Les attaques physiques sur les chiffrements intègres légers

Side channel analysis against AEAD

• Auteur / Autrice : Modou Sarry
• Direction : Hélène Le Bouder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et leurs Interactions
• Date : Soutenance le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et le numérique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Objets communicants pour l'Internet du futur - Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Marine Minier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Goubin, Nadia El Mrabet-Poinsot, Vincent Grosso, Damien Marion, Laurent Toutain, Gael Thomas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Louis Goubin, Nadia El Mrabet-Poinsot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Internet des objets

Systèmes embarqués (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Cryptographie

Mots clés libres

Nist

Attaques physiques

Propagation de croyance

Attaques par observation à textes inconnus

Chiffrements intègres légers

Bsca

Nist

Bp

Physical attacks

Lightweight cryptography

Aead

Résumé

Les dispositifs interconnectés tels que les réseaux de capteurs, la santé, les systèmes de contrôle distribués, l’internet des objets et les systèmes cyber-physiques sont de plus en plus répandus. Cette transition vers de petits appareils engendre de nouvelles préoccupations en matière de sécurité et de vie privée, car de nombreux algorithmes cryptographiques classiques ne répondent pas toujours aux exigences spécifiques de ces dispositifs restreints. Face à ce besoin de nouvelles solutions, l’Institut National des Normes et de la Technologie (NIST pour National Institute of Standards and Technology) a lancé une compétition visant à solliciter, évaluer et normaliser les algorithmes cryptographiques légers adaptés à ces environnements contraints. Ma thèse se concentre sur la compréhension de l’impact des attaques physiques sur la sécurité des chiffrements intègres légers, en particulier ceux proposés dans le cadre de la compétition du NIST. Nous proposons ainsi une attaque par observations à textes inconnus sur Elephant. Ces travaux aboutissent également au développement d’outils pour la propagation de croyance, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour l’évaluation de la sécurité des systèmes cryptographiques. Parallèlement, nous explorons l’utilisation de la propagation de croyance pour effectuer des attaques par observation à textes inconnus sur Elephant et Sparkle. Finalement, nous ciblons le vainqueur de la compétition Ascon pour effectuer le début d’une attaque pratique en cours avec des traces réelles en exploitant le chemin d’attaque trouvé. Ces recherches contribuent de manière significative à la compréhension et à l’amélioration de la sécurité des systèmes embarqués et des dispositifs interconnectés dans des domaines critiques.

Today, various emerging sectors such as sensor networks, healthcare, distributed control systems, the Internet of Things, and cyber-physical systems involve interconnected devices with significant constraints. These devices typically communicate wirelessly and collaborate to perform specific tasks. The transition from desktop computers to small devices raises new security and privacy concerns. Many conventional cryptographic standards have been optimized for desktop and server environments, sometimes overlooking the specific security, performance, and resource requirements of constrained devices. This necessity for new algorithms has prompted national institute of standards and technology (NIST) to launch a process aimed at soliciting, evaluating, and standardizing lightweight cryptographic algorithms suitable for use in constrained environments. This thesis studies the impact of physical attacks on the security. Specifically, the study focuses on algorithms proposed in the context of the NIST competition. It includes an in-depth study of physical attacks on the 10 finalist algorithms. Additionally, it offers a detailed analysis of a blind side channel analysis (BSCA) on NIST candidate Elephant. Furthermore, this research has led to the development of tools for belief propagation (BP), providing new perspectives for evaluating the security of cryptographic systems. It also explores the use of belief propagation (BP) to improve the power of blind side channel analysis (BSCA) on NIST candidate Elephant and another candidate, Sparkle. Finally, this thesis presents the beginnings of a practical attack on Ascon in progress, aimed at identifying potential vulnerabilities and assessing the robustness of the system. These results make a significant contribution to understanding and improving the security of embedded systems and interconnected devices in critical domains.