Alors qu'initialement utilisés pour résoudre le Problème du Logarithme Discret (DLP) dans le groupe de points d'une courbe elliptique, les couplages sont très à la mode en cryptographie ces années car ils permettent de construire de nouveaux protocoles cryptographiques. Cependant, le calcul efficace du couplage dépend de l'arithmétique du modèle de courbe elliptique choisi et du corps sur lequel cette courbe est définie. Dans cette thèse, nous calculons le couplage sur deux modèles de Jacobi de courbes elliptiques puis nous introduisons et étudions l'arithmétique d'un nouveau modèle d'Ewards de courbe elliptique défini en toutes caractéristiques. Plus précisément, Nous utilisons l'interprétation géométrique de la loi de groupe sur l'intersection des quadriques de Jacobi pour obtenir pour la première fois dans la littérature, les formules explicites de la fonction de Miller pour le calcul du couplage de Tate sur cette courbe. Pour un calcul de couplage avec un degré de plongement pair, nous définissons la tordue quadratique pour obtenir des étapes de doublement et d'addition efficaces dans l'algorithme de Miller. Ensuite nous utilisons un isomorphisme entre la quartique spéciale de Jacobi Ed: Y²=dX⁴+Z⁴ et le modèle de Weierstrass pour obtenir la fonction de Miller nécessaire au calcul du couplage de Tate. Pour un degré de plongement divisible par 4, nous définissons la tordue d'ordre 4 de cette courbe pour obtenir un résultat meilleur du calcul du couplage de Tate par rapport aux courbes elliptiques sous forme de Weierstrass. Notre résultat améliore en même temps les derniers résultats obtenus sur cette courbe. Ce résultat est donc le meilleur connu à ce jour, à notre connaissance, pour le calcul du couplage de Tate sur les courbes possédant des tordues d'ordre 4. En 2006, Hess et al. introduisent le couplage Ate, qui est une version améliorée du couplage de Tate. Nous calculons ce couplage et ses variantes sur la même quartique. Nous y obtenons encore des résultats meilleurs. Notre troisième contribution est l'introduction d'un nouveau modèle d'Edwards de courbe elliptique d'équation 1+x²+y²+x²y²=Xxy. Ce modèle est ordinaire sur les corps de caractéristique 2 et nous montrons qu'il est birationnellement équivalent au modèle original d'Edwards x²+y²=c²(1+x²y²) en caractéristique différente de 2. Pour ce faire, nous utilisons la théorie des fonctions thêta et un modèle intermédiaire que nous appelons modèle thêta de niveau 4. Nous utilisons les relations de Riemann des fonctions thêta pour étudier l'arithmétique de ces deux courbes. Nous obtenons d'une part une loi de groupe complète, unifiée et en particulier compétitive en caractéristique 2 et d'autre part nous présentons les meilleures formules d'addition différentielle sur le modèle thêta de niveau 4.

L'objectif de ce travail est de fournir des modèles et outils pour simplifier la construction des systèmes distribués à base de composants sécurisés, ainsi que la gestion des propriétés de sécurité, en utilisant des outils de haut niveau d'abstraction pour la configuration et la reconfiguration dynamique. En plus des propriétés d'accessibilité et de communications sécurisées classiques, nous focalisons notre travail sur une propriété des systèmes répartis plus générale : la non-interférence. Cette propriété atteste qu'il ne doit pas y avoir de flux d'information entre des parties publiques et privées du système. Ce qui implique le suivi de l'acheminement de l'information entre les différentes composantes du système distribué. Notre objectif principal est donc de proposer un modèle, accompagné d'un ensemble d'outils, garantissant la propriété de la non-interférence à la construction du système, et ce à une plus grosse granularité : celle des composants. Ces outils permettent de (1) configurer les paramètres de sécurité des composants et des liaisons entre eux, (2) vérifier la propriété de non-interférence dans le code d'un composant et entre les différents composants du système et (3) générer automatiquement le code nécessaire pour appliquer ces propriétés de sécurité. D'autre part, nous proposons une architecture permettant de vérifier dynamiquement la propriété de non-interférence dans un système réparti.

Avec l'avènement de l'Internet grand public et des réseaux numériques, de nouvelles transactions ont vu le jour. Ces transactions, dites "électroniques", sont désormais omniprésentes et régissent notre vie quotidienne : accès par badge à un bâtiment, envoi d'un SMS ou d'un courriel, paiement sur internet, retrait d'argent à un distributeur,... Les transactions électroniques ont ouvert la voie à une multitude de possibilités déclinées sous diverses formes : le portail internet d'une banque pour consulter ses comptes, effectuer des virements ou passer des ordres en bourses; une carte à puce permettant d'ouvrir une porte ou de valider son titre de transport en commun; une application téléchargée sur un ordinateur ou un équipement mobile comme un assistant personnel numérique ou un téléphone portable. Cette dernière catégorie d'équipement mobile est extrêmement porteuse en terme d'offres de services. En effet, un mobile est un équipement nomade, connecté à l'Internet avec des débits de plus en plus élevés, et il est aussi de plus en plus puissant. Avec l'avènement de la technologie Near Field Communication et des architectures sécurisées, le mobile a maintenant la possibilité d'héberger des applications sensibles dans une puce sécurisée. Cette puce peut être la carte SIM, une puce embarquée soudée à l'électronique du mobile et une carte mémoire amovible sécurisée. Cette puce sécurisée est appelée Secure Element.Les contributions de cette thèse sont de deux ordres. Tout d'abord, nous nous sommes attachés à la conception d'une plateforme de génération automatique de scripts pour le déploiement des services mobile sans contact. Cette plateforme est basée sur une modélisation par les ontologies d'un Secure Element conforme à la spécification GlobalPlatform. Ensuite, nous avons élaboré une plateforme de test et d'analyse des transactions sans contact basée sur les techniques de fuzzing.

Les systèmes biométriques sont de plus en plus utilisés pour vérifier ou déterminer l'identité d'un individu. Compte tenu des enjeux liés à leur utilisation, notamment pour des applications dans le domaine de commerce électronique, il est particulièrement important de disposer d'une méthodologie d'évaluation de tels systèmes. Le problème traité dans cette thèse réside dans la conception d'une méthodologie générique visant à évaluer un système biométrique. Trois méthodes ont été proposées dans cette thèse: 1) une méthode de qualité sans référence pour prédire la qualité d'une donnée biométrique, 2) une méthode d'usage pour évaluer l'acceptabilité et la satisfaction des usagers lors de l'utilisation des systèmes biométriques et 3) une méthode d'analyse sécuritaire d'un système biométrique afin de mesurer sa robustesse aux attaques

Les attaques ciblant les systèmes informatiques vont aujourd'hui au delà de simples logiciels malveillants et impliquent de plus en plus des composants matériels. Cette thèse s'intéresse à cette nouvelle classe d'attaques et traite, plus précisément, des attaques par entrées-sorties qui détournent des fonctionnalités légitimes du matériel, tels que les mécanismes entrées-sorties, à différentes fins malveillantes. L'objectif est d'étudier ces attaques, qui sont extrêmement difficiles à détecter par des techniques logicielles classiques (dans la mesure où leur mise en oeuvre ne nécessite pas l'intervention des processeurs) afin de proposer des contre-mesures adaptées, basées sur des composants matériels fiables et incontournables. Ce manuscrit se concentre sur deux cas : celui des composants matériels qui peuvent être délibérément conçus pour être malveillants et agissants de la même façon qu'un programme intégrant un cheval de Troie ; et celui des composants matériels vulnérables qui ont été modifiés par un pirate informatique, localement ou au travers du réseau, afin d'y intégrer des fonctions malveillantes (typiquement, une porte dérobée dans son firmware). Pour identifier les attaques par entrées-sorties, nous avons commencé par élaborer un modèle d'attaques qui tient compte des différents niveaux d'abstraction d'un système informatique. Nous nous sommes ensuite appuyés sur ce modèle d'attaques pour les étudier selon deux approches complémentaires : une analyse de vulnérabilités traditionnelle, consistant à identifier une vulnérabilité, développer des preuves de concept et proposer des contre-mesures ; et une analyse de vulnérabilités par fuzzing sur les bus d'entrées-sorties, reposant sur un outil d'injection de fautes que nous avons conçu, baptisé IronHide, capable de simuler des attaques depuis un composant matériel malveillant. Les résultats obtenus pour chacunes de ces approches sont discutés et quelques contre-mesures aux vulnérabilités identifiées, basées sur des composants matériels existants, sont proposées.

Parce que les architectures de test classiques visent principalement à accroître la contrôlabilité et l'observabilité des données manipulées par le système matériel, elles sont identifiées comme sources potentielles de manipulations frauduleuses lorsqu'elles sont mises en oeuvre dans des systèmes traitant de sécurité numérique. Les dispositifs sécurisés demandent donc de développer des moyens de test adaptés.<br>Ce rapport de thèse présente des solutions de test pour systèmes intégrés de chiffrement en s'attachant à la fois aux tests exécutés en fin de production ou en maintenance, et aux tests effectués en cours de fonctionnement. En ce qui concerne les tests exécutés hors fonctionnement normal, l'approche préconisée s'appuie sur un autotest intégré. Il présente les avantages cumulés de limiter l'accès aux moyens de test intégrés au système, il préserve donc la sécurité des données, d'effectuer un test de qualité, il garantit donc un bon fonctionnement du système, et enfin de ne demander que très peu de ressources additionnelles.<br>Profitant des propriétés inhérentes aux algorithmes de chiffrement (diffusion, confusion, itération) et des implantations matérielles qui en découlent (architectures rebouclées), des solutions d'autotest sont proposées pour des coeurs DES et AES. Il est aussi démontré comment les réutiliser pour générer les vecteurs de test d'autres ressources matérielles du système et analyser leurs réponses.<br>Pour ce qui concerne les tests exécutés en cours de fonctionnement, l'architecture particulière des coeurs de chiffrement est à nouveau mise à profit pour de la détection de fautes en ligne basée sur de la redondance d'information ou de matériel.

La stéganographie est l'art de la communication secrète. L'objectif est de dissimuler un message secret dans un médium anodin de sorte qu'il soit indétectable. De nos jours, avec la généralisation d'Internet et l'apparition des supports numériques (fichiers audio, vidéos ou images), plusieurs philosophies de conception de schéma stéganographique ont été proposées. Parmi les méthodes actuelles appliquées aux images numériques naturelles, nous trouvons les méthodes d'insertion adaptative, dont le principe repose sur la modification du médium de couverture avec une garantie d'avoir un certain niveau de sécurité. Ces méthodes représentent une véritable avancée en stéganographie.Dans ce manuscrit, après avoir rappelé les concepts récents de stéganographie adaptative, nous présentons une procédure automatique et complète pour l'insertion adaptative de données secrètes dans des images numériques naturelles. L'approche proposée est une " méta-méthode " basée " oracle ", appelée ASO (Adaptive Steganography by Oracle), qui permet de préserver à la fois la distribution de l'image de couverture et la distribution de la base d'images utilisée par l'émetteur. Notre approche permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs aux méthodes actuelles de l'état de l'art, et est donc l'une, si ce n'est la meilleure approche du moment. Par ailleurs, nous définissons également un nouveau paradigme en stéganographie qui est la stéganographie par base, ainsi qu'une nouvelle mesure de sélection pour les images stéganographiées, permettant d'améliorer encore plus les performances de notre schéma d'insertion. Les différentes expérimentations, que nous avons effectuées sur des images réelles, ont confirmé la pertinence de cette nouvelle approche.

Radio Frequency IDentification (RFID) provides a way to automate identification and to store information in individual RFID tags. These tags can be attached or embedded in an item to be identified and are read when they enter a RFID reader's antenna field. The Electronic Product Code (EPC) Class 1 Generation 2 (Gen2 for short) is a proper example of passive RFID technology. It represents the key component of an RFID architecture named EPCglobal network. However, if the tag carries more than just an identifier, the privacy of the tag holder may be violated. In this thesis, we deal with privacy issues in two levels of the EPCglobal network to only let authorized entities access private data. Our goal is to ensure that the data exchange from RFID tags to middleware and enterprise applications guarantees the privacy requirements, in environments where privacy control is paramount, e.g., home healthcare monitoring systems. The first part of this dissertation is dedicated to securing data exchange between RFID readers and passive tags. We provide a key establishment and derivation protocol for Gen2 systems, called KEDGEN2, to handle the flawed security model of the Gen2 tag memory access. KEDGEN2 achieves secure data exchange, based on a key generation model adapted to Gen2 tags. To prove the security of our model, we specify the protocol using the High Level Protocol Specification Language (HLPSL) and verify the expected security properties, using the Constraint-Logic based Attack Searcher (CL-AtSe) model checking tool. The current version of the protocol guarantees mutual authentication of participants and forward secrecy of the keys in the presence of active adversaries. It also guarantees backward secrecy with active adversaries bounded by limited communication range, which is consistent with typical RFID environments. As for derived keys, we propose adapting the Solitaire cipher, as a Pseudo-random Number Generator. To complement our approach, an additional filter is added and described in the second part of this dissertation. We focus on the collection of tag information through the RFID middleware component. The middleware is a central point that sits between RFID readers and database applications. It is in charge of collecting, filtering and aggregating the requested events from heterogeneous RFID environments. Thus, the system at this point is likely to suffer from parameter manipulation and eavesdropping, raising privacy concerns. We propose a privacy-enhanced approach as a part of the RFID middleware of the EPCglobal network, which does not interfere with the standard interface. Our approach is policy driven using some enhanced contextual concepts of the extended Role Based Access Control model. We use specifically, the PrivOrBAC privacy-aware model to store and manage privacy preferences, taking the declared purpose, the accuracy and the explicit consent, as privacy requirements. To show the feasibility of our approach, we provide a proof-of-concept prototype that we apply to the Fosstrak plateform, an open-source implementation of the EPCglobal specifications.

Les problématiques de respect de la vie privée sont aujourd'hui indissociables des technologies modernes. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse plus particulièrement aux outils cryptographiques et à la façon de les utiliser pour répondre à ces nouvelles questions.Dans ce mémoire, je m'intéresserai tout d'abord aux preuves de connaissance sans divulgation qui permettent notamment d'obtenir la propriété d'anonymat pour les usagers de services de télécommunications. Je proposerai ainsi une nouvelle solution de preuve de connaissance d'un secret appartenant à un intervalle, ainsi que la première étude comparative des preuves existantes sur ce sujet. Je décrirai ensuite une nouvelle méthode permettant de vérifier efficacement un ensemble de preuves de type "Groth-Sahaï'', accélérant ainsi considérablement le travail du vérifieur pour de telles preuves. Dans un second temps, je m'intéresserai aux signatures caméléons. Celles-ci permettent de modifier, sous certaines conditions, un message signé. Ainsi, pour ces schémas, il est possible d'exhiber, à l'aide d'une trappe, une signature valide du signataire initial sur le message modifié. Je proposerai d'abord un nouveau schéma qui est à ce jour le plus efficace dans le modèle simple. Je m'intéresserai ensuite à certaines extensions de ce modèle qui ont pour vocation de donner au signataire les moyens de garder un certain contrôle sur les modifications faites a posteriori sur le message initial. Je décrirai ainsi à la fois le nouveau modèle de sécurité et les schémas associés prenant en compte ces nouvelles extensions. Enfin, je présenterai un ensemble d'applications se basant sur les briques cryptographiques introduites ci-dessus et qui permettent d'améliorer la protection de la vie privée des utilisateurs. J'aborderai tout particulièrement les problématiques d'abonnement, d'utilisation ou de facturation de services, ainsi que la gestion de contenus protégés dans un groupe hiérarchisé. / Privacy is, nowadays, inseparable from modern technology. This is the context in which the present thesis proposes new cryptographic tools to meet current challenges.Firstly, I will consider zero-knowledge proofs of knowledge, which allow in particular to reach the anonymity property. More precisely, I will propose a new range proof system and next give the first comparison between all existing solutions to this problem. Then, I will describe a new method to verify a set of ``Groth-Sahaï'' proofs, which significantly decreases the verification time for such proofs.In a second part, I will consider sanitizable signatures which allow, under some conditions, to manipulate (we say ``sanitize'') a signed message while keeping a valid signature of the initial signer. I will first propose a new scheme in the classical case. Next, I will introduce several extensions which enable the signer to obtain better control of the modifications done by the ``sanitizer''. In particular, I will propose a new security model taking into account these extensions and give different schemes achieving those new properties.Finally, I will present different applications of the above cryptographic tools that enhance customer privacy. In particular, I will consider the questions of subscription, use and billing of services and also address the issue of managing protected content in a hierarchical group.

L'omniprésence de dispositifs interconnectés amène à un intérêt massif pour la sécurité informatique fournie entre autres par le domaine de la cryptographie. Pendant des décennies, les spécialistes en cryptographie estimaient le niveau de sécurité d'un algorithme cryptographique indépendamment de son implantation dans un dispositif. Cependant, depuis la publication des attaques d'implantation en 1996, les attaques physiques sont devenues un domaine de recherche actif en considérant les propriétés physiques de dispositifs cryptographiques. Dans notre dissertation, nous nous concentrons sur les attaques profilées. Traditionnellement, les attaques profilées appliquent des méthodes paramétriques dans lesquelles une information a priori sur les propriétés physiques est supposée. Le domaine de l'apprentissage automatique produit des modèles automatiques et génériques ne nécessitant pas une information a priori sur le phénomène étudié.<p><p>Cette dissertation apporte un éclairage nouveau sur les capacités des méthodes d'apprentissage automatique. Nous démontrons d'abord que les attaques profilées paramétriques surpassent les méthodes d'apprentissage automatique lorsqu'il n'y a pas d'erreur d'estimation ni d'hypothèse. En revanche, les attaques fondées sur l'apprentissage automatique sont avantageuses dans des scénarios réalistes où le nombre de données lors de l'étape d'apprentissage est faible. Par la suite, nous proposons une nouvelle métrique formelle d'évaluation qui permet (1) de comparer des attaques paramétriques et non-paramétriques et (2) d'interpréter les résultats de chaque méthode. La nouvelle mesure fournit les causes d'un taux de réussite élevé ou faible d'une attaque et, par conséquent, donne des pistes pour améliorer l'évaluation d'une implantation. Enfin, nous présentons des résultats expérimentaux sur des appareils non protégés et protégés. La première étude montre que l'apprentissage automatique a un taux de réussite plus élevé qu'une méthode paramétrique lorsque seules quelques données sont disponibles. La deuxième expérience démontre qu'un dispositif protégé est attaquable avec une approche appartenant à l'apprentissage automatique. La stratégie basée sur l'apprentissage automatique nécessite le même nombre de données lors de la phase d'apprentissage que lorsque celle-ci attaque un produit non protégé. Nous montrons également que des méthodes paramétriques surestiment ou sous-estiment le niveau de sécurité fourni par l'appareil alors que l'approche basée sur l'apprentissage automatique améliore cette estimation. <p><p>En résumé, notre thèse est que les attaques basées sur l'apprentissage automatique sont avantageuses par rapport aux techniques classiques lorsque la quantité d'information a priori sur l'appareil cible et le nombre de données lors de la phase d'apprentissage sont faibles. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished