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"Protection d'algorithmes de chiffrement par blocs contre les attaques par canaux auxiliaires d'ordre supérieur" par Jean Martinelli

Présentée par : Monsieur Jean Martinelli Discipline : Informatique Laboratoire : PRiSM

Résumé :
Traditionnellement, un algorithme cryptographique est évalué à l’aune de sa résistance aux attaques dîtes « logiques ». Lorsque cet algorithme est implanté au sein d’un dispositif matériel, les fuites physiques observables pendant son fonctionnement peuvent également être utilisées par un attaquant pour monter des attaques dîtes « par canaux cachés ». Au sein de cette classe d’attaque, l’analyse différentielle de consommation ou DPA (Differential Power Analysis) est la technique la plus largement étudiée. A l’ordre 1, les attaques DPA sont désormais bien maîtrisées, et des contre-mesures prouvées sûres et relativement efficaces permettent de s’en prémunir. Certains résultats existent également à l’ordre 2 mais pas à l’ordre 3. L’objectif de la thèse est de proposer un cadre pour la DPA d’ordre k lorsque k>1.
Pour ce faire, nous avons développé plusieurs méthodes de masquages en alternative aux méthodes classiques. Celles-ci sont susceptible d’offrir un meilleur ratio complexité-sécurité dans certains scénarios. Ces méthodes mettent en œuvre différentes opérations mathématiques comme le produit dans un corps fini ou le produit matriciel, ainsi que des outils cryptographiques tels le partage du secret et le calcul multi-parties.
Nous avons évalué la sécurité de ces schémas de masquage suivant une méthodologie mêlant analyse théorique et résultats pratiques.
Enfin nous proposons une étude de l’impact de la taille des mots manipulés par un algorithme cryptographique sur sa résistance aux attaques par canaux cachés en fonction du schéma de masquage implémenté.

Abstract :
Traditionally, a cryptographic algorithm is estimated through its resistance to "logical" attacks. When this algorithm is implanted within a material device, physical leakage can be observed during the computation and can be analyzed by an attacker in order to mount "side channel" attacks. The most studied side channel attack is the differential power analysis (DPA). First order DPA is now well known and can be prevented by securely proven countermeasures. In 2008, some results are known for second order, but none for third order. The goal of this thesis is to propose a frame for k-th order DPA where k>1.
We developed several masking schemes as alternatives to the classical ones in order to propose a better complexity-security ratio. These schemes make use of various mathematical operations such as field multiplication or matrix product and cryptographic tools as secret sharing and multi-party computation.
We estimated the security of the proposed schemes following a methodology using both theoretical analysis and practical results.
At last we proposed an evaluation of the action of the word size of a cryptographic algorithm upon its resistance against side channel attacks, with respect to the masking scheme implemented.

Informations complémentaires
Christophe CLAVIER, Professeur des Universités, à la Faculté des Sciences et Techniques de Limoges/Département Mathématiques Informatique - Limoges - Rapporteur
Pierre-Alain FOUQUE, Maître de Conférences, à l’Ecole Normale Supérieure/Département d’Informatique - Paris - Rapporteur
Louis GOUBIN, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Parallélisme, Réseaux, Système, Modélisation (PRISM) - Versailles - Directeur de thèse
Viktor FISCHER, Professeur des Universités, à l’Université Jean Monnet - UMR CNRS 5516 - Saint-Etienne - Examinateur
Philippe PAINCHAULT, Ingénieur de Recherche, à Thales Communication & Security - Colombes - Examinateur
Emmanuel PROUFF, Ingénieur de Recherche, à Oberthur Technologies - Nanterre - Examinateur

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