Thèse soutenue

Structures cachées et cryptanalyse quantique

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Auteur / Autrice : Xavier Bonnetain
Direction : Maria Naya-Plasencia
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 15/11/2019
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de Paris (Paris)
Jury : Président / Présidente : Damien Vergnaud
Examinateurs / Examinatrices : Yu Sasaki, Henri Gilbert, Gregor Leander, Luca De Feo, André Chailloux
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles van Assche, Bart Preneel

Résumé

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Nous étudions la sécurité de systèmes cryptographiques face à un adversaire muni d'un ordinateur quantique. En algorithmique quantique, nous avons étudié les problèmes de période et de décalage cachés, qui sont les seuls connus à ce jour ayant des applications en cryptographie et pour lesquels le meilleur algorithme quantique connu est plus que polynomialement plus rapide que le meilleur algorithme classique. Nous avons proposé des améliorations, de nouveaux compromis entre temps et mémoire classiques et quantiques, et étendu leur champ d'applications à des cas où seul un oracle classique est accessible. En cryptanalyse, en cryptographie symétrique, nous avons proposé des attaques de constructions symétriques utilisant des décalages cachés, et généralisé moult attaques exploitant des périodes cachées aux cas où l'accès à la construction est classique. Nous avons proposé une cryptanalyse quantique des différentes versions du chiffrement authentifié AEZ ainsi que des versions quantiques de multiples slide attacks, qui sont une famille classique d'attaques. Cette reformulation d'attaques dans le formalisme des périodes cachées nous ont permis de proposer de nouvelles attaques classiques sur différentes variantes du chiffrement MiMC. En cryptographie asymétrique, nous avons proposé une étude concrète et asymptotique de la sécurité quantique de schémas d'échange de clé à base d'isogénies. Enfin, nous avons étudié la sécurité dans des cadres où ces problèmes de structures cachées ne s'appliquent pas, avec la première analyse de sécurité quantique d'AES, le chiffrement symétrique le plus utilisé à l'heure actuelle.