Analyse et conception d’algorithmes de chiffrement légers

Design and Analysis of Lightweight Encryption Schemes

• Auteur / Autrice : Le-Phuc Huynh
• Direction : Marine Minier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 26/11/2020
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Jeandel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marine Minier, Pierre-Alain Fouque, François-Xavier Standaert, Christina Boura, Virginie Lallemand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Alain Fouque, François-Xavier Standaert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Authentification

Chiffrement (informatique)

Mesures de sûreté

Internet des objets

Cryptographie

Mots clés libres

Cryptographie

Cryptanalyse

Bas coût

Authentification

Chiffrement

Feistel

Internet des Objets

Cryptography

Cryptanalysis

Lightweight

Authentication

Encryption

Feistel

Internet of Things

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet FUI PACLIDO qui a pour but de définir de nouveaux protocoles et algorithmes de sécurité pour l'Internet des Objets, et plus particulièrement les réseaux de capteurs sans fil. Cette thèse s'intéresse donc aux algorithmes de chiffrements authentifiés dits à mph{bas coût} ou également, mph{légers}, pouvant être implémentés sur des systèmes très limités en ressources. Une première partie des contributions porte sur la conception de l'algorithme léger Lilliput-AE, basé sur un schéma de Feistel généralisé étendu (EGFN) et soumis au projet de standardisation international Lightweight Cryptography (LWC) organisé par le NIST (National Institute of Standards and Technology). Une autre partie des travaux se concentre sur des attaques théoriques menées contre des solutions déjà existantes, notamment un certain nombre de candidats à la compétition LWC du NIST. Elle présente donc des analyses spécifiques des algorithmes Skinny et Spook ainsi qu'une étude plus générale des attaques de type boomerang contre les schémas de Feistel.

The work presented in this thesis has been completed as part of the FUI PACLDIO project, whose aim is to provide new security protocols and algorithms for the Internet of Things, and more specifically wireless sensor networks. As a result, this thesis investigates so-called lightweight authenticated encryption algorithms, which are designed to fit into the limited resources of constrained environments.The first main contribution focuses on the design of a lightweight cipher called Lilliput-AE, which is based on the extended generalized Feistel network (EGFN) structure and was submitted to the Lightweight Cryptography (LWC) standardization project initiated by NIST (National Institute of Standards and Technology).Another part of the work concerns theoretical attacks against existing solutions, including some candidates of the NIST LWC standardization process. Therefore, some specific analyses of the Skinny and Spook algorithms are presented, along with a more general study of boomerang attacks against ciphers following a Feistel construction.