Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Avec une croissance considérable dans le domaine de la technologie multimédia et de la forte disponibilité des logiciels de traitement d'image, il est désormais facile de manipuler les images numériques. En même temps, il est devenu possible de réaliser des contrefaçons très élaborées, en laissant très peu de traces. Cela présente un grave problème, en particulier, si l'authenticité de l'image numérique est exigée. L'authentification des images devrait se baser sur leurs contenus visuels et non pas sur leurs contenus binaires. Par conséquent, pour authentifier une image, il faut tolérer quelques manipulations acceptables que pourrait subir une image telles que la compression JPEG et l'ajout de bruit Gaussien. En effet, ces manipulations préservent l'aspect visuel de l'image. En même temps un système de hachage perceptuel doit être suffisamment fragile pour détecter les manipulations malveillantes qui modifient l'interprétation du contenu sémantique de l'image comme l'ajout de nouveaux objets, la suppression ou la modification majeure d'objets existants.Dans cette thèse, nous nous intéressons aux fonctions de hachage perceptuel pour l'authentification et le contrôle d'intégrité des images numériques. Dans ce but, nous présentons tous les aspects relatifs aux fonctions de hachage perceptuel. Puis, nous exposons les contraintes qu'un système de hachage perceptuel doit satisfaire pour répondre aux exigences souhaitées au niveau de la robustesse des signatures perceptuelles. Enfin, nous présentons une méthode permettant d'améliorer la robustesse et la sécurité d'un système dehachage perceptuel. / The widespread use of multimedia technology has made it relatively easy to manipulate and tamper visual data. In particular, digital image processing and image manipulation tools offer facilities to intentionally alter image content without leaving perceptual traces. This presents a serious problem, particularly if the authenticity of the digital image is required. The image authentication should be based on their visual content and not on their binary content. Therefore, to authenticate an image, some acceptable manipulations that could undergoes an image, such as JPEG compression and Gaussian noise addition, must tolerated. Indeed, these manipulations preserve the visual appearance of the image. At the same time a perceptual hashing system should be sufficiently sensitive to detect malicious manipulations that modify the interpretation of the semantic content of the imagesuch as adding new objects, deleting or major modification of existing objects.In this thesis, we focus on perceptual hash functions for authentication and integrityverification of digital images. For this purpose, we present all aspects of perceptual hashfunctions. Then, we discuss the constraints that perceptual hashing system must satisfy tomeet desired level of robustness of perceptual signatures. Finally, we present a method toimprove the robustness and security of a system of perceptual hashing.

Actuellement, la technologie RFID (Radio Frequency Identification) est utilisée dans plusieurs domaines d'applications allant de l'identification dans les chaines d'approvisionnement à l'authentification dans les applications les plus sensibles telles que: les titres de transport, la médicine, les systèmes de surveillance, les cartes de crédit ou encore le passeport biométrique. Cependant, la nature sans-fil des données échangées rend cette technologie vulnérable à un certain nombre d'attaques et de nouvelles menaces. Ceci, engendre deux principaux problèmes à savoir; celui lié à la sécurité des informations échangées et celui lié à l'atteinte à la vie privée du propriétaire de l'étiquette. Par conséquent, cette technologie nécessite l'emploi de mécanismes de sécurité pour lutter contre tout type d'attaque et menace, ce qui peut se donner par le service authentification. Néanmoins, il se trouve que les étiquettes RFID imposent de fortes contraintes en termes de ressources matérielles telles que le temps de calcul, l'espace de stockage et l'énergie consommée et communication, ainsi, les primitives cryptographiques classiques telles que l'AES (Advanced Encryption Standard), le RSA (Rivest, Shamir and Adleman), etc. ne peuvent plus être employées. C'est pourquoi, dans la plupart des applications RFID, que nous retrouvons sur le marché, adoptent la cryptographie légère ou ultralégère (à faible coût) qui s'avère la principale solution pour résoudre le problème de capacité limitée, mais son limitation réside dans son niveau de sécurité. Ainsi, avec les moyens de calcul que nous disposons aujourd'hui, ces systèmes deviennent de plus en plus vulnérables à un nombre important d'attaques, d'où la nécessité de chercher des primitives cryptographiques qui soient à la fois robustes et sûres envers tout type d'attaques et en conformités avec contraintes imposées par les étiquettes RFID. Par conséquent, l'étude et l'exploitation des applications RFID est d'intérêt primordial afin de mieux comprendre et maitriser les menaces et les risques de cette technologie. A travers les travaux de recherche présentés dans cette thèse, nous nous sommes inscrits dans cette compétition qui consiste à chercher des solutions permettant de résoudre les problèmes liés à la sécurité de systèmes RFID, allant de l'authentification ultralégère à celle adoptant les courbes elliptiques (ECC) pour les étiquettes actives ou encore à la génération de clés de chiffrement pour les crypto-systèmes ECC. Parmi les tâches développées au cours de ces travaux de thèse, nous avons proposé de nouveaux protocoles d'authentification RFID en utilisant les concepts des courbes elliptiques qui présentent plus d'efficacité, de sécurité et de robustesse. Dans part, nous avons cryptanalyé, développé et proposé des protocoles d'authentification légers et ultralégers convenables aux étiquettes à faible coût. Plus loin, une autre contribution importante qui rentre dans le cadre de la génération aléatoire des clés de chiffrement, nous avons proposé un nouveau générateur pseudo aléatoire (PRNG) construit à base de plusieurs courbes elliptiques auto-sélectionnées convenable aux applications de type sécurisation des systèmes embarqués, la sécurité et simulations informatiques ou plus encore pour les systèmes miniaturisés à base des ECC tels que les cartes à puces et les étiquettes RFID. / The deployment and use of radio-frequency identification (RFID) technology is growing rapidly in different aspects of our daily life. This technology is used not only in traditional applications such as access control and container identification but also in security services such as in biometric passports, medicine, RFID-embedded cards. However, the main drawback of exchanging data wirelessly is the security issue. These systems are especially vulnerable to different attacks such as, eavesdropping attack, tracking attack, active attacks. For these reasons, the security and privacy of the RFID systems are to be addressed seriously and considered as a crucial matter before deploying this technology. These security mechanisms may be given by the authentication service. However, it turns out that RFID tags impose challenging constraints in terms of storage requirements, computing power, bandwidth and computational cost, thus, it is hard for them to implement or to adapt the existing custom cryptographic primitives and protocols or modern ciphers, such as AES (Advanced Encryption standard), RSA (Rivest, Shamir and Adleman), etc., which require a huge computational workload and storage space. Hence only lightweight cryptographic primitives can be implemented. Therefore, with the development of the calculation means, these systems are becoming increasingly vulnerable to a significant number of attacks. Consequently, the need for strong and secure cryptographic primitives compliant with the tag's challenging constraints must be addressed seriously. In addition, the study and the exploitation of the RFID applications is paramount interest in order to understand and master the threats and risks of this technology. Through the research presented in this thesis, we entered in this competition which consists to find solutions and solving problems related to the RFID systems security, ranging from the use of the lightweight authentication to those adopting elliptic curves cryptography. Among the tasks developed in the thesis works, we have proposed new RFID authentication protocols using the elliptic curves concepts that present more efficiency, security and robustness. In the other hand, we have cryptanalyzed, developed and proposed efficient lightweight and ultra-lightweight authentication protocols suitable for low cost RFID tags. Further, another important contribution which comes within the framework of the random generation of encryption keys, we have proposed a new pseudo-random generator (PRNG) constructed by randomly selecting points from elliptic curves, suitable for applications such as security systems, computer physic simulations, cryptographic applications and control coding.

Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-03-16T13:51:50Z No. of bitstreams: 1 atraves_imagem.pdf: 1182982 bytes, checksum: e94e7f8ab2b04eeef3ec211007db0cdd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-16T13:51:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 atraves_imagem.pdf: 1182982 bytes, checksum: e94e7f8ab2b04eeef3ec211007db0cdd (MD5) Previous issue date: 2009 / Nenhuma / Através da imagem: Tarkovski, da Vinci, e a comunicação imagética no âmbito da midiatização procura encontrar modos e/ou razões para um suposto predomínio da imagem como meio utilizado para comunicação na sociedade contemporânea. Na primeira parte, a pesquisa pretende estabelecer bases para a comunicação como campo de estudo, sobre as quais a segunda parte é trabalhada, tratando das possibilidades da imagem na função de um meio através do qual se reproduz aquilo que quer referir. A cena do filme O sacrifício, em que A. Tarkovski filma um pedaço da pintura A Adoração dos magos, de L. da Vinci, serve de mote para a discussão das impossibilidades do uso da imagem neste papel, para concluir que a expressão imagética com efeito de real garantiria mais a posição enunciadora de quem representa algo através da imagem especular do que autentificaria aquilo que mostra. / Throughout the image: Tarkovski, da Vinci, and the imagetic communication in the midiatization scope seeks to find forms or reasons to a supposed supremacy of the image as a mean used to communicate in the modern society. In the first part the research intends to establish basis for the communication as a cientific scope, upon wich the second part is developed considering the possibilities of the image functioning as a mean throughout wich it reproduces that what wants to refer. The scene of the movie The Sacrifice in wich A. Tarkovski shoots a piece of the painting Adoration of the magi, by L. da Vinci attends as an object to discuss the use of the image in this role, to conclude that image with the effect of real would insure more the enunciation position of who expresses something throughout the transparent image than authentificate what it shows image use that would be a form or reason of its alleged predominance.

En raison du développement et de la disponibilité des appareils d'impression et de numérisation, le nombre de documents contrefaits augmente rapidement. En effet, les documents de valeur ainsi que les emballages de produits sont de plus en plus ciblés par des duplications non autorisées. Par conséquent, différents éléments de sécurité (hologrammes, encres, papiers) ont été proposés pour prévenir ces actions illégales. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les éléments de sécurité imprimés qui offrent un haut niveau de sécurité et qui possèdent une mise en œuvre et une intégration simple. Nous présentons comment générer de nouveaux éléments de sécurité qui visent à protéger les documents de valeur et les emballages contre des processus de duplication non autorisés. Ces éléments nous permettent en outre de stocker une grande quantité d'informations cachées.La caractéristique principale de ces éléments de sécurité est leur sensibilité au processus d'impression et de numérisation. Cette sensibilité est obtenue à l'aide de motifs texturés spécifiques. Ces motifs sont des images binaires qui possèdent une structure sensible aux processus d'impression, de numérisation et de copie. Nous définissons les critères spécifiques qui doivent être respectés lors du choix de ces motifs texturés. La quantité d'information encodée dans l'image augmente avec le nombre de motifs texturés utilisées.En complément, nous proposons dans ce mémoire d'améliorer la robustesse de la détection des modules, pour tous les codes graphiques, par l'utilisation d'une nouvelle mesure d'erreur quadratique moyenne pondérée. L'utilisation de cette nouvelle mesure nous a permis d'augmenter de façon significative le taux de reconnaissance des modules lorsqu'ils sont utilisés dans des codes à barres standard à haute densité. Enfin, nous étudions expérimentalement plusieurs phénomènes : le processus physique d'impression et de numérisation, la séparation du bruit du scanner de celui de l'imprimante et les changements de couleurs après processus d'impression et de numérisation. Nous concluons à partir de cette étude expérimentale, que le processus d'impression et de numérisation ne peut pas être modélisé comme un loi Gaussienne. Nous mettons en avant que ce processus n'est ni blanc ni ergodique au sens large. / Due to the development and availability of printing and scanning devices, the number of forged/counterfeited valuable documents and product packages is increasing. Therefore, different security elements (holograms, inks, papers) have been suggested to prevent these illegal actions. In this thesis, we focus on printed security elements that give access to a high security level with an easy implementation and integration. We present how to generate several novel security elements that aim to protect valuable documents and packaging against unauthorized copying process. Moreover, these security elements allow us to store a huge amount of hidden information.The main characteristic of these security elements is their sensitivity to the print-and-scan process. This sensitivity stems from the use of specific textured patterns. These patterns, which are binary images, have a structure that changes during the printing, scanning and copying processes. We define new specific criteria that ensures the chosen textured patterns to have the appropriate property. The amount of additional information encoded in the patterns increases with the number of patterns used.Additionally, we propose a new weighted mean squared error measure to improve the robustness of module detection for any high density barcodes. Thanks to this measure, the recognition rate of modules used in standard high density barcodes after print-and-scan process can be significantly increased. Finally, we experimentally study several effects: the physical print-and-scan process, separation of scanner noise from printer noise and changes of colors after print-and-scan process. We conclude, from these experimental results, that the print-and-scan process cannot be considered as being a Gaussian process. It has been also highlighted that this process is neither white nor ergodic in the wide sense.

Les protocoles cryptographiques jouent un rôle majeur dans les applications ou l'intégrité des données, la confidentialité, l'authenticité et autres propriétés sont essentielles. Ils sont utilisés par exemple dans le commerce électronique, la téléphonie mobile, le vote électronique. Dans la première partie de la thèse nous montrons que le problème d'atteignabilité pour des protocoles cryptographiques temporisés bornés est décidable est NP-complet. Notre procédure se base sur une logique de Hoare complète pour des protocoles cryptographiques bornés et un langage de propriétés très expressif. Dans la deuxième partie, en utilisant des techniques d'interprétation abstraite, nous appliquons cette méthode pour vérifier des propriétés de secret pour les protocoles cryptographiques dans un modèle général. Nous traitons un nombre non borné de sessions, de participants et de nonces ainsi que des messages de taille arbitraire. Nous proposons un algorithme qui calcule un invariant inductif en utilisant des patterns comme représentation symbolique. Cette méthode a été implanté dans l'outil Hermes et validée sur plusieurs études de cas.

" [...] Puis, l'on ferra des récepteurs de télévision bijoux, comme il y a des postes de TSF bijoux. Des postes de poches, grands comme une lampe électrique. Plus besoin d'acheter un journal, l'on se branchera sur l'émission d'information, ou sur l'éditorial politique, ou sur la chronique de mode, ou sur le compte rendu sportif. Voir même sur un problème de mots croisés. Et la rue présentera un singulier spectacle. " R. Barjavel, " La télévision, oeil de demain ", 1947. C'est ainsi que l'auteur de romans de science fiction et d'anticipation René Barjavel, avait prédit dés la fin des années 40 l'avènement de ce que nous connaissons sous le nom de smartphones. Drôle de scène, en effet, que de voir des individus déambuler dans les rues, les yeux rivés sur l'objet au creux de leur main. Pour le meilleur et pour le pire, l'avènement de la mise en réseau à l'échelle mondiale a rendu les systèmes embarqués omniprésents dans notre quotidien. Désormais dans le nuage, le nombre d'information personnel en transit et les vitesses de transfert toujours plus importants, imposent une sécurité adéquate. Cependant, le coût en général associé est économiquement dissuasif. Proposer des solutions de sécurité ad-hoc pour ces systèmes restreints en ressources, est le propos de nos travaux. S'appuyant sur des techniques à la fois anciennes et récentes, nous montrons que le couple embarqué/sécurité peut s'accorder, et éviter ainsi, une inévitable procédure de divorce.

Les réseaux ad hoc sans fil véhiculaires (VANET) permettent les communications entre véhicules afin d'augmenter la sécurité routière et d'agrémenter l'expérience de conduite. Une catégorie d'applications ayant suscité un fort intérêt est celle liée à la sécurité du trafic routier. Un exemple prometteur est l'alerte de danger local qui permet d'accroitre la " ligne de vue " du conducteur en lui proposant un ensemble d'alertes afin d'anticiper des situations potentiellement dangereuses. En raison de leurs contraintes temporelles fortes et les conséquences critiques d'une mauvaise utilisation, il est primordial d'assurer des communications sécurisées. Mais l'ajout de services de sécurité entraîne un surcoût de calcul et réseau. C'est pourquoi l'objectif de notre travail est d'établir un cadre général (de manière analytique) du surcoût de la sécurité sur le délai de transfert d'une alerte. Parmi les mécanismes de sécurité conventionnels, le service d'authentification apparaît comme la pierre angulaire de la sécurité des VANETs. De plus, l'authentification est utilisée pour chaque message émis ou reçu. Il est donc potentiellement le service le plus consommateur. C'est pourquoi, nous nous focalisons sur ce service. Nous nous posons ainsi les questions suivantes : quel est le coût de l'authentification ? Quel est son impact sur l'application d'alerte de danger local ? La première contribution de cette thèse est l'élaboration d'une formule permettant le calcul du surcoût de la signature numérique. Mais l'authentification ne sera pas le seul mécanisme de sécurité déployé. Le consensus est notamment un des mécanismes fréquemment employés afin d'instaurer une confiance entre les véhicules. En effet, grâce à une méthode de décision et à partir d'un ensemble de messages, le consensus vise à obtenir un commun accord sur une valeur ou une action entre les véhicules. Ainsi, nous devons comprendre comment définir les paramètres de consensus afin de réduire l'impact de ce mécanisme sur le délai et la distance de freinage ? Comment s'intègre le consensus dans la formule globale de surcoût de l'authentification ? C'est notamment à ces questions que cette thèse répond. Notre deuxième contribution est une méthode de décision dynamique qui analyse l'environnement réseau courant (nombre de voisins à portée de communication), et explore le contenu des alertes. Il en résulte une réduction du nombre de paquets à examiner et donc une réaction plus rapide et plus adaptée à l'alerte.

Nous nous proposons dans cette thèse de répondre à l'enjeu de l'authentification avec l'opérateur réseau dans le contexte particulier des réseaux véhiculaires; contexte marqué par une forte dynamique des nœuds, une connectivité intermittente et une diversité des modèles et des enjeux de sécurité suivant la typologie des services. Nous nous intéressons en particulier aux réseaux véhiculaires s'appuyant sur une technologie de type WLAN "Wireless Local Area Network" (i.e. portée de transmission maximale de l'ordre de 1000 m) dont les coûts de déploiement sont réputés moindres. Notre réponse à l'enjeu posé dans ce contexte s'articule autour de 4 contributions. Dans la première et plus importante contribution, nous proposons et analysons des architectures et des protocoles pour l'authentification dans les réseaux véhiculaires. Ces architectures et protocoles implémentent divers mécanismes susceptibles d'assurer au-delà de l'authentification mutuelle et de la délivrance des lettres de créance, la sécurité des données d'authentification, l'intimité numérique des utilisateurs, l'interdiction d'accès aux protocoles et services de la couche 3 (i.e. couche réseau) avant l'achèvement du processus d'authentification, la disponibilité de l'authentification et le respect des contraintes temps réel. La traduction concrète de ces implémentations est faite au travers d'une part, d'une extension de l'authentification TLS appelée AUCRED, qui assure sur la base des certificats à clé publique ECC, l'authentification mutuelle entre le serveur d'authentification et les véhicules, mais aussi la délivrance des certificats volatiles anonymes à ces derniers, et d'autre part, du protocole EGEMO qui assure au niveau de la couche 2, l'acheminement géographique multisauts du protocole EAP, lui-même transporteur du protocole AUCRED. A l'aune de l'analyse des protocoles précédents, nous introduisons à travers une deuxième contribution, une approche d'optimisation du transport de l'authentification visant à réduire le nombre de paquets générés dans le réseau lors du processus d'authentification, en particulier dans les scénarios de forte densité de véhicules. Compte tenu du rôle particulier de l'authentification, considérée comme un service précédant et conditionnant l'accès aux ressources et aux autres services du réseau opéré, et en réponse à la mise en concurrence de ce service avec d'autres services des réseaux DSRC ("Dedicated Short Range Communications", ensemble de standards dédiés aux communications véhiculaires), nous proposons au travers d'une troisième contribution, une méthode de priorisation du service d'authentification utilisant la diversité des canaux radio DSRC. Afin de maintenir des niveaux élevés de performance de l'authentification dans les scénarios de forte densité de véhicules, et ce, sans accroître la complexité matérielle des nœuds du réseau (e.g. une seule interface radio par nœud), nous proposons au travers d'une quatrième contribution, une approche de distribution ou de délégation de la fonction d'authentification.

Etablir un canal garantissant l'authentification de façon efficace requiert l'utilisation de nombreux outils cryptographiques. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à la sécurité de plusieurs d'entre eux, présents à différentes étapes dans le protocole de mise en place du canal. Dans un premier temps, nous abordons l'analyse de deux protocoles qui, mis bout à bout, assurent la mise en place d'un canal authentifié, confidentiel et intègre : un algorithme d'échange de clefs authentifié et un algorithme de chiffrement authentifié. Le premier algorithme permet de générer des clefs en alliant plusieurs moyens d'authentification (biométrie, mot de passe, carte à puce). Le second est un algorithme normalisé appelé CCM. Dans un second temps, nous nous intéressons plus particulièrement à la phase d'extraction de clefs, étape charnière entre l'échange de clefs et son utilisation pour établir un canal sécurisé. Nous présentons une méthode simple pour extraire une clef symétrique d'un élément Diffie-Hellman, puis nous analysons l'utilisation d'HMAC comme fonction d'extraction de clefs. Dans un troisième temps, nous concentrons notre attention sur les fonctions de hachage, très utilisées à plusieurs niveaux du protocole. Plus précisément, nous analysons la sécurité d'un mode opératoire basé sur un algorithme de chiffrement par bloc dont on fixe la clef, puis, nous examinons des modes opératoires qui cherchent à garantir une sécurité en seconde préimage optimale.