fields we target require the enumeration of elements in a higher-dimensional space to reach the best theoretical complexity. There exist efficient sieve algorithms in two dimensions, but only a few in higher dimensions. We propose and study two new sieve algorithms allowing us to treat any dimensions, with an emphasis on the three-dimensional case. We have provided a complete implementation of the relation collection for some variants of the NFS in three dimensions. This implementation relies on our new sieve algorithms and is distributed in the CADO-NFS software. We validated its performances by comparing with examples from the literature. We also establish two new discrete logarithm record computations, one in a 324-bit GF(p^5) and one in a 422-bit GF(p^6)

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Abid, Mohamed. "Des mécanismes d’authentification basés sur l’identité de l’utilisateur pour renforcer la sécurité des réseaux". Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2011. http://www.theses.fr/2011TELE0005/document.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous concevons trois nouveaux mécanismes d'authentification basés sur l'identité des utilisateurs. Par conséquent, nous apportons des améliorations sur le contrôle d'accès à différents types de réseaux tels que les réseaux domestiques, les réseaux gouvernementaux et les réseaux cellulaires. L'identité se base sur des gabarits biométriques publics, des chaînes de caractères simples comme l’adresses e-mail ou l’identifiant (login). La première solution concerne l'utilisation de données biométriques dans les mécanismes d'authentification des réseaux domestiques (Home Network HN). Nous voulons personnaliser l'accès de chaque utilisateur dans le HN et prévenir les utilisateurs illégitimes (en passant par la passerelle domestique « Home Gateway (HG) ») d'avoir accès aux services. Nous proposons une nouvelle méthode d'authentification biométrique qui respecte la contrainte de ne pas sauvegarder les données biométriques (Biometric Template (BT)) des utilisateurs dans le HG. Pour satisfaire cette contrainte, nous proposons d'utiliser la méthode de « Fuzzy Vault » pour cacher un secret utilisé pour l'authentification. Un logiciel génère une identité biométrique révocable (BioID) en utilisant une transformation fonctionnelle. Ce BioID est utilisé par le mécanisme du fuzzy vault pour cacher une clé de session secrète. La deuxième solution propose des mécanismes d'authentification pour les passeports biométriques (e-Passeports). Les paramètres de chiffrement sont générés en utilisant les données biométriques et, ainsi, ils seront personnalisés pour l'utilisateur. Notre proposition introduit un nouveau mécanisme d'authentification pour le passeport biométrique utilisant le protocole Diffie-Hellman de partage de clé basé sur les courbes elliptiques (ECDH). Ce protocole est nécessaire pour générer une clé de session utilisée pour authentifier le voyageur et le système d'inspection (IS) et ainsi sécuriser l'échange des données entre eux. Notre protocole peut utiliser les points "minuties" d'une empreinte digitale et le code de l'iris du détenteur du passeport électronique. Dans la troisième solution, nous avons travaillé sur le réseau cellulaire et nous avons utilisé une chaîne de caractères simple (l’adresse e-mail de l’utilisateur) comme identifiant pour accéder aux services. Nous avons choisi l'IP Multimedia Subsystem (IMS) qui est une architecture de recouvrement pour la fourniture de services multimédia, comme support. Nous avons conçu un nouveau mécanisme d'authentification aux services en utilisant la cryptographie basée sur l'identité (IBC). L'objectif était d'authentifier les utilisateurs en utilisant leurs identifiants public et privé pour surmonter les faiblesses connues du protocole «Authentication and Key Agreement (AKA) ». Nous nous sommes concentrés sur les tentatives d'écoute et d’usurpation d'identité qui peuvent avoir lieu dans le scénario classique de l’IMS et nous avons montré comment la solution proposée peut prévenir ces attaques. Nous avons ensuite proposé d'ajouter une vérification par lot au niveau du Bootstrapping Server Function (BSF) pour diminuer le délai de vérification des signatures et le temps de réponse de l’authentification
In this thesis, we design three new authentication mechanisms based on user identity. Therefore, we bring improvements in access control for different classes of networks such as Home Network, Governmental Network and Cellular Network. The identity can be biometric public features, simple strings (email addresses, login...), etc. The first solution concerns the use of biometric in Home Network' authentication mechanisms. In the Home Network (HN) case study, we aim at personalizing the access of each user in the HN and preventing illegitimate users (passing by the Home Gateway (HG)) to have any access. We propose a new biometric authentication method which respects the constraint of the non storage of the users' Biometric Template (BT) in the HG. To satisfy this constraint, we propose using the fuzzy vault method to hide a secret that should be used for authentication. A software generates a revocable biometric identity (BioID) using a functional transformation. This BioID is used in the fuzzy vault mechanisms to hide a secret session key. The second solution proposes e-Passport authentication mechanisms. The cryptographic parameters are generated using the biometric templates and hence, personalized for the user. In travel document case study, we present our proposal which introduces a new e-Passport authentication mechanisms based on the Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) Key Agreement protocol. This protocol is needed to generate a session key used to authenticate the traveler and the Inspection System (IS) to exchange secure data. Our protocol is defined using minutiae data (fingerprint) and iris code of the e-Passport holder. In the third solution, we worked on the Cellular Network and we used a simple string, like email addresses, as identifier to access to services. We choose the IP Multimedia Subsystem (IMS) which is an overlay architecture for the provision of multimedia services. We design a new service authentication mechanism relying on Identity Based Cryptography (IBC) for the IMS architecture. The goal was to authenticate the users using their public and private identifiers to overcome known weaknesses in the Authentication and Key Agreement (AKA) protocol. We focused on the eavesdropping and impersonation attacks that can take place in classical IMS scenario and we showed how our proposed solution can prevent against these attacks. We, then, proposed to add a Batch Verification on the Bootstrapping Server Function (BSF) to decrease signature verification delay and the authentication response time

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Kamel, Sarah. "Sécurité pour les réseaux sans fil". Thesis, Paris, ENST, 2017. http://www.theses.fr/2017ENST0011/document.

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Abstract (sommario):

Aujourd’hui, le renforcement de la sécurité des systèmes de communications devient une nécessité, par anticipation du développement des ordinateurs quantiques et des nouvelles attaques qui en découleront. Cette thèse explore deux techniques complémentaires permettant d’assurer la confidentialité des données transmises sur des liens sans-fils. Dans la première partie de ce travail, nous nous intéressons au schéma de cryptographie à clé publique basée sur des réseaux de points, qui représente une des techniques les plus prometteuses pour la cryptographie post-quantique. En particulier, nous considérons le cryptosystème Goldreich-Goldwasser-Halevi (GGH), pour lequel nous proposons un nouveau schéma utilisant les GLD. Dans la seconde partie de ce travail, nous étudions la sécurité des canaux de diffusion multi-utilisateur, ayant accès à des mémoires de caches, en présence d'un espion. Nous considérons deux contraintes de sécurité: la contrainte de sécurité individuelle et la contrainte de sécurité jointe. Nous dérivons des bornes supérieure et inférieure pour le compromis sécurisé capacité-mémoire en considérant différentes distributions de cache. Afin d'obtenir la borne inférieure, nous proposons plusieurs schémas de codage combinant codage wiretap, codage basé sur la superposition et codage piggyback. Nous prouvons qu'il est plus avantageux d'allouer la mémoire de cache aux récepteurs les plus faibles
Today, there is a real need to strengthen the communication security to anticipate the development of quantum computing and the eventual attacks arising from it. This work explores two complementary techniques that provide confidentiality to data transmitted over wireless networks. In the first part, we focus on lattice-based public-key cryptography, which is one of the most promising techniques for the post-quantum cryptography systems. In particular, we focus on the Goldreich-Goldwasser-Halevi (GGH) cryptosystem, for which we propose a new scheme using GLD lattices. In the second part of this work, we study the security of multi-user cache-aided wiretap broadcast channels (BCs) against an external eavesdropper under two secrecy constraints: individual secrecy constraint and joint secrecy constraint. We compute upper and lower bounds on secure capacity-memory tradeoff considering different cache distributions. To obtain the lower bound, we propose different coding schemes that combine wiretap coding, superposition coding and piggyback coding. We prove that allocation of the cache memory to the weaker receivers is the most beneficial cache distribution scenario

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Kamel, Sarah. "Sécurité pour les réseaux sans fil". Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2017. http://www.theses.fr/2017ENST0011.

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Abstract (sommario):

Aujourd’hui, le renforcement de la sécurité des systèmes de communications devient une nécessité, par anticipation du développement des ordinateurs quantiques et des nouvelles attaques qui en découleront. Cette thèse explore deux techniques complémentaires permettant d’assurer la confidentialité des données transmises sur des liens sans-fils. Dans la première partie de ce travail, nous nous intéressons au schéma de cryptographie à clé publique basée sur des réseaux de points, qui représente une des techniques les plus prometteuses pour la cryptographie post-quantique. En particulier, nous considérons le cryptosystème Goldreich-Goldwasser-Halevi (GGH), pour lequel nous proposons un nouveau schéma utilisant les GLD. Dans la seconde partie de ce travail, nous étudions la sécurité des canaux de diffusion multi-utilisateur, ayant accès à des mémoires de caches, en présence d'un espion. Nous considérons deux contraintes de sécurité: la contrainte de sécurité individuelle et la contrainte de sécurité jointe. Nous dérivons des bornes supérieure et inférieure pour le compromis sécurisé capacité-mémoire en considérant différentes distributions de cache. Afin d'obtenir la borne inférieure, nous proposons plusieurs schémas de codage combinant codage wiretap, codage basé sur la superposition et codage piggyback. Nous prouvons qu'il est plus avantageux d'allouer la mémoire de cache aux récepteurs les plus faibles
Today, there is a real need to strengthen the communication security to anticipate the development of quantum computing and the eventual attacks arising from it. This work explores two complementary techniques that provide confidentiality to data transmitted over wireless networks. In the first part, we focus on lattice-based public-key cryptography, which is one of the most promising techniques for the post-quantum cryptography systems. In particular, we focus on the Goldreich-Goldwasser-Halevi (GGH) cryptosystem, for which we propose a new scheme using GLD lattices. In the second part of this work, we study the security of multi-user cache-aided wiretap broadcast channels (BCs) against an external eavesdropper under two secrecy constraints: individual secrecy constraint and joint secrecy constraint. We compute upper and lower bounds on secure capacity-memory tradeoff considering different cache distributions. To obtain the lower bound, we propose different coding schemes that combine wiretap coding, superposition coding and piggyback coding. We prove that allocation of the cache memory to the weaker receivers is the most beneficial cache distribution scenario

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Chinthamani, Dwarakanath Nagarjun. "Theoretical and practical contributions to homomorphic encryption". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASG103.

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Abstract (sommario):

Dans les schémas de chiffrement classique, l'objectif principal du schéma est d'assurer la confidentialité des données. Le chiffrement totalement homomorphe, une variante réalisée pour la première fois par Gentry, est un schéma de chiffrement qui permet également le calcul sur les données chiffrées, sans jamais avoir besoin de les déchiffrer. En l'utilisant, tout tiers non fiable avec le matériel de clé pertinent peut effectuer des calculs homomorphes, conduisant à de nombreuses applications où un tiers non fiable peut toujours être autorisée à calculer sur des chiffrements de données sensibles (cloud computing), ou où la confiance doit être décentralisée ( calcul multipartite).Cette thèse comporte deux contributions principales au chiffrement totalement homomorphe. Dans la première partie, on prend un FHE basé sur les nombres de Fermat et on étend le chiffrement sur des nombres à plusieurs bits. On ajoute la possibilité d'évaluer homomorphiquement des fonctions de petites tailles, et en les utilisant, on arrive à faire des additions et multiplications avec peu de bootstrappings, et qui peux servir comme composante des computations plus larges. Certains résultats plus récents sur les variables aléatoires sous-gaussiennes sont adaptés pour donner une meilleure analyse d'erreur.L'un des obstacles pour la généralisation de FHE est sa grande complexité computationelle, et des architectures optimisées pour accélérer les calculs FHE sur du matériel reconfigurable ont été proposées. La deuxième partie propose une architecture materiélle pour l'arithmetique des polynômes utilisés dans les systèmes comme FV. Elle peut être utlisée pour faire l'addition et la multiplication des polynômes anneaux, en utilisant une paire d'algorithmes NTT qui évite l'utilisation de bit reversal, et comprend les multiplications par les vecteurs de poids. Pour le côut de stocker les facteurs twiddles dans un ROM, on évite les mises à jour des twiddles, ce qui mène à un compte de cycle beaucoup plus petit
In conventional encryption schemes, the primary aim of the scheme is to ensure confidentiality of the data. Fully Homomorphic Encryption (FHE), a variant first realized by Gentry, is an encryption scheme which also allows for computation over the encrypted data, without ever needing to decrypt it. Using this, any untrusted third party with the relevant key material can perform homomorphic computations, leading to many applications where an untrusted party can still be allowed to compute over encryptions of sensitive data (cloud computing), or where the trust needs to be decentralized (multi-party computation).This thesis consists of two main contributions to Fully Homomorphic Encryption. In the first part, we take an FHE based on Fermat numbers and extend it to work with multi-bit numbers. We also add the ability to homomorphically evaluate small functions, with which we can compute additions and multiplication with only a few bootstrappings, and these can be used as building blocks for larger computations. Some newer results on sub-Gaussian random variables are adapted to give a better error analysis.One of the obstacles in bringing FHE to the mainstream remains its large computational complexity, and optimized architectures to accelerate FHE computations on reconfigurable hardware have been proposed. The second part of our thesis proposes an architecture for the polynomial arithmetic used in FV-like cryptosystems. This can be used to compute the sum and product of ring polynomials, using a pair of NTT algorithms which avoids the use of bit reversal, and subsumes the need for multiplication by weight vectors. For the cost of storing twiddle factors in a ROM, we avoid twiddle updates leading to a much smaller cycle count

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Druyer, Rémy. "Réseau sur puce sécurisé pour applications cryptographiques sur FPGA". Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS023/document.

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Abstract (sommario):

Que ce soit au travers des smartphones, des consoles de jeux portables ou bientôt des supercalculateurs, les systèmes sur puce (System-on-chip (SoC)) ont vu leur utilisation largement se répandre durant ces deux dernières décennies. Ce phénomène s’explique notamment par leur faible consommation de puissance au regard des performances qu’ils sont capables de délivrer, et du large panel de fonctions qu’ils peuvent intégrer. Les SoC s’améliorant de jour en jour, ils requièrent de la part des systèmes d’interconnexions qui supportent leurs communications, des performances de plus en plus élevées. Pour répondre à cette problématique les réseaux sur puce (Network-on-Chip (NoC)) ont fait leur apparition.En plus des ASIC, les circuit reconfigurables FPGA sont un des choix possibles lors de la réalisation d’un SoC. Notre première contribution a donc été de réaliser et d’étudier les performances du portage du réseau sur puce générique Hermes initialement conçu pour ASIC, sur circuit reconfigurable. Cela nous a permis de confirmer que l’architecture du système d’interconnexions doit être adaptée à celle du circuit pour pouvoir atteindre les meilleures performances possibles. Par conséquent, notre deuxième contribution a été la conception de l’architecture de TrustNoC, un réseau sur puce optimisé pour FPGA à hautes performances en latence, en fréquence de fonctionnement, et en quantité de ressources logiques occupées.Un autre aspect primordial qui concerne les systèmes sur puce, et plus généralement de tous les systèmes numériques est la sécurité. Notre dernière principale contribution a été d’étudier les menaces qui s’exercent sur les SoC durant toutes les phases de leur vie, puis de développer à partir d’un modèle de menaces, des mécanismes matériels de sécurité permettant de lutter contre des détournements d’IP, et des attaques logicielles. Nous avons également veillé à limiter au maximum le surcoût qu’engendre les mécanismes de sécurité sur les performances sur réseau sur puce
Whether through smartphones, portable game consoles, or high performances computing, Systems-on-Chip (SoC) have seen their use widely spread over the last two decades. This can be explained by the low power consumption of these circuits with the regard of the performances they are able to deliver, and the numerous function they can integrate. Since SoC are improving every day, they require better performances from interconnects that support their communications. In order to address this issue Network-on-Chip have emerged.In addition to ASICs, FPGA circuits are one of the possible choices when conceiving a SoC. Our first contribution was therefore to perform and study the performance of Hermes NoC initially designed for ASIC, on reconfigurable circuit. This allowed us to confirm that the architecture of the interconnection system must be adapted to that of the circuit in order to achieve the best possible performances. Thus, our second contribution was to design TrustNoC, an optimized NoC for FPGA platform, with low latency, high operating frequency, and a moderate quantity of logical resources required for implementation.Security is also a primordial aspect of systems-on-chip, and more generally, of all digital systems. Our latest contribution was to study the threats that target SoCs during all their life cycle, then to develop and integrate hardware security mechanisms to TrustNoC in order to counter IP hijacking, and software attacks. During the design of security mechanisms, we tried to limit as much as possible the overhead on NoC performances

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Minelli, Michele. "Fully homomorphic encryption for machine learning". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEE056/document.

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Abstract (sommario):

Le chiffrement totalement homomorphe permet d’effectuer des calculs sur des données chiffrées sans fuite d’information sur celles-ci. Pour résumer, un utilisateur peut chiffrer des données, tandis qu’un serveur, qui n’a pas accès à la clé de déchiffrement, peut appliquer à l’aveugle un algorithme sur ces entrées. Le résultat final est lui aussi chiffré, et il ne peut être lu que par l’utilisateur qui possède la clé secrète. Dans cette thèse, nous présentons des nouvelles techniques et constructions pour le chiffrement totalement homomorphe qui sont motivées par des applications en apprentissage automatique, en portant une attention particulière au problème de l’inférence homomorphe, c’est-à-dire l’évaluation de modèles cognitifs déjà entrainé sur des données chiffrées. Premièrement, nous proposons un nouveau schéma de chiffrement totalement homomorphe adapté à l’évaluation de réseaux de neurones artificiels sur des données chiffrées. Notre schéma atteint une complexité qui est essentiellement indépendante du nombre de couches dans le réseau, alors que l’efficacité des schéma proposés précédemment dépend fortement de la topologie du réseau. Ensuite, nous présentons une nouvelle technique pour préserver la confidentialité du circuit pour le chiffrement totalement homomorphe. Ceci permet de cacher l’algorithme qui a été exécuté sur les données chiffrées, comme nécessaire pour protéger les modèles propriétaires d’apprentissage automatique. Notre mécanisme rajoute un coût supplémentaire très faible pour un niveau de sécurité égal. Ensemble, ces résultats renforcent les fondations du chiffrement totalement homomorphe efficace pour l’apprentissage automatique, et représentent un pas en avant vers l’apprentissage profond pratique préservant la confidentialité. Enfin, nous présentons et implémentons un protocole basé sur le chiffrement totalement homomorphe pour le problème de recherche d’information confidentielle, c’est-à-dire un scénario où un utilisateur envoie une requête à une base de donnée tenue par un serveur sans révéler cette requête
Fully homomorphic encryption enables computation on encrypted data without leaking any information about the underlying data. In short, a party can encrypt some input data, while another party, that does not have access to the decryption key, can blindly perform some computation on this encrypted input. The final result is also encrypted, and it can be recovered only by the party that possesses the secret key. In this thesis, we present new techniques/designs for FHE that are motivated by applications to machine learning, with a particular attention to the problem of homomorphic inference, i.e., the evaluation of already trained cognitive models on encrypted data. First, we propose a novel FHE scheme that is tailored to evaluating neural networks on encrypted inputs. Our scheme achieves complexity that is essentially independent of the number of layers in the network, whereas the efficiency of previously proposed schemes strongly depends on the topology of the network. Second, we present a new technique for achieving circuit privacy for FHE. This allows us to hide the computation that is performed on the encrypted data, as is necessary to protect proprietary machine learning algorithms. Our mechanism incurs very small computational overhead while keeping the same security parameters. Together, these results strengthen the foundations of efficient FHE for machine learning, and pave the way towards practical privacy-preserving deep learning. Finally, we present and implement a protocol based on homomorphic encryption for the problem of private information retrieval, i.e., the scenario where a party wants to query a database held by another party without revealing the query itself

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Cornelie, Marie-Angela. "Implantations et protections de mécanismes cryptographiques logiciels et matériels". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAM029/document.

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Abstract (sommario):

La protection des mécanismes cryptographiques constitue un enjeu important lors du développement d'un système d'information car ils permettent d'assurer la sécurisation des données traitées. Les supports utilisés étant à la fois logiciels et matériels, les techniques de protection doivent s'adapter aux différents contextes.Dans le cadre d'une cible logicielle, des moyens légaux peuvent être mis en oeuvre afin de limiter l'exploitation ou les usages. Cependant, il est généralement difficile de faire valoir ses droits et de prouver qu'un acte illicite a été commis. Une alternative consiste à utiliser des moyens techniques, comme l'obscurcissement de code, qui permettent de complexifier les stratégies de rétro-conception en modifiant directement les parties à protéger.Concernant les implantations matérielles, on peut faire face à des attaques passives (observation de propriétés physiques) ou actives, ces dernières étant destructives. Il est possible de mettre en place des contre-mesures mathématiques ou matérielles permettant de réduire la fuite d'information pendant l'exécution de l'algorithme, et ainsi protéger le module face à certaines attaques par canaux cachés.Les travaux présentés dans ce mémoire proposent nos contributions sur ces sujets tes travaux. Nous étudions et présentons les implantations logicielle et matérielle réalisées pour le support de courbes elliptiques sous forme quartique de Jacobi étendue. Ensuite, nous discutons des problématiques liées à la génération de courbes utilisables en cryptographie et nous proposons une adaptation à la forme quartique de Jacobi étendue ainsi que son implantation. Dans une seconde partie, nous abordons la notion d'obscurcissement de code source. Nous détaillons les techniques que nous avons implantées afin de compléter un outil existant ainsi que le module de calcul de complexité qui a été développé
The protection of cryptographic mechanisms is an important challenge while developing a system of information because they allow to ensure the security of processed data. Since both hardware and software supports are used, the protection techniques have to be adapted depending on the context.For a software target, legal means can be used to limit the exploitation or the use. Nevertheless, it is in general difficult to assert the rights of the owner and prove that an unlawful act had occurred. Another alternative consists in using technical means, such as code obfuscation, which make the reverse engineering strategies more complex, modifying directly the parts that need to be protected.Concerning hardware implementations, the attacks can be passive (observation of physical properties) or active (which are destructive). It is possible to implement mathematical or hardware countermeasures in order to reduce the information leakage during the execution of the code, and thus protect the module against some side channel attacks.In this thesis, we present our contributions on theses subjects. We study and present the software and hardware implementations realised for supporting elliptic curves given in Jacobi Quartic form. Then, we discuss issues linked to the generation of curves which can be used in cryptography, and we propose an adaptation to the Jacobi Quartic form and its implementation. In a second part, we address the notion of code obfuscation. We detail the techniques that we have implemented in order to complete an existing tool, and the complexity module which has been developed

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Tesi sul tema "Cryptographie sur réseaux euclidiens"

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