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.

Les croissances constantes de l’Internet et des services associés ont conduit à des problématiques naturellement liées au domaine de la cryptographie, parmi lesquelles l’authentification et le respect de la vie privée des utilisateurs. L’utilisation désormais commune d’appareils connectés (smartphone, tablette, montre, …) comme moyen d’authentification amène à considérer la génération et/ou la gestion de clés cryptographiques par de tels appareils pour répondre à ces besoins. Les résonances cryptographiques identifiées de ces deux cas d’étude sont respectivement le domaine des Fuzzy Extractors (« Extracteurs de Flous » en français) et les schémas de signature de groupe. D’une part, cette thèse présente alors le premier Fuzzy Extractror non basé sur la distance de Hamming à être réutilisable (dans le modèle de l’oracle aléatoire non programmable). Ce faisant, nous avons alors pu concevoir un module de génération de clés cryptographiques permettant d'authentifier un utilisateur à partir des ses appareils. D’autre part, deux schémas de signature de groupe basés sur la théorie des codes, respectivement en métrique de Hamming et en métrique rang sont également proposés. Ces deux schémas constituent des alternatives crédibles aux cryptosystèmes post-quantiques équivalents basés sur les réseaux euclidiens. / Internet constant growth has naturally led to cryptographic issues such as authentication and privacy concerns. The common usage of connected devices (smartphones, tablet, watch, …) as authentication means made us consider cryptographic keys generations and/or managements from such devices to address aforementioned needs. For such a purpose, we identified fuzzy extractors and group signature schemes. On the one hand, this thesis then presents the first reusable fuzzy extractor based on set difference metric (in the nonprogrammable random oracle). In so doing, we were able to design a key generation module performing authentication from users’ devices. On the other hand, we came up with two group signature schemes, respectively based on Hamming and rank metrics, that seriously compete with post-quantum concurrent schemes based on lattices.

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