Techniques de cryptanalyse dédiées au chiffrement à bas coût

Techniques of cryptanalysis for symmetric-key primitives

• Auteur / Autrice : Daniel Coggia
• Direction : Anne Canteaut, Christina Boura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/10/2021
• 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
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gregor Leander, Gael Thomas, Jérémy Jean
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Alain Fouque, Marine Minier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aspect économique

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Codes correcteurs d'erreurs (théorie de l'information)

Chiffres (cryptographie)

Chiffrement (informatique)

Mots clés libres

Cryptanalyse

Primitive symétrique

Chiffrement par bloc

Optimisation linéaire en nombres entiers

Forme algébrique normale

Métrique rang

Cryptanalysis

Symmetric-key primitive

Block cipher

Résumé

Cette thèse contribue à l’effort de cryptanalyse de primitives symétriques comme les chiffrements par bloc ou les générateurs pseudo-aléatoires. Elle étudie en particulier une famille de distingueurs fondés sur la propagation de sous-espaces vectoriels différentiels dans les chiffrements par bloc de construction SPN. Cette thèse propose également des méthodes permettant aux cryptographes de modéliser un problème de cryptanalyse de primitive symétrique en problème MILP (Mixed-Integer Linear Programming), afin d’exploiter certains logiciels solutionneurs de problèmes MILP très performants. Enfin, elle présente des techniques d’analyse algébrique des primitives symétriques, fondées sur le calcul d’une partie de leur forme algébrique normale, et utiles dans les attaques de type cube.

This thesis contributes to the cryptanalysis effort needed to trust symmetric-key primitives like block-ciphers or pseudorandom generators. In particular, it studies a family of distinguishers based on subspace trails against SPN ciphers. This thesis also provides methods for modeling frequent cryptanalysis problems into MILP (Mixed-Integer Linear Programming) problems to allow cryptographers to benefit from the existence of very efficient MILP solvers. Finally, it presents techniques to analyze algebraic properties of symmetric-key primitives which could be useful to mount cube attacks.