Schémas de chiffrement prouvables pour les systèmes distribués

Provable encryption schemes for distributed systems

• Auteur / Autrice : Mohamad El Laz
• Direction : Tamara Rezk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/03/2022
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Martin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tamara Rezk, Bruno Martin, Karthikeyan Bhargavan, David A. Naumann, Alejandro Hevia
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Karthikeyan Bhargavan, David A. Naumann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiffrement (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Cyberterrorisme

Traitement réparti

Cryptographie

Mots clés libres

ElGamal

Ind-Cpa

Schémas de chiffrement

Systèmes distribués

Flux d'Informations sécurisé

Système de types

ElGamal

Ind-Cpa

Encryption schemes

Distributed systems

Secure information flow

Type system

Résumé

Cette thèse propose l’utilisation de schémas de chiffrement prouvables pour obtenir la sécurité de bout en bout de systèmes distribués. Nous analysons d’abord les conditions suffisantes d’un schéma de cryptage prouvable utilisé dans les systèmes de vote et découvrons plusieurs incohérences dans la satisfaction de ces hypothèses dans les implémentations du schéma de cryptage ElGamal. Nous proposons et comparons différentes méthodes pour obtenir des implémentations indiscernables d’attaques en texte clair choisies. Nous étudions également les schémas de cryptage de diffusion et proposons un nouveau schéma basé sur ElGamal. Nous mettons en oeuvre et comparons différents schémas de cryptage par diffusion en fonction de temps d’exécution et d’espace mémoire. De plus, nous considérons des scénarios basés sur des schémas de cryptage de diffusion pour délivrer de manière sécurisée des messages dans des systèmes distribués hiérarchiques. Nous étendons ces scénarios à une architecture plus complexe où des mises à jour logicielles sont nécessaires, en combinant des schémas de cryptage par diffusion et des protocoles d’attestation à distance. Pour exprimer différents niveaux de confidentialité et d’intégrité, nous utilisons des classes de sécurité présentant un ordre entre elles. Notre idée clé est qu’en faisant correspondre des sous-groupes de noeuds de diffusion à des niveaux de sécurité, nous pouvons contrôler que les informations circulent en toute sécurité du serveur vers les noeuds appartenant à des classes de sécurité différentes. Nous le démontrons par le biais de deux systèmes de types et de preuves de solidité concernant une nouvelle propriété de flux d’informations sécurisé pour le code serveur adapté à nos architectures.

This thesis proposes the use of provable encryption schemes to obtain end-to-end security of distributed systems. We first analyze sufficient conditions of a provable encryption scheme used in voting systems and discover several inconsistencies in the satisfaction of these hypotheses in the implementations of the ElGamal encryption scheme. We propose and compare different methods to obtain chosen plaintext attacks indistinguishable implementations.We also study broadcast encryption schemes and propose a new scheme based on ElGamal. We implement and compare different broadcast encryption schemes in means of execution time and memory space. Furthermore, we consider scenarios based on broadcast encryption schemes to securely deliver messages in hierarchical distributed systems. We extend these scenarios to a more complex architecture where software updates are required, combining broadcast encryption schemes and remote attestation protocols. To express different levels of confidentiality and integrity, we use security classes featuring an order among them. Our key insight is that by mapping broadcast subgroups of nodes to security levels, we can control that information securely flows from the server to the nodes belonging to different security classes. We demonstrate this via two type systems and soundness proofs with respect to a new secure information flow property for server code fitting our architectures.