Dans cette thèse, nous étudions deux sous-familles d'attaques par canaux cachés sur l'exponentiation modulaire appelées respectivement attaques par collision et attaques horizontales. Cette étude est faite selon deux axes : leurs mises en pratique et les possibles contremesures.Dans un premier temps, nous étudions les attaques par canaux cachés sur un simulateur développé durant cette thèse. Ce simulateur permet de vérifier la bonne implémentation d'une attaque par canaux cachés avant sa mise en pratique dans un environnement réel. Dans un deuxième temps, nous étudions les attaques par collision dans un environnement réel. Pour cela, nous nous sommes intéressés à l'automatisation de la détection effective de collision. Ainsi, nous proposons un nouveau critère de détection de collision.Dans un troisième temps, nous étudions l'estimation du rapport signal à bruit d'un jeu de traces dans le contexte des attaques par canaux cachés. Ainsi, nous proposons une nouvelle façon d'estimer le rapport signal à bruit lors d'une attaque par canaux cachés. En outre, nous montrons que cette estimation du rapport signal à bruit peut être exploitéepour l'analyse des fuites d'un canal caché mais aussi pour effectuer un filtrage adaptatif ne nécessitant pas la connaissance de certains paramètres du composant analysé.Dans un quatrième temps, au travers d'une étude détaillée des principales étapes d'une attaque horizontale, nous montrons les problèmes pouvant intervenir dans la pratique et comment les résoudre. Ainsi des solutions génériques sont proposées. Nous proposons finalement de possibles contremesures aux attaques horizontales sur l'exponentiation modulaire / This thesis is focused on the study of two sub-families of side channel attacks applied on modular exponentiation called respectively, collision based attacks and horizontal (or single shot) attacks. This study is made according to two axes: their applications and the possible countermeasures.Firstly, we study side channel attacks on a simulator developed during this thesis. This simulator allows to validate the good implementation of a any side channel attack before its application in a real environment.Secondly, we study collision based attacks in a real environment. For this purpose, we study the automation of collision detection in practice. Then, we introduce a new collision detection criterion and show its practical interest. Afterwards, we study the estimation of the signal to noise ratio in the context of side channel attacks. So, we introduce a fast and accurate method for its estimation during a side channel analysis. From our method we derive pragmatic and efficient methods for the daily tasks of evaluators. Among them the analysis of the electrical activity of integrated circuit or the identification of the frequencies carrying usable information or information leakage.Finally, through a detailed description of the main stages of an horizontal attack, we propose effective and practical solutions to improve secret information extraction in real environment and on the other hand possible countermeasures against the horizontal attacks applied on modular exponentiation.

Les algorithmes cryptographiques actuels se répartissent en deux grandes familles : les algorithmes symétriques et les algorithmes asymétriques. En 1991, S. Even et Y. Mansour ont proposé une construction simple d'un algorithme de chiffrement par blocs en utilisant une permutation aléatoire. Récemment, surtout pour répondre aux nouveaux enjeux de la cryptographie à bas coût, plusieurs algorithmes ont été proposés dont la construction est basée sur le schéma Even-Mansour. Les travaux réalisés dans cette thèse ont pour objet l'analyse de ce type d'algorithmes. À cette fin, nous proposons une nouvelle attaque générique sur le schéma Even-Mansour. Ensuite, afin de montrer l'importance particulière du modèle multi-utilisateurs, nous appliquons cette attaque générique dans ce modèle. Ces deux attaques sur Even-Mansour introduisent deux nouvelles idées algorithmiques : les chaînes parallèles et la construction d'un graphe qui illustre les liens entre les clés des utilisateurs du modèle multi-utilisateurs. Finalement, basés sur ces idées, nous proposons des attaques sur les algorithmes de chiffrement par blocs DESX et PRINCE et sur le code d'authentification de message Chaskey. / Current cryptographic algorithms are divided into two families: secret-key algorithms (or symmetric algorithms) and public-key algorithms. Secret-key cryptography is characterized by the sharing of the same key K used by both legitimate users of the cryptosystem. Bloc ciphers are one of the main primitives of symmetric cryptography. In 1991, S. Even and Y. Mansour proposed a minimal construction of a bloc cipher which uses a random permutation. Recently, in the context of lightweight cryptography, many algorithms based on the Even-Mansour scheme have been proposed. In this thesis, we focus on the analysis of this type of algorithms. To this purpose, we propose a generic attack on the Even-Mansour scheme. To show the particular importance of the multi-user model, we adapt our attack to this context. With these attacks, we introduce two new algorithmic ideas: the parallel chains and the construction of graph which represents the relations between the keys of the users of the multi-user model. Finally, we use these ideas and we present attacks on the bloc ciphers DESX and PRINCE and on the message authentication code (MAC) Chaskey.