Techniques améliorées pour la cryptanalyse des primitives symétriques

Improved Techniques in the Cryptanalysis of Symmetric Primitives

• Auteur / Autrice : Antonio Flórez Gutiérrez
• Direction : Maria Naya-Plasencia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de Paris (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Anne Canteaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Charles Bouillaguet, Gregor Leander, Kaisa Nyberg, François-Xavier Standaert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henri Gilbert, Joan Daemen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Walsh, Fonctions de

Chiffrement (informatique)

Cryptographie

Mots clés libres

Cryptanalyse

Cryptographie symétrique

Cryptanalyse linéaire

Transformée de Walsh

Chiffrement par bloc

PRESENT

Cryptanalysis

Symmectric cryptography

Linear Cryptanalysis

Walsh transform

Block cipher

PRESENT

Résumé

Dans cette thèse, on propose des améliorations qui peuvent être appliquées à plusieurs techniques de cryptanalyse de primitives symétriques. On dédie une attention spéciale à la cryptanalyse linéaire, pour laquelle une technique basée sur la transformée de Walsh rapide était déjà connue (Collard et al., ICISC 2007). On introduit une version généralisée de cette attaque, qui permet de l'appliquer pour la récupération de clé considerant plusieurs tours, ainsi que le réduction de la complexité du problème en utilisant par example des informations provénantes du key-schedule. On propose aussi une technique générale pour accélérer les attaques par récupération de clé qui est basée sur la représentation des boîtes S en tant que arbres binaires. Finalement, on montre comment on a obtenu une approximation linéaire sur la version complète de la permutation Gimli en utilisant l'optimisation par mixed-integer linear programming (MILP).

This thesis proposes improvements which can be applied to several techniques for the cryptanalysis of symmetric primitives. Special attention is given to linear cryptanalysis, for which a technique based on the fast Walsh transform was already known (Collard et al., ICISIC 2007). We introduce a generalised version of this attack, which allows us to apply it on key recovery attacks over multiple rounds, as well as to reduce the complexity of the problem using information extracted, for example, from the key schedule. We also propose a general technique for speeding key recovery attacks up which is based on the representation of Sboxes as binary decision trees. Finally, we showcase the construction of a linear approximation of the full version of the Gimli permutation using mixed-integer linear programming (MILP) optimisation.