Mécanismes cryptographiques conciliant authentification et respect de la vie privée dans le contexte du M2M

M2M authentication and privacy design of new efficient cryptographic primitives and protocols

• Auteur / Autrice : Amira Barki
• Direction : Abdelmadjid Bouabdallah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'Information et des Systèmes : Unité de recherche Heudyasic (UMR-7253)
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Heuristique et Diagnostic des Systèmes Complexes [Compiègne] / Heudiasyc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Identité numérique

Preuve électronique

Signatures électroniques

Cartes à mémoire

Droit à la vie privée

Protection de l'information (informatique)

Chiffrement (informatique)

Cryptographie

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Machine-to-machine communication

Mots clés libres

M2M

Sécurité

Authentification

Vie privée

Anonymat

Sécurité prouvée

Efficacité

Carte SIM

Machine to Machine (M2M)

Safety

Authentication

Privacy

Cryptography

Anonymity

Efficiency

Smart cards

Computer security

Data encryption

Data protection

Résumé

Les applications Machine-to-Machine (M2M) fournissent plus de confort aux utilisateurs et permettent une utilisation optimale des ressources. Toutefois, ces applications ne présentent pas que des avantages. Ces dernières peuvent engendrer des problèmes de sécurité, voire porter atteinte à la vie privée de leurs utilisateurs. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la sécurité des applications M2M, et plus précisément à l'authentification et la préservation de la vie privée d'utilisateurs d'équipements M2M dotés d'une carte SIM. Dans une première partie, nous proposons cinq nouvelles primitives cryptographiques, à savoir un schéma de signature partiellement aveugle, deux schémas de codes d'authentification de messages, ainsi que deux schémas d'attestations anonymes. Ces nouvelles primitives sont plus efficaces, voire fournissent des fonctionnalités nouvelles par rapport aux schémas de l'état de l'art et sont adaptées aux environnements limités en ressources telles que les cartes SIMs. En nous appuyant sur ces primitives, nous construisons de nouveaux protocoles préservant la vie privée des utilisateurs. Plus précisément, nous introduisons un nouveau système de paiement anonyme efficace. Nous proposons également un protocole d’authentification et d’identification anonyme pour la nouvelle génération de cartes SIMs connue sous le nom d'Embedded SIM. Par ailleurs, nous construisons un système d'accréditations anonymes. Enfin, nous spécifions un système de vote électronique efficace rendant inutile toute forme de coercition à l'encontre d'un électeur. La sécurité de toutes nos contributions est prouvée dans le modèle de l'oracle aléatoire sous des hypothèses classiques.

Machine to Machine (M2M) applications enable a better management of resources and provide users With greater cornfort. Unfortunately, they also entail serious security and privacy concerns. ln this thesis, we focus on M2M security, and particularly on the authentication and privacy issues of M2M applications involving a SIM card. ln the first part, we design five new cryptographic primitives and formally prove that they meet the expected security requirements. More precisely, they consist of a partially blind signature scheme, a sequential aggregate Message Authentication Codes (MAC) scheme, an algebraic MAC scheme and two pre-Direct Anonymous Attestation (pre-DAA) schemes. Some of the proposed schemes aim to achieve a particular property that was not provided by previous constructions whereas others intend to improve the efficiency of state-of-the-art schemes. Our five schemes do not require the userls device to compute pairings. Thus, they are suitable for resource constrained environments such as SIM cards. ln a second part, we rely on these primitives to propose new privacy-preserving protocols. More specifically, we design an efficient private eCash system. We also propose a protocol enabling anonymous authentication and identification of embedded SIMs (eSlMs). Furthermore, we rely on our algebraic MAC scheme to build a practical Keyed-Verification Anonymous Credentials (KVAC) system. Finally, based on our sequential aggregate MAC scheme, we introduce a remote electronic voting system that is coercion-resistant and practical for real polls. The security of our protocols is formally proven in the Random Oracle Model (ROM) under classical computational assumptions.