Les travaux réalisés au cours de cette thèse se situent au carrefour de la cryptographie symétrique et du monde des environnements contraints. Le but de cette cryptographie, dite cryptographie à bas coût, est de fournir et d'évaluer des algorithmes symétriques pouvant être implémentés sur des systèmes très limités en ressources. Les contributions de cette thèse portent d'une part sur l'évaluation de la sécurité des registres à décalage à rétroaction avec retenue (FCSR) face à de nouvelles attaques et d'autre part sur une vision unifiée des différents schémas de Feistel généralisés (GFN) qui permet de mieux cerner leurs propriétés cryptographiques. Ces études ont donné lieu à deux nouveaux algorithmes à bas coût~; d'une part GLUON une fonction de hachage à base de FCSR et d'autre part le chiffrement LILLIPUT basé sur une famille étendant plus avant la notion de GFN. Enfin, une méthode générique permettant de réaliser des attaques différentielles en fautes sur des GFN est esquissée. / The work done during this Ph.D. lies at the crossroads of symmetric cryptography and constraints environments. The goal of such cryptography, called lightweight cryptography, is to propose and evaluate symmetric algorithms that can be implemented on very ressource limited devices. The contributions of this thesis are first on the security evaluations of feedback with carry shift registers (FCSR) to some new attacks and second on a unified vision of generalized Feistel networks (GFNs) that allows to better understand their cryptographic properties. These studies gave rise to two new lightweight algorithms: first GLUON a hash function based upon FCSRs and second the cipher LILLIPUT based on a family further extanding the notion of generalized Feistel network. Finally, a generic method for carrying out a differential fault attack on GFNs is outlined.

Cette thèse se situe dans la cryptanalyse physique des algorithmes de chiffrement par blocs. Un algorithme cryptographique est conçu pour être mathématiquement robuste. Cependant, une fois implémenté dans un circuit, il est possible d'attaquer les failles de ce dernier. Par opposition à la cryptanalyse classique, on parle alors d'attaques physiques. Celles-ci ne permettent pas d'attaquer l'algorithme en soi, mais son implémentation matérielle. Il existe deux grandes familles d'attaques physiques différentes : les attaques par observation du circuit durant le chiffrement, et les attaques par injections de fautes, qui analysent l'effet d'une perturbation intentionnelle sur le fonctionnement du circuit. Les attaques physiques ont deux types d'objectifs : rechercher la clé ou faire de la rétro-conception (retrouver une partie d'un algorithme de chiffrement privé, ex : s-boxes modifiées). Bien que leurs principes semblent distincts, cette thèse présente un formalisme qui permet d'unifier toutes ces attaques. L'idée est de décrire les attaques physiques de façon similaire, afin de pouvoir les comparer. De plus, ce formalisme a permis de mettre en évidence de nouvelles attaques. Des travaux novateurs ayant pour objet de retrouver la clé de chiffrement d'un AES, uniquement avec la consommation de courant ont été menés. Une nouvelle attaque de type FIRE (Fault Injection for Reverse Engineering) pour retrouver les s-boxes d'un pseudo DES est également présentée dans la thèse. Ce travail a abouti sur une réflexion plus générale, sur les attaques par injections de fautes dans les schémas de Feistel classiques et généralisés. / The main subject of this work is the physical cryptanalysis of blocks ciphers. Even if cryptographic algorithms are properly designed mathematically, they may be vulnerable to physical attacks. Physical attacks are mainly divided in two families: the side channel attacks which are based on the observation of the circuit behaviour during the computation, and the fault injection attacks which consist in disturbing the computation in order to alter the correct progress of the algorithm. These attacks are used to target the cipher key or to reverse engineer the algorithm. A formalism is proposed in order to describe the two families in a unified way. Unifying the different attacks under a same formalism allows to deal with them with common mathematical tools. Additionally, it allows a comparison between different attacks. Using this framework, a generic method to assess the vulnerabilities of generalized Feistel networks to differential fault analysis is presented. This work is furthermore extended to improve a FIRE attack on DES-like cryptosystems with customized s-boxes.