L'Internet des Objets (IdO) permet à des milliards de dispositifs informatiques embarqués de se connecter les uns aux autres. Les objets concernés couvrent la plupart de nos appareils de la vie quotidienne, tels que les thermostats, les réfrigérateurs, les fours, les machines à laver et les téléviseurs. Il est facile d'imaginer l'ampleur du danger, si ces dispositifs venaient à nous espionner et révélaient nos données personnelles. La situation serait encore pire si les applications critiques IdO, par exemple, le système de contrôle des réacteurs nucléaires, le système de sécurité du véhicule ou les dispositifs médicaux, étaient compromis. Afin de garantir la sécurité et lutter contre des menaces de sécurité dans l'IdO, des solutions de sécurité robustes doivent être considérées. Cependant, les appareils pour l’IdO sont limités en mémoire, capacités de calcul et énergie, et disposent de moyens de communication peu fiables, ce qui les rend vulnérables à des attaques variées. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur deux défis majeurs, à savoir des protocoles de sécurité légers en termes de calculs et d’infrastructure, et des mécanismes d'établissement de clés légers, les solutions existantes actuellement étant beaucoup trop coûteuses pour les dispositifs IdO. En réponse au premier défi, nous avons, d'une part, proposé ECKSS - un nouveau schéma de signcryption léger qui évite l'utilisation de PKI. Cette proposition permet de chiffrer et signer simultanément des messages en garantissant la confidentialité et la non-falsification du canal de communication. De plus, les échanges de message sont authentifiés sans recourir à des certificats. Par ailleurs, nous avons aussi proposé OEABE qui est un mécanisme de délégation pour le chiffrement à base d’attributs CP-ABE (Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption). CP-ABE est un schéma de chiffrement par attributs qui permet aux utilisateurs de préciser au moment du chiffrement qui pourra déchiffrer leurs données. Notre solution, OEABE, permet à un dispositif contraint en ressources de générer rapidement un chiffré CP-ABE tout en précisant les droits d’accès à ses données. Cette solution est d’autant plus utile que le volume de données générées par les dispositifs IdO est en augmentation exponentielle chaque année. Quant au deuxième défi, nous avons proposé tout d'abord deux modes de distribution de clés pour le protocole standard de gestion de clés MIKEY. Ils s’appuient sur notre schéma de signcryption ECKSS et héritent ainsi de la légèreté d'ECKSS à la fois en termes de calculs et de dispensent d'utilisation de PKI. Les résultats expérimentaux, obtenus à partir d’une plateforme de capteurs Openmote, ont prouvé l'efficacité de nos solutions comparativement aux autres méthodes de MIKEY. Nous avons aussi proposé un schéma d'échange de clés, appelé AKAPR qui est très adapté dans le cas où les deux parties qui participent à la négociation de clés sont très contraintes en ressources / The Internet of Things (IoT) enables billions of embedded computing devices to connect to each other. The smart things cover our everyday friendly devices, such as, thermostats, fridges, ovens, washing machines, and TV sets. It is easy to imagine how bad it would be, if these devices were spying on us and revealing our personal information. It would be even worse if critical IoT applications, for instance, the control system in nuclear reactors, the vehicle safety system or the connected medical devices in health-care, were compromised. To counteract these security threats in the IoT, robust security solutions must be considered. However, IoT devices are limited in terms of memory, computation and energy capacities, in addition to the lack of communication reliability. All these inconvenients make them vulnerable to various attacks, as they become the weakest links of our information system. In this context, we seek for effective security mechanisms in order to establish secure communications between unknown IoT devices, while taking into account the security requirements and the resource constraints of these devices. To do so, we focus on two major challenges, namely, lightweight security protocols in terms of processing and infrastructure and lightweight key establishment mechanisms, as existing solutions are too much resource consuming. To address this first challenge, we first propose ECKSS - a new lightweight signcryption scheme which does not rely on a PKI. This proposal enables to encrypt and sign messages simultaneously while ensuring the confidentiality and unforgeability of the communication channels. In addition, the message exchanges are authenticated without relying on certificates. Moreover, we also propose OEABE which is a delegation-based mechanism for the encryption of the Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption (CP-ABE). CP-ABE is anattribute-based public key encryption scheme that gives users the flexibility to determine who can decrypt their data at runtime. Our solution enables a resource-constrained device to generate rapidly a CP-ABE ciphertext with authorization access rights to its data. This solution is particularly useful as the volume of data issued from IoT devices grows exponentially every year. To solve the second challenge, we first propose two new key distribution modes for the standard key management protocol MIKEY, based on our signcryption scheme ECKSS. These modes inherit the lightness of ECKSS and avoid the use of PKI. The experimental results, conducted in the Openmote sensor platform, have proven the efficiency of our solutions compared with other existing methods of MIKEY. Then, we propose a new key agreement scheme, named AKAPR. In case the two communicating parties are involved in the key negotiation procedure, AKAPR is very suitable in the context of IoT. As such, it can operate even if the two communicating parties are highly resource-constrained

Cette thèse se situe dans le cadre de l'analyse symbolique des protocoles Les contributions sont représentées par l'obtention de résultats de décidabilité et de transfert dans les directions suivantes qui sont des thèmes majeurs en vérification des protocoles : - traitement des primitives cryptographiques : chiffrement CBC, signatures en aveugle; - propriétés de sécurité : secret fort, existence de cycles de clefs; - approches pour la sécurité : construction de protocoles sûrs. Ainsi, nous avons montré la décidabilité (d'une part) de l'existence de cycles de clefs et (d'autre part) du secret pour des protocoles utilisant le mode de chiffrement CBC ou des signatures en aveugle. Nous avons aussi transféré la sécurité des protocoles d'un cadre faible vers un cadre plus fort dans les sens suivants. D'une part, nous avons montré qu'une propriété de secret faible implique sous certaines hypothèses une propriété de secret plus forte. D'une autre part, nous avons construit des protocoles sûrs à partir de protocoles ayant des propriétés plus faibles. / This thesis is developed in the framework of the symbolic analysis of security protocols. The contributions are represented by decidability and transfer results in the following directions which are major topics in protocol verification: - treatment of the cryptographic primitives: CBC encryption, blind signatures; - security properties: strong secrecy, existence of key cycles; - approaches for protocol security: construction of the secure protocols. Thus, we showed the decidability (on the one hand) of the existence of key cycles for a bounded number of sessions using a generalized constraint system approach, and (on the other hand) of secrecy for protocols using the CBC encryption or blind signatures for an unbounded number of sessions by using a refined resolution strategy on a new fragment of Horn clauses. We also transferred protocol security from a weak framework towards a stronger framework in the following directions. On the one hand, we showed that a weak property of secrecy (i.e. reachability-based secrecy) implies under certain well-motivated assumptions a stronger secrecy property (i.e. equivalence-based secrecy). On the other hand, we built protocols secure against active adversaries considering an unbounded number of sessions, by transforming protocols which are secure in a non-adversarial setting.

L’avènement de l’ère digitale a changé la façon dont les individus communiquent à travers le monde, et a amené de nouvelles problématiques en terme de vie privée. La notion d’anonymat la plus répandue pour les communications sur Internet consiste à empêcher tout acteur du réseau de connaître à la fois l’expéditeur d’un message et son destinataire. Bien que ce niveau de protection soit adéquat pour l’utilisateur d’Internet moyen, il est insuffisant lorsqu’un individu peut être condamné pour le simple envoi de documents à une tierce partie. C’est le cas en particulier des lanceurs d’alerte, prenant des risques personnels pour informer le public de pratiques illégales ou antidémocratiques menées par de grandes organisations. Dans cette thèse, nous envisageons un niveau d’anonymat plus fort, où l’objectif est de dissimuler le fait même qu’un utilisateur envoie ou reçoive des données. Pour cela, nous délaissons l’architecture client-serveur couramment utilisée dans les réseaux anonymes, en faveur d’une architecture entièrement distribuée et homogène, où chaque utilisateur remplit également le rôle de serveur relai, lui permettant de dissimuler son propre trafic dans celui qu’il relai pour les autres. Dans cette optique, nous proposons un nouveau protocole pour les communications pairs à pairs sur Internet. À l’aide de récents outils de preuves cryptographiques, nous prouvons que ce protocole réalise les propriétés d’anonymat désirées. De plus, nous montrons par une étude pratique que, bien que le protocole induise une grande latence dans les communications, il assure un fort anonymat, même pour des réseaux de petite taille. / With the development of online communications in the past decades, new privacy concerns have emerged. A lot of research effort have been focusing on concealing relationships in Internet communications. However, most works do not prevent particular network actors from learning the original sender or the intended receiver of a communication. While this level of privacy is satisfactory for the common citizen, it is insufficient in contexts where individuals can be convicted for the mere sending of documents to a third party. This is the case for so-called whistle-blowers, who take personal risks to alert the public of anti-democratic or illegal actions performed by large organisations. In this thesis, we consider a stronger notion of anonymity for peer-to-peer communications on the Internet, and aim at concealing the very fact that users take part in communications. To this end, we deviate from the traditional client-server architecture endorsed by most existing anonymous networks, in favor of a homogeneous, fully distributed architecture in which every user also acts as a relay server, allowing it to conceal its own traffic in the traffic it relays for others. In this setting, we design an Internet overlay inspired from previous works, that also proposes new privacy-enhancing mechanisms, such as the use of relationship pseudonyms for managing identities. We formally prove with state-of-the-art cryptographic proof frameworks that this protocol achieves our privacy goals. Furthermore, a practical study of the protocol shows that it introduces high latency in the delivery of messages, but ensures a high anonymity level even for networks of small size.

Les schémas de Chiffrement Complètement Homomorphe (FHE) permettent de manipuler des données chiffrées avec grande flexibilité : ils rendent possible l'évaluation de fonctions à travers les couches de chiffrement. Depuis la découverte du premier schéma FHE en 2009 par Craig Gentry, maintes recherches ont été effectuées pour améliorer l'efficacité, atteindre des nouveaux niveaux de sécurité, et trouver des applications et liens avec d'autres domaines de la cryptographie. Dans cette thèse, nous avons étudié en détail ce type de schémas. Nos contributions font état d'une nouvelle attaque de récuperation des clés au premier schéma FHE, et d'une nouvelle notion de sécurité en structures hierarchiques, évitant une forme de trahison entre les usagers tout en gardant la flexibilité FHE. Enfin, on décrit aussi des implémentations informatiques. Cette recherche a été effectuée au sein du Laboratoire de Mathématiques de Versailles avec le Prof. Louis Goubin. / Fully Homomorphic Encryption schemes allow public processing of encrypted data. Since the groundbreaking discovery of the first FHE scheme in 2009 by Craig Gentry, an impressive amount of research has been conducted to improve efficiency, achieve new levels of security, and describe real applications and connections to other areas of cryptography. In this Dissertation, we first give a detailed account on research these past years. Our contributions include a key-recovery attack on the ideal lattices FHE scheme and a new conception of hierarchic encryption, avoiding at some extent betrayal between users while maintaining the flexibility of FHE. We also describe some implementations. This research was done in the Laboratoire de Mathématiques de Versailles, under supervision of Prof. Louis Goubin.

Dans le domaine des transmissions de données multimédia, de remarquables progrès ont été fait au cours des vingt dernières années permettant d'optimiser chaque module d'une chaîne de communication moderne. Mais en dépit de ces excellents résultats, une approche cloisonnée ou "séparée" a montré ses limites dans le cas des communications sans fil. Notre approche, qui suit celle du codage source/canal conjoint, a pour objectif de développer des stratégies où le codage de source et le codage canal sont déterminés conjointement tout en prenant en compte les paramètres du réseau et d'éventuelles contraintes utilisateurs. Cette approche offre la possibilité de faire converser le monde de l'application (codage source, chiffrement) et le monde des transmissions (codage canal) afin qu'ils optimisent conjointement l'usage du lien de communications sans fil de bout en bout. Trois axes de recherche sont traités dans ce mémoire de thèse qui permettent d'optimiser l'allocation des ressources de l'utilisateur et du réseau appliquée tout en assurant une compatibilité avec la norme de codage vidéo H.264. Tout d'abord, nous proposons d'utiliser la redondance résiduelle présente dans un flux binaire en sortie du codeur source afin d'améliorer les performances du décodage. Ensuite, nous introduisons une méthode proposant des propriétés de scalabilité temporelle compatible du standard H.264. Enfin, nous présentons une méthode d'optimisation conjointe de la répartition de débit entre le codeur de source et le codeur de canal au moyen d'un contrôleur applicatif estimant la distorsion globale introduite par ces différents codeurs grâce au calcul de la sensibilité des flux binaires considérés.

La sécurité prouvée est une branche relativement jeune de la cryptologie dont l'objectif est d'analyser formellement le but ultime des schémas cryptographiques: la sécurité. Elle ne cherche pas à atteindre la sécurité absolue mais plutôt à identifier les conditions suffisantes, au sens de la théorie de la complexité, pour garantir la sécurité. La sécurité prouvée est en étroite relation avec les trois principaux mouvements de la cryptographie: la formalisation des notions de sécurité; la construction des schémas formellement prouvés sûrs et la recherche de nouvelles fonctionnalités pour la cryptographie. Dans cette thèse, nous abordons dans un premier temps l'analyse des notions de sécurité, à la fois pour le chiffrement asymétrique et pour le chiffrement symétrique. D'une part, nous étudions en détails les modèles d'attaque et les relations entre eux pour le chiffrement asymétrique. D'autre part, pour le chiffrement par bloc, nous mettons en évidence la relation entre la notion traditionnelle du chiffrement par bloc, i.e. permutation (super) pseudo–aléatoire, et avec la notion de base de la confidentialité, i.e. sécurité sémantique. Dans un deuxième temps, nous proposons de nouveaux schémas efficaces et prouvés sûrs pour la cryptographie asymétrique dans le modèle de l'oracle aléatoire (de nouveaux paddings pour le chiffrement et des paddings universels pour le chiffrement et la signature). Nous présentons, de plus, une nouvelle catégorie de schémas prouvés sûrs: les schémas de chiffrement sans redondance. Jusqu'à présent, la redondance était nécessaire pour prouver la sécurité. Nous proposons, dans la troisième partie, une nouvelle fonctionnalité du traçage de pirates pour la diffusion des données chiffrées: la traçabilité publique. Nous présentons aussi un schéma satisfaisant cette propriété. Ce schéma est ensuite généralisé à un schéma quasi optimal selon le critère du taux entre de la taille des données chiffrés et celle des données originelles.

Cette thèse traite du domaine de la cryptographie basée sur des dynamiques chaotiques hybrides.Afin de robustifier la transmission sécurisée de données à l'égard de l'attaque à texte-claire connue, ce travail a été particulièrement axée sur deux directions, l'approche statistique, et l'approche automatique.Les principales contributions de ce travail sont organisées dans ces deux directions.Le choix de la variable mesurée et son influence sur l'émetteur d'un message secret et la possibilité de récupérer la dynamique à la réception.Ceci a été étudié dans le contexte des systèmes chaotiques discrets et continus.L'indépendance statistique des variables d'état des systèmes chaotiques est étudié en relation avec la non-corrélation spatiale de ces états.Ainsi une méthode pour cacher le message secret en fonction de l'évolution de l'émetteur chaotique, et ceci avant son inclusion dans cette dynamique, est proposée.La faisabilité d'un système retardée hybride qui est utilisée pour la transmission sécurisée des données est analysée dans une mise en œuvre analogique.Des simulations et les analyses des résultats obtenus sont faits, afin de prouver l'efficacité des études et des méthodes proposées.La thèse est organisée comme suit: le Chapitre I reprend les notions théoriques et les algorithmes utilisés pour atteindre l'objectif de ce travail.Le chapitre II est consacré à l'étude des exposants de Lyapunov.Les systèmes chaotiques utilisés dans le présent document sont ensuite décrits.Le chapitre III présente une étude de certaines propriétés structurales des systèmes du chapitre II.L'étude se concentre sur le calcul des indices d'observabilité et la détermination des hypersurfaces de la singularité d'observabilité.Le chapitre IV analyse l'indépendance statistique dans le contexte des systèmes chaotiques considérés:la taille de la distance d'échantillonnage (combien d'itérations ou de manière équivalente, combien de temps) pour assurer l'indépendance statistique entre les variables extraites des systèmes chaotiques.Un test original pour l'indépendance statistique (le test Badea-Vlad) a été utilisée; la procédure est applicable à tous les types de variables aléatoires continues, même reparties selon une loi de probabilité inconnue au besoin ici.Le chapitre V illustre le point de vue physique. Le temps transitoire correspond au temps passé par le système chaotique dans le bassin d'attraction avant de rejoindre l'attracteur étrange.De même il est important de savoir après combien de temps les points localisés dans une certaine région de l'attracteur étrange devient non-corrélés.Dans le chapitre VI, sachant l'identifiabilité des paramètres des systèmes chaotiques décrits par des équations polynomiales, une amélioration des inclusions du message dans ce type de cryptographie, est proposé.Le message clair est chiffré en utilisant une substitution classique avec boîtes de transposition, avant son inclusion dans l'émetteur chaotique.Les résultats de l'algorithme proposé sont évalués sur le texte et sur l'image.Le chapitre VII pose quelques questions, et essaie de trouver quelques-unes des réponses à ces questions, dans le cadre du schéma hybride.Comme par exemple, est-il possible de récupérer le message secret en utilisant un observateur, lorsque la dynamique qui lui inclut est retardée?La réponse est positive, et cela est montrée dans le cas d'une transmission intégrale de la sortie du système.Il est important de mentionner que ce travail est pluridisciplinaire, allant de la théorie du contrôle aux statistiques en passant par les domaines de l'électronique, de la mathématique et de l'informatique.

Cette thèse est dédiée à la cryptanalyse de l'AES (Advanced Encryption Standard) qui est l'un des systèmes de chiffrement par bloc les plus répandu dans le monde. Nous y présentons une nouvelle technique pour résoudre un type particulier d'équations spécialement conçu pour attaquer l'AES. Cette technique est basée sur l'algèbre linéaire ainsi que sur la technique de la " Rencontre par le Milieu " et offre pour un système donné, plusieurs algorithmes de résolution de complexités différentes mais prédictibles. Ainsi nous avons conçu un programme pour trouver l'algorithme le plus rapide. Dans un premier temps nous l'avons appliqué directement aux systèmes d'équations décrivant un nombre réduit de tours d'AES et avons trouvé de nouvelles attaques lorsque la quantité de couples clair/chiffré est très limitée, améliorant celles trouvées manuellement par d'autres chercheurs. La technique étant générale nous avons pu utiliser le programme pour étudier d'autres modèles comme celui des attaques par fautes et celui des attaques à clé choisie ainsi que d'autres primitives cryptographiques comme la fonction d'authentification Pelican-MAC et le système de chiffrement par flot LEX. Enfin nous présentons une généralisation des attaques de Demirci et Selçuk publiées à la conférence FSE2008 ainsi qu'un algorithme qui nous a permis de trouver les meilleures attaques de cette classe, avec certaines parmi les meilleures connues à ce jour. Cet algorithme repose sur l'utilisation du précédent programme afin de déterminer le nombre de valeurs prises par des sous-ensembles d'octets de clé ou des états internes ainsi que la complexité de les énumérer.

Le sujet de la classification de trafic r'eseau est d'une grande importance pourla planification de r'eseau efficace, la gestion de trafic 'a base de r'egles, la gestionde priorit'e d'applications et le contrˆole de s'ecurit'e. Bien qu'il ait re¸cu une atten-tion consid'erable dans le milieu de la recherche, ce th'eme laisse encore de nom-breuses questions en suspens comme, par exemple, les m'ethodes de classificationdes flux de trafics chiffr'es. Cette th'ese est compos'ee de quatre parties. La premi'erepr'esente quelques aspects th'eoriques li'es 'a la classification de trafic et 'a la d'etec-tion d'intrusion. Les trois parties suivantes traitent des probl'emes sp'ecifiques declassification et proposent des solutions pr'ecises.Dans la deuxi'eme partie, nous proposons une m'ethode d''echantillonnage pr'ecisepour d'etecter les attaques de type "SYN flooding"et "portscan". Le syst'eme examineles segments TCP pour trouver au moins un des multiples segments ACK provenantdu serveur. La m'ethode est simple et 'evolutive, car elle permet d'obtenir unebonne d'etection avec un taux de faux positif proche de z'ero, mˆeme pour des tauxd''echantillonnage tr'es faibles. Nos simulations bas'ees sur des traces montrent quel'efficacit'e du syst'eme propos'e repose uniquement sur le taux d''echantillonnage,ind'ependamment de la m'ethode d''echantillonnage.Dans la troisi'eme partie, nous consid'erons le probl'eme de la d'etection et de laclassification du trafic de Skype et de ses flux de services tels que les appels vocaux,SkypeOut, les vid'eo-conf'erences, les messages instantan'es ou le t'el'echargement defichiers. Nous proposons une m'ethode de classification pour le trafic Skype chiffr'ebas'e sur le protocole d'identification statistique (SPID) qui analyse les valeurs statis-tiques de certains attributs du trafic r'eseau. Nous avons 'evalu'e notre m'ethode surun ensemble de donn'ees montrant d'excellentes performances en termes de pr'eci-sion et de rappel. La derni'ere partie d'efinit un cadre fond'e sur deux m'ethodescompl'ementaires pour la classification des flux applicatifs chiffr'es avec TLS/SSL.La premi'ere mod'elise des 'etats de session TLS/SSL par une chaˆıne de Markov ho-mog'ene d'ordre 1. Les param'etres du mod'ele de Markov pour chaque applicationconsid'er'ee diff'erent beaucoup, ce qui est le fondement de la discrimination entreles applications. La seconde m'ethode de classification estime l''ecart d'horodatagedu message Server Hello du protocole TLS/SSL et l'instant d'arriv'ee du paquet.Elle am'eliore la pr'ecision de classification des applications et permet l'identificationviiefficace des flux Skype. Nous combinons les m'ethodes en utilisant une ClassificationNaive Bay'esienne (NBC). Nous validons la proposition avec des exp'erimentationssur trois s'eries de donn'ees r'ecentes. Nous appliquons nos m'ethodes 'a la classificationde sept applications populaires utilisant TLS/SSL pour la s'ecurit'e. Les r'esultatsmontrent une tr'es bonne performance.

Les protocoles de dissémination de contenus randomisés sont une alternative bon marché et pouvant monter en charge aux systèmes centralisés. Cependant, il est bien connu que ces protocoles souffrent en présence de comportements individualistes, i.e., de participants qui cherchent à recevoir un contenu sans contribuer en retour à sa propagation. Alors que le problème des participants égoïstes a été bien étudié dans la littérature, les coalitions de participants égoïstes ont été laissés de côté. De plus, les manières actuelles permettant de limiter ou tolérer ces comportements exigent des noeuds qu'ils enregistrent leurs interactions, et rendent public leur contenu, ce qui peut dévoiler des informations gênantes. De nos jours, il y a consensus autour du besoin de renforcer les possibilités de contrôle des usagers de systèmes informatiques sur leurs données personnelles. Cependant, en l'état de nos connaissances, il n'existe pas de protocole qui évite de divulguer des informations personnelles sur les utilisateurs tout en limitant l'impact des comportements individualistes.Cette thèse apporte deux contributions.Tout d'abord, nous présentons AcTinG, un protocole qui empêche les coalitions de noeuds individualistes dans les systèmes pair-à-pair de dissémination de contenus, tout en garantissant une absence de faux-positifs dans le processus de détection de fautes. Les utilisateurs de AcTinG enregistrent leurs interactions dans des enregistrements sécurisés, et se vérifient les uns les autres grâce à une procédure d'audit non prédictible, mais vérifiable a posteriori. Ce protocole est un équilibre de Nash par construction. Une évaluation de performance montre qu'AcTinG est capable de fournir les messages à tous les noeuds malgré la présence de coalitions, et présente des propriétés de passage à l'échelle similaires aux protocoles classiques de dissémination aléatoire.Ensuite, nous décrivons PAG, le premier protocole qui évite de dévoiler des informations sur les usagers tout en les contrôlant afin d'éviter les comportements égoïstes. PAG se base sur une architecture de surveillance formée par les participants, ainsi que sur des procédures de chiffrement homomorphiques. L'évaluation théorique de ce protocole montre qu'obtenir le détail des interactions des noeuds est difficile, même en cas d'attaques collectives. Nous évaluons ce protocole en terme de protection de l'intimité des interactions et en terme de performance en utilisant un déploiement effectué sur un cluster de machines, ainsi que des simulations qui impliquent jusqu'à un million de participants, et enfin en utilisant des preuves théoriques. Ce protocole a un surcoût en bande-passante inférieur aux protocoles de communications anonymes existants, et est raisonnable en terme de coût cryptographique. / Gossip-based content dissemination protocols are a scalable and cheap alternative to centralised content sharing systems. However, it is well known that these protocols suffer from rational nodes, i.e., nodes that aim at downloading the content without contributing their fair share to the system. While the problem of rational nodes that act individually has been well addressed in the literature, textit{colluding} rational nodes is still an open issue. In addition, previous rational-resilient gossip-based solutions require nodes to log their interactions with others, and disclose the content of their logs, which may disclose sensitive information. Nowadays, a consensus exists on the necessity of reinforcing the control of users on their personal information. Nonetheless, to the best of our knowledge no privacy-preserving rational-resilient gossip-based content dissemination system exists.The contributions of this thesis are twofold.First, we present AcTinG, a protocol that prevents rational collusions in gossip-based content dissemination protocols, while guaranteeing zero false positive accusations. AcTing makes nodes maintain secure logs and mutually check each others' correctness thanks to verifiable but non predictable audits. As a consequence of its design, it is shown to be a Nash-equilibrium. A performance evaluation shows that AcTinG is able to deliver all messages despite the presence of colluders, and exhibits similar scalability properties as standard gossip-based dissemination protocols.Second, we describe PAG, the first accountable and privacy-preserving gossip protocol. PAG builds on a monitoring infrastructure, and homomorphic cryptographic procedures to provide privacy to nodes while making sure that nodes forward the content they receive. The theoretical evaluation of PAG shows that breaking the privacy of interactions is difficult, even in presence of a global and active opponent. We assess this protocol both in terms of privacy and performance using a deployment performed on a cluster of machines, simulations involving up to a million of nodes, and theoretical proofs. The bandwidth overhead is much lower than existing anonymous communication protocols, while still being practical in terms of CPU usage.