Les programmes mobiles, comme les applettes, sont utiles mais potentiellement hostiles, et il faut donc pouvoir s'assurer que leur exécution n'est pas dangereuse pour le système hôte. Une solution est d'exécuter le programme mobile dans un environnement sécurisé, servant d'interface avec les ressources locales, dans le but de contrôler les flux d'informations entre le code mobile et les ressources, ainsi que les accès du code mobile aux ressources. Nous proposons deux critères de sécurité pour l'exécution de code mobile, obtenus chacun à partir d'une analyse de l'environnement local. Le premier porte sur les flux d'informations, garantit la confidentialité, est fondé sur le code de l'environnement, et est exact et indécidable ; le second porte sur les contrôles d'accès, garantit le confinement, s'obtient à partir du type de l'environnement, et est approché et décidable. Le premier chapitre, méthodologique, présente l'étude d'objets infinis représentés sous la forme d'arbres. Nous avons privilégié pour les définir, une approche équationnelle, et pour raisonner sur eux, une approche déductive, fondée sur l'interprétation co-inductive de systèmes d'inférence. Dans le second chapitre, on montre dans le cas simple du calcul, comment passer d'une sémantique opérationnelle à une sémantique dénotationnelle, en utilisant comme dénotation d'un programme son observation. Le troisième chapitre présente finalement en détail les deux critères de sécurité pour l'exécution de code mobile. Les techniques développées dans les chapitres précédents sont utilisées pour l'étude de la confidentialité, alors que des techniques élémentaires suffisent à l'étude du confinement.

Avec leur rôle important dans la protection des réseaux, les Systèmes de Détection d'Intrusion (IDS) doivent être capables d'adapter leurs modes de fonctionnement à toutes les innovations technologiques. L'IDS doit gérer une grande masse d'information et traiter un trafic réseau à une cadence très élevée à cause des vitesses de transfert et de la diversité des services offerts. Il doit aussi traiter un grand nombre d'attaques qui ne cesse d'augmenter. Par conséquent, améliorer les performances des IDS devient une tâche critique pour les concepteurs des mécanismes de protection. Dans notre thèse, nous nous focalisons sur les problèmes liés aux paramètres quantitatifs de l'utilisation des l'IDS. Nous proposons une approche pour la classification des signatures d'attaques en fonction de leurs sous-chaînes communes. Cette approche permet de réduire le nombre des signatures traitées et par conséquent réduire le temps d'exécution. Nous traitons aussi le problème de la masse de données analysée par l'IDS, nous proposons une architecture de détection basée sur la classification des connexions réseau. L'architecture proposée permet de décider de la nature d'une connexion : suspecte ou non. Dans le premier cas, la connexion doit être analysée par le système de détection d'intrusion. Sinon, si elle n'est pas suspecte nous pouvons décider de ne pas l'analyser par l'IDS.

Cette thèse s'intéresse à la sécurité des environnements virtualisés distribués type “Clouds” ou informatique en nuage. Dans ces environnements, le client bénéficie de ressources ou services (de calcul, stockage, etc.) à la demande sans connaissance de l'infrastructure sous-jacente. Ces services sont proposés à bas coût en mutualisant les ressources proposées aux clients. Ainsi, ces derniers se retrouvent à partager une infrastructure commune. Cependant, cette concentration des activités en fait une cible privilégiée pour un attaquant, d'autant plus intéressante que les Clouds présentent de nouveaux vecteurs d'attaque entre les clients du Clouds de part le partage des ressources. Actuellement, les fournisseurs de solutions de Cloud proposent une sécurité par défaut ne correspondant pas nécessairement aux besoins de sécurité des clients. Cet aspect est donc bien souvent négligé et cette situation donne lieu à de nombreux exemples d'attaques (vol de données, usage malicieux, etc.). Dans cette thèse, nous proposons une approche où le client spécifie ses besoins de sécurité ainsi que son application virtualisée au sein d'un modèle. Nous proposons notamment une nouvelle logique dédiée à l'expression de propriétés sur la propagation de l'information dans un système.Puis, nous proposons un déploiement automatique de ce modèle sur une infrastructure de type Cloud basée sur la virtualisation grâce à nos nouveaux algorithmes prenant en compte les propriétés de sécurité. Ces dernières sont assurées via un placement prenant en compte les risques d'attaques entre ressources partagées et/ou via la configuration de mécanismes de sécurité existants au sein du système. / This Thesis deals with security for virtualized distributed environments such as Clouds. In these environments, a client can access resources or services (compute, storage, etc.) on-demand without prior knowledge of the infrastructure underneath. These services are low-cost due to the mutualization of resources. As a result, the clients share a common infrastructure. However, the concentration of businesses and critical data makes Clouds more attractive for malicious users, especially when considering new attack vectors between tenants.Nowadays, Cloud providers offer default security or security by design which does not fit tenants' custom needs. This gap allows for multiple attacks (data thieft, malicious usage, etc.)In this Thesis, we propose a user-centric approach where a tenant models both its security needs as high-level properties and its virtualized application. These security objectives are based on a new logic dedicated to expressing system-based information flow properties. Then, we propose security-aware algorithm to automatically deploy the application and enforce the security properties. The enforcement can be realized by taking into account shared resources during placement decision and/or through the configuration of existing security mechanisms.

De nos jours, l’échange électronique est le seul média qui offre l’accès à l’information pour tous, partout et tout le temps, mais en même temps il s’est ouvert à de nouvelles formes de vulnérabilités. La régulation des systèmes numériques, en héritage de la régulation cybernétique, maintient les équilibres à l’aide d’une boucle de rétroaction négative. Ainsi, leurs sys-tèmes de défense, désignés sous le terme de zone démilitarisée (DMZ) suivent-ils une régulation cybernétique en émettant ce que l’on appelle des évènements de sécurité. De tels évènements sont issus de sondes de surveillance qui matérialisent la ligne de dé-fense du système régulé. Toutefois, de telles sondes sont des système-experts et ces évènements appris au préalable ne rendent pas toujours compte de la dynamique de l’environnement et plus encore de la psychologie des individus. Plus encore, la multi-plication des systèmes de surveillance a entrainé une production considérable de ces évènements rendant cet ensemble de plus en plus inefficace. Par ailleurs, les systèmes vivants obéissent à une régulation complexe, l’homéostasie, qui les guide dans l’incertain à l’aide de mécanismes de surveillance continue. La force de tels mécanismes repose sur la variété des points de vue qu’ils empruntent ce qui leur permet de conjuguer leurs connaissances préalables à leurs informations de contexte pour comprendre leur environnement et s’adapter. Dans notre thèse, nous proposons d’associer à chaque système communicant, un sys-tème de surveillance continue : Dangerousness Incident Management (DIM) qui rend compte des changements de l’environnement en collectant et analysant toutes les traces laissées par les activités des usagers ou systèmes, légitimes ou non ; de cette manière, un tel système accède à une information étendue et reste sensible à son contexte. Néan-moins, plusieurs difficultés surviennent liées à la compréhension des informations re-cueillies dont le sens est noyé dans une grande masse d’informations, elles sont deve-nues implicites. Notre contribution principale repose sur un mécanisme de fouille de données adapté aux informations implicites. Nous proposons une structure à fort pou-voir d’abstraction fondée sur le principe d’un treillis de concepts. À partir de ce modèle de référence adaptatif, il nous est possible de représenter tous les acteurs d’un échange afin de faire coopérer plusieurs points de vue et plusieurs systèmes, qu’ils soient hu-mains ou machine. Lorsque l’incertitude de ces situations persiste, nous proposons un mécanisme pour guider l’usager dans ses décisions fondé sur le risque et la confiance. Enfin, nous évaluons nos résultats en les comparant aux systèmes de références Com-mon Vulnerabilities and Exposures (CVE) proposés par le National Institute of Stan-dards and Technology (NIST). / Nowadays, the electronic form of exchanges offers a new media able to make easy all information access, ubiquitous access, everywhere and everytime. But, at the same time, such a media - new, opened and complex - introduces unknown threats and breaches. So, how can we start up trust exchanges? From the system theory point of view, the cybernetic regulation maintains the sys-tems equilibrium with negative feedback loops. In this way, the defense line is based on a set of defense components still named Demilitarized Zone (DMZ) in order to block flow, to control anomalies and give out alerts messages if deviances are detected. Nev-ertheless, most of these messages concern only anomalies of machines and very little of human. So, messages do not take into account neither psychological behavior nor the dynamic of the context. Furthermore, messages suffer of the "big data" problem and become confused due to too much velocity, volume and variety. Finally, we can limit this problem to the understanding difficulty during the access to the specific knowledge in connection with the message. For example, the identity theft with the XSS attack is an illustration of this unfriendly environment. On the contrary, the living sciences show that organisms follow a positive regulation by where each one itself adapts according to his complexity. For that, they deploy adapted and continuous environment monitoring process still named "homeostasis". During this cycle, inputs capture information, then outputs adjust in response corre-sponding actions : this is the feedback. The strength of such a mechanism lies on the information meaning and in particular on the clues they include. In fact, some of these information include clues by which organisms can explain situations. For example, the information « attention" alludes to dangerous situation. This faculty comes from ad-vanced knowledge having first explicit relationship with this information: this relation forms what we call the "cognitive loop". To illustrate this phenomenon, the cognitive sciences often evoke "a friend immediately recognized by her friend" despite he is swal-lowed up in the crowd. But, the cognitive loop should not be broken. Like the living beings functioning, our work propose a cognitive model named Diag-nostic And Incident Model (DIM). The main idea lies on the context-aware model in order to adapt itself like "homeostasis". DIM has been founded on the principle of the "cognitive loop" where the inputs are the "logs" of numerics systems. So, in order to make easier the comparison between contextual and known situation, we will design "logs" and advanced knowledge by a common model. DIM proposes a conceptual struc-ture to extract clues from massive and various "logs” issued from environment based on advanced knowledge acquisition. Then, we propose the cognitive structure will be applied to the anomaly detection, incident management and diagnosis process.

Français:La notion de réseaux hétérogènes correspond à l’intégration de plusieurs technologies de transmission de données sans-fil dans le but d’accroitre la qualité de service des communications dans les réseaux mobiles.Historiquement, les mécanismes de sécurité des réseaux mobiles et sans-fil ont été largement focalisés sur la protection d’équipement utilisateur au niveau du dernier saut de communication et sur base d’une connectivité simple et unique. Cette connectivité, réduite à sa plus simple expression, a restraint le développement des protocoles de sécurité à des protocoles bi-parties, qui couvrent l’authentification des équipements utilisateurs et le chiffrement sur des communicationsLes mécanismes de sécurité et de cryptographie ne sont donc pas suffisants pour protéger correctement et efficacement des connections parallèles ou leur mobilité au sein de réseaux hétérogènes. Le but de cette thèse de doctorat, à travers quatre contributions personnelles, est d’apporter de nouveaux mécanismes et protocoles de sécurité afin de protéger au mieux les réseaux hétérogènes:• La première contribution se focalise sur le développement d’une nouvelle primitive cryptographique pour la protection des transmissions sans-fil. La propriété principale de celle-ci est de protéger les trames en cas de capture. Cette primitive introduit, notamment, la notion de force brute probabiliste (ce qui veut dire qu’un attaquant ne peut pas choisir parmi différentes clés équiprobables laquelle est effectivement utilisée).• La seconde contribution propose un nouveau protocole pour gérer d’une manière sure et efficace la mobilité des équipements utilisateurs entre différentes technologies au sein de réseaux hétérogènes.• La troisième contribution couvre la gestion des clés maîtres des utilisateurs, embarqués au sein des cartes SIM, utilisées au sein des réseaux d’opérateurs mobiles. Nos protocoles et mécanismes automa- tisent des changements réguliers et sûrs de la clé maître, et ajoutent de la diversité dans la gestion des clés de sessions pour minimiser l’impact en cas de révélation de ces dernières (par le biais d’un vol de base de donnée, par exemple)• La quatrième contribution introduit un nouveau paradigme de connectivité pour les réseaux mo- biles basé sur des communications 1−à−n. Le paradigme redéfinit les frontières de sécurité et place l’équipement utilisateur au centre d’un groupe authentifié mobile. Par conséquent, le changement de paradigme mène à la création de nouveaux protocoles pour l’authentification, la gestion de la mo- bilité et la négociation protégées de clés afin de fournir une protection de bout en bout entre deux équipements utilisateurs ou plus. / English:Heterogeneous Networks (HetNets) is the integration of multiple wireless technologies to increase the quality of service of the communications in mobile networks. This evolution is the next generation of Public Land Mobile Networks (PLMNs).Mobile and wireless network security mechanisms have largely focused on the protection of the User Equipment (UE) within the last mile (the last hop of the communication in the chain of connected devices) and on single connections. The single connectivity has reduced the development of the security to two party protocols, and they cover the authentication of the UE to the mobile network and the encryption on a single channel based on homogeneous communications through a unique technology.The current security and cryptographic mechanisms are not sufficient to protect correctly, and efficiently, parallel connections or their mobility in HetNets. The purpose of the PhD Thesis is to bring new security protocols and mechanisms to protect HetNets.The contributions, that are brought by the thesis, follow the evolution of HetNets through 4 contributions by starting from the wireless transmissions to the largest frame of HetNets architecture:• The first contribution focuses on the development of an new cryptographic primitives for wireless transmissions. The main property is to protect the frame from eavesdropping. The primitive introduces the notion of probabilistic brute force (meaning that an attacker cannot decide among different keys which the used one).• The second contribution proposes a new protocol to manage efficiently and securely the mobility of the UEs between different technologies inside HetNets.• The third contribution covers the management of the master secrets, embedded within the Universal Subscriber Identity Module (USIM), in large PLMNs. Our mechanisms and protocols automate regular and secure changes of the master secret, and they add diversity in the management of session keys to minimize the impact of key leakages (in case of credential database theft, for instance).• The fourth contribution introduces a new connectivity paradigm for mobile networks based on one-to- many communications. The paradigm redesigns the security borders and puts the UE in the center of a mobile authenticated group. Therefore, the paradigm shift leads to new security protocols for authentication, mobility management, and secure negotiation to provide end-to-end encryption between two or more UEs. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<P align="justify">Model-checking is an automated technique which aims at verifying properties of computer systems. A model-checker is fed with a model of the system (which capture all its possible behaviors) and a property to verify on this model. Both are given by a convenient mathematical formalism like, for instance, a transition system for the model and a temporal logic formula for the property.</P><p><p><P align="justify">For several reasons (the model-checking is undecidable for this class of model or the model-checking needs too much resources for this model) model-checking may not be applicable. For safety properties (which basically says "nothing bad happen"), a solution to this problem uses a simpler model for which model-checkers might terminate without too much resources. This simpler model, called the abstract model, over-approximates the behaviors of the concrete model. However the abstract model might be too imprecise. In fact, if the property is true on the abstract model, the same holds on the concrete. On the contrary, when the abstract model violates the property, either the violation is reproducible on the concrete model and so we found an error; or it is not reproducible and so the model-checker is said to be inconclusive. Inconclusiveness stems from the over-approximation of the concrete model by the abstract model. So a precise model yields the model-checker to conclude, but precision comes generally with an increased computational cost.</P><p><p><P align="justify">Recently, a lot of work has been done to define abstraction refinement algorithms. Those algorithms compute automatically abstract models which are refined as long as the model-checker is inconclusive. In the thesis, we give a new abstraction refinement algorithm which applies for safety properties. We compare our algorithm with previous attempts to build abstract models automatically and show, using formal proofs that our approach has several advantages. We also give several extensions of our algorithm which allow to integrate existing techniques used in model-checking such as acceleration techniques.</P><p><p><P align="justify">Following a rigorous methodology we then instantiate our algorithm for a variety of models ranging from finite state transition systems to infinite state transition systems. For each of those models we prove the instantiated algorithm terminates and provide encouraging preliminary experimental results.</P><p><br><p><br><p><P align="justify">Le model-checking est une technique automatisée qui vise à vérifier des propriétés sur des systèmes informatiques. Les données passées au model-checker sont le modèle du système (qui en capture tous les comportements possibles) et la propriété à vérifier. Les deux sont donnés dans un formalisme mathématique adéquat tel qu'un système de transition pour le modèle et une formule de logique temporelle pour la propriété.</P><p><p><P align="justify">Pour diverses raisons (le model-checking est indécidable pour cette classe de modèle ou le model-checking nécessite trop de ressources pour ce modèle) le model-checking peut être inapplicable. Pour des propriétés de sûreté (qui disent dans l'ensemble "il ne se produit rien d'incorrect"), une solution à ce problème recourt à un modèle simplifié pour lequel le model-checker peut terminer sans trop de ressources. Ce modèle simplifié, appelé modèle abstrait, surapproxime les comportements du modèle concret. Le modèle abstrait peut cependant être trop imprécis. En effet, si la propriété est vraie sur le modèle abstrait alors elle l'est aussi sur le modèle concret. En revanche, lorsque le modèle abstrait enfreint la propriété :soit l'infraction peut être reproduite sur le modèle concret et alors nous avons trouvé une erreur ;soit l'infraction ne peut être reproduite et dans ce cas le model-checker est dit non conclusif. Ceci provient de la surapproximation du modèle concret faite par le modèle abstrait. Un modèle précis aboutit donc à un model-checking conclusif mais son coût augmente avec sa précision.</P><p><P align="justify">Récemment, différents algorithmes d'abstraction raffinement ont été proposés. Ces algorithmes calculent automatiquement des modèles abstraits qui sont progressivement raffinés jusqu'à ce que leur model-checking soit conclusif. Dans la thèse, nous définissons un nouvel algorithme d'abstraction raffinement pour les propriétés de sûreté. Nous comparons notre algorithme avec les algorithmes d'abstraction raffinement antérieurs. A l'aide de preuves formelles, nous montrons les avantages de notre approche. Par ailleurs, nous définissons des extensions de l'algorithme qui intègrent d'autres techniques utilisées en model-checking comme les techniques d'accélérations.</P><p><P align="justify">Suivant une méthodologie rigoureuse, nous instancions ensuite notre algorithme pour une variété de modèles allant des systèmes de transitions finis aux systèmes de transitions infinis. Pour chacun des modèles nous établissons la terminaison de l'algorithme instancié et donnons des résultats expérimentaux préliminaires encourageants.</P><p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les protocoles d'échange d'informations représentent un des grands domaines actuels de recherche en sécurité informatique, et sont entre autres à la base des mécanismes de commerce électronique. Ils sont par exemple nécessaires à la réalisation d'un achat en ligne, à la signature d'un contrat électronique et au courrier électronique recommandé. Dans ces exemples, les échanges d'informations consistent à échanger respectivement un objet électronique contre un paiement, des signatures digitales sur un même contrat, et un courrier électronique contre un accusé de réception.<p><p>Informellement, un protocole mettant en oeuvre de tels types d'échanges est dit équitable si et seulement si à la fin du protocole soit l'échange d'information a eu lieu, soit aucune information (même en partie) n'a été échangée. Afin d'assurer cette propriété d'équité de manière efficace, et d'éviter ainsi des éventuels comportements malhonnêtes de la part des participants à l'échange d'informations qui chercheraient à nuire au bon déroulement du protocole, une tierce partie de confiance est utilisée.<p><p>Un des buts de cette thèse est de discerner les tâches devant être assurées par une telle tierce partie de confiance et développer des méthodes permettant d'en minimiser le nombre et l'importance, afin de limiter la confiance que les entités effectuant l'échange doivent porter à cette tierce partie. Pour cela, nous identifions tout d'abord de manière générique quels sont ces types de tâches, puis nous analysons sous ce point de vue les principaux protocoles ayant été proposés dans la littérature.<p><p>Cette démarche nous conduit ensuite naturellement à nous pencher sur les relations de confiance entre les participants à un protocole d'échange. Ce type de relations est particulièrement significatif pour des protocoles à plus de deux participants.<p><p>Enfin, dans ce travail, nous observons à la lumière des aspects de confiance, les différentes propriétés propres aux protocoles d'échange, et nous proposons plusieurs nouveaux protocoles ayant des besoins en confiance limités.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation Informatique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le principe de l'Internet des objets (IdO) est d'interconnecter non seulement les capteurs, les appareils mobiles et les ordinateurs, mais aussi les particuliers, les maisons, les bâtiments intelligents et les villes, ainsi que les réseaux électriques, les automobiles et les avions, pour n'en citer que quelques-uns. Toutefois, la réalisation de la connectivité étendue de l'IdO tout en assurant la sécurité et la confidentialité des utilisateurs reste un défi. Les systèmes IdO présentent de nombreuses caractéristiques non conventionnelles, telles que l'évolutivité, l'hétérogénéité, la mobilité et les ressources limitées, qui rendent les solutions de sécurité Internet existantes inadaptées aux systèmes basés sur IdO. En outre, l'IdO préconise des réseaux peer-to-peer où les utilisateurs, en tant que propriétaires, ont l'intention d'établir des politiques de sécurité pour contrôler leurs dispositifs ou services au lieu de s'en remettre à des tiers centralisés. En nous concentrant sur les défis scientifiques liés aux caractéristiques non conventionnelles de l'IdO et à la sécurité centrée sur l'utilisateur, nous proposons une infrastructure sécurisée de l'IdO activée par la technologie de la chaîne de blocs et pilotée par des réseaux peer-to-peer sans confiance. Notre infrastructure sécurisée IoT permet non seulement l'identification des individus et des collectifs, mais aussi l'identification fiable des objets IoT par leurs propriétaires en se référant à la chaîne de blocage des réseaux peer-to-peer sans confiance. La chaîne de blocs fournit à notre infrastructure sécurisée de l'IdO une base de données fiable, immuable et publique qui enregistre les identités individuelles et collectives, ce qui facilite la conception du protocole d'authentification simplifié de l'IdO sans dépendre des fournisseurs d'identité tiers. En outre, notre infrastructure sécurisée pour l'IdO adopte un paradigme d'IdO socialisé qui permet à toutes les entités de l'IdO (à savoir les individus, les collectifs, les choses) d'établir des relations et rend l'IdO extensible et omniprésent les réseaux où les propriétaires peuvent profiter des relations pour définir des politiques d'accès pour leurs appareils ou services. En outre, afin de protéger les opérations de notre infrastructure sécurisée de l'IdO contre les menaces de sécurité, nous introduisons également un mécanisme autonome de détection des menaces en complément de notre cadre de contrôle d'accès, qui peut surveiller en permanence le comportement anormal des opérations des dispositifs ou services. / The premise of the Internet of Things (IoT) is to interconnect not only sensors, mobile devices, and computers but also individuals, homes, smart buildings, and cities, as well as electrical grids, automobiles, and airplanes, to mention a few. However, realizing the extensive connectivity of IoT while ensuring user security and privacy still remains a challenge. There are many unconventional characteristics in IoT systems such as scalability, heterogeneity, mobility, and limited resources, which render existing Internet security solutions inadequate to IoT-based systems. Besides, the IoT advocates for peer-to-peer networks where users as owners intend to set security policies to control their devices or services instead of relying on some centralized third parties. By focusing on scientific challenges related to the IoT unconventional characteristics and user-centric security, we propose an IoT secure infrastructure enabled by the blockchain technology and driven by trustless peer-to-peer networks. Our IoT secure infrastructure allows not only the identification of individuals and collectives but also the trusted identification of IoT things through their owners by referring to the blockchain in trustless peer-to-peer networks. The blockchain provides our IoT secure infrastructure with a trustless, immutable and public ledger that records individuals and collectives identities, which facilitates the design of the simplified authentication protocol for IoT without relying on third-party identity providers. Besides, our IoT secure infrastructure adopts socialized IoT paradigm which allows all IoT entities (namely, individuals, collectives, things) to establish relationships and makes the IoT extensible and ubiquitous networks where owners can take advantage of relationships to set access policies for their devices or services. Furthermore, in order to protect operations of our IoT secure infrastructure against security threats, we also introduce an autonomic threat detection mechanism as the complementary of our access control framework, which can continuously monitor anomaly behavior of device or service operations.

<p>La distribution quantique de clés est une technique cryptographique permettant l'échange de clés secrètes dont la confidentialité est garantie par les lois de la mécanique quantique. Le comportement particulier des particules élémentaires est exploité. En effet, en mécanique quantique, toute mesure sur l'état d'une particule modifie irrémédiablement cet état. En jouant sur cette propriété, deux parties, souvent appelées Alice et Bob, peuvent encoder une clé secrète dans des porteurs quantiques tels que des photons uniques. Toute tentative d'espionnage demande à l'espion, Eve, une mesure de l'état du photon qui transmet un bit de clé et donc se traduit par une perturbation de l'état. Alice et Bob peuvent alors se rendre compte de la présence d'Eve par un nombre inhabituel d'erreurs de transmission.</p><p><p><p>L'information échangée par la distribution quantique n'est pas directement utilisable mais doit être d'abord traitée. Les erreurs de transmissions, qu'elles soient dues à un espion ou simplement à du bruit dans le canal de communication, doivent être corrigées grâce à une technique appelée réconciliation. Ensuite, la connaissance partielle d'un espion qui n'aurait perturbé qu'une partie des porteurs doit être supprimée de la clé finale grâce à une technique dite d'amplification de confidentialité.</p><p><p><p>Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la distribution quantique de clé où les porteurs sont des états continus de la lumière. En particulier, une partie importante de ce travail est consacrée au traitement de l'information continue échangée par un protocole particulier de distribution quantique de clés, où les porteurs sont des états cohérents de la lumière. La nature continue de cette information implique des aménagements particuliers des techniques de réconciliation, qui ont surtout été développées pour traiter l'information binaire. Nous proposons une technique dite de réconciliation en tranches qui permet de traiter efficacement l'information continue. L'ensemble des techniques développées a été utilisé en collaboration avec l'Institut d'Optique à Orsay, France, pour produire la première expérience de distribution quantique de clés au moyen d'états cohérents de la lumière modulés continuement.</p><p><p><p>D'autres aspects importants sont également traités dans cette thèse, tels que la mise en perspective de la distribution quantique de clés dans un contexte cryptographique, la spécification d'un protocole complet, la création de nouvelles techniques d'amplification de confidentialité plus rapides à mettre en œuvre ou l'étude théorique et pratique d'algorithmes alternatifs de réconciliation.</p><p><p><p>Enfin, nous étudions la sécurité du protocole à états cohérents en établissant son équivalence à un protocole de purification d'intrication. Sans entrer dans les détails, cette équivalence, formelle, permet de valider la robustesse du protocole contre tout type d'espionnage, même le plus compliqué possible, permis par les lois de la mécanique quantique. En particulier, nous généralisons l'algorithme de réconciliation en tranches pour le transformer en un protocole de purification et nous établissons ainsi un protocole de distribution quantique sûr contre toute stratégie d'espionnage.</p><p><p><p>Quantum key distribution is a cryptographic technique, which allows to exchange secret keys whose confidentiality is guaranteed by the laws of quantum mechanics. The strange behavior of elementary particles is exploited. In quantum mechnics, any measurement of the state of a particle irreversibly modifies this state. By taking advantage of this property, two parties, often called Alice and bob, can encode a secret key into quatum information carriers such as single photons. Any attempt at eavesdropping requires the spy, Eve, to measure the state of the photon and thus to perturb this state. Alice and Bob can then be aware of Eve's presence by a unusually high number of transmission errors.</p><p><p><p>The information exchanged by quantum key distribution is not directly usable but must first be processed. Transmission errors, whether they are caused by an eavesdropper or simply by noise in the transmission channel, must be corrected with a technique called reconciliation. Then, the partial knowledge of an eavesdropper, who would perturb only a fraction of the carriers, must be wiped out from the final key thanks to a technique called privacy amplification.</p><p><p><p>The context of this thesis is the quantum key distribution with continuous states of light as carriers. An important part of this work deals with the processing of continuous information exchanged by a particular protocol, where the carriers are coherent states of light. The continuous nature of information in this case implies peculiar changes to the reconciliation techniques, which have mostly been developed to process binary information. We propose a technique called sliced error correction, which allows to efficiently process continuous information. The set of the developed techniques was used in collaboration with the Institut d'Optique, Orsay, France, to set up the first experiment of quantum key distribution with continuously-modulated coherent states of light.</p><p><p><p>Other important aspects are also treated in this thesis, such as placing quantum key distribution in the context of a cryptosystem, the specification of a complete protocol, the creation of new techniques for faster privacy amplification or the theoretical and practical study of alternate reconciliation algorithms.</p><p><p><p>Finally, we study the security of the coherent state protocol by analyzing its equivalence with an entanglement purification protocol. Without going into the details, this formal equivalence allows to validate the robustness of the protocol against any kind of eavesdropping, even the most intricate one allowed by the laws of quantum mechanics. In particular, we generalize the sliced error correction algorithm so as to transform it into a purification protocol and we thus establish a quantum key distribution protocol secure against any eavesdropping strategy.</p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les systèmes dynamiques discrets, œuvrant en itérations chaotiques ou asynchrones, se sont avérés être des outils particulièrement intéressants à utiliser en sécurité informatique, grâce à leur comportement hautement imprévisible, obtenu sous certaines conditions. Ces itérations chaotiques satisfont les propriétés de chaos topologiques et peuvent être programmées de manière efficace. Dans l’état de l’art, elles ont montré tout leur intérêt au travers de schémas de tatouage numérique. Toutefois, malgré leurs multiples avantages, ces algorithmes existants ont révélé certaines limitations. Cette thèse a pour objectif de lever ces contraintes, en proposant de nouveaux processus susceptibles de s’appliquer à la fois au domaine du tatouage numérique et au domaine de la stéganographie. Nous avons donc étudié ces nouveaux schémas sur le double plan de la sécurité dans le cadre probabiliste. L’analyse de leur biveau de sécurité respectif a permis de dresser un comparatif avec les autres processus existants comme, par exemple, l’étalement de spectre. Des tests applicatifs ont été conduits pour stéganaliser des processus proposés et pour évaluer leur robustesse. Grâce aux résultats obtenus, nous avons pu juger de la meilleure adéquation de chaque algorithme avec des domaines d’applications ciblés comme, par exemple, l’anonymisation sur Internet, la contribution au développement d’un web sémantique, ou encore une utilisation pour la protection des documents et des donnés numériques. Parallèlement à ces travaux scientifiques fondamentaux, nous avons proposé plusieurs projets de valorisation avec pour objectif la création d’une entreprise de technologies innovantes. / Discrete dynamical systems by chaotic or asynchronous iterations have proved to be highly interesting toolsin the field of computer security, thanks to their unpredictible behavior obtained under some conditions. Moreprecisely, these chaotic iterations possess the property of topological chaos and can be programmed in anefficient way. In the state of the art, they have turned out to be really interesting to use notably through digitalwatermarking schemes. However, despite their multiple advantages, these existing algorithms have revealedsome limitations. So, these PhD thesis aims at removing these constraints, proposing new processes whichcan be applied both in the field of digital watermarking and of steganography. We have studied these newschemes on two aspects: the topological security and the security based on a probabilistic approach. Theanalysis of their respective security level has allowed to achieve a comparison with the other existing processessuch as, for example, the spread spectrum. Application tests have also been conducted to steganalyse and toevaluate the robustness of the algorithms studied in this PhD thesis. Thanks to the obtained results, it has beenpossible to determine the best adequation of each processes with targeted application fields as, for example,the anonymity on the Internet, the contribution to the development of the semantic web, or their use for theprotection of digital documents. In parallel to these scientific research works, several valorization perspectiveshave been proposed, aiming at creating a company of innovative technology.