Cryptographie légère pour l'internet des objets : implémentations et intégrations sécurisées.

Secure implementation and integration of lightweight cryptography for the internet of things

• Auteur / Autrice : Alexandre Adomnicai
• Direction : Jacques J. A. Fournier, Assia Tria
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance le 24/09/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Microélectronique de Provence - Site Georges Charpak (CMP-GC) / CMP-ENSMSE
• Jury : Président / Présidente : Maryline Laurent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques J. A. Fournier, Assia Tria, Maryline Laurent, Pascal Benoit, Giorgio Di Natale, Karim Boudaoud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Benoit, Giorgio Di Natale

Mots clés

Mots clés contrôlés

Electron (ordinateur)

Cyberdéfense

Cryptographie

Internet des objets

Mots clés libres

Cryptographie légère

Internet des objets

Attaques physiques

ACORN

Ascon

ChaCha

Lightweight cryptography

Internet of things

Physical attacks

ACORN

Ascon

ChaCha

Résumé

Si l’internet des objets laisse entrevoir de nouvelles perspectives, tantpour les entreprises que pour les administrations et les citoyens, son déploiement représente un défi majeur en termes de sécurité et de respect de la vie privée.Afin d’assurer la confidentialité des données générées par ces objets connectés, la plupart des protocoles de l’internet des objets intègrent des primitives cryptographiques au sein même de leur spécification. Bien que les algorithmes cryptographiques employés à ce jour bénéficient d’une sécurité éprouvée, ils sont directement tirés des protocoles de sécurité traditionnels et par conséquent, n’ont pas été conçus pour être particulièrement efficaces sur des plateformes à faibles ressources telles que celles dédiées aux objets connectés. Cette thèse se concentre sur les primitives cryptographiques dites “légères” spécialement conçues pour l’internet des objets.Outre les principaux objectifs des algorithmes cryptographiques légers, quisont d’être plus efficaces et plus compacts que les algorithmes traditionnels, leur capacité à se protéger facilement des attaques physiques, qui ciblent l’implémentation d’un algorithme cryptographique plutôt que sa structure mathématique, est également un critère à forte valeur ajoutée. Bien que ces attaques nécessitent pour la plupart un accès physique au composant en charge d’exécuter la primitive cryptographique, elles constituent une réelle menace dans le modèle de l’internet des objets, où les objets connectés sont potentiellement déployés à proximité physique de tout type d’attaquant.Nos travaux se concentrent sur l’étude des algorithmes ChaCha, ACORN et Ascon.

While the internet of things (IoT) promises many advances for businesses, administrations and citizens, its deployment is a real challenge in terms of privacy and security. In order to ensure the confidentiality and the authenticity of information transmitted by these objects, numerous IoT protocols incorporate cryptographic algorithms within their specification. To date, these algorithms are the same as the ones used in traditionnal internet security protocols and thus, have not been designed with constrainted plateforms in mind. This thesis focuses on lightweight cryptography which aims at reduce as much as possible the cost of its implementation.Apart from the main goal of lightweight cryptography which is to consume less ressources than traditional algorithms, it is also valuable to take into account the integration of countermeasures against physical attacks during the design phase in order to limit their impact. Although this kind of attacks require a physical access to the target, this can be a realistic scenario as connected objets might be deployed everywhere and thus, potentially accessible by malicious people. Our works focus on the study of three lightweight cryptographic algorithms, each having a potential for industrial applications. Especially, we highlight the need of secure implementations by introducing two new side-channel attacks : one against ChaCha20, standardized by the IETF and now used in TLS 1.3, and another one against ACORN, an algorithm being part of the CAESAR portfolio.