Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université Paris-Sud, Orsay, France. / Ce mémoire vise à élucider les principaux enjeux et problématiques qui caractérisent le marché de l’art actuel pour pouvoir ensuite présenter et évaluer des pistes de solutions émanant de la technologie de chaîne de blocs. Ce marché est effectivement aux prises avec certaines difficultés d’authenticité et d’authentification des œuvres d’art : on parle même d’une crise de l’expertise en authentification. Il est aussi question d'adversités dans l’établissement et la preuve de provenance des œuvres qui y circulent, car le marché repose sur un équilibre fragile et semble ne pas avoir su prendre le virage numérique à temps. Enfin, on relate aussi un manque de transparence dû au désir de confidentialité et de secret qui règne autant chez les marchands d’arts que chez les collectionneurs. Le développement croissant des technologies décentralisées a permis des avancées dans plusieurs secteurs au cours des dernières années, et il appert qu’elles pourraient potentiellement agir à titre de pilier au sein du marché de l’art par leurs caractéristiques d’immuabilité, de distribution et de transparence. Nous pourrons de ce fait constater l’utilité des registres distribués, des contrats intelligents et de la tokénisation pour pallier les problématiques observées. Il demeure toutefois que l’adoption générale de la chaîne de blocs dans un marché si séculaire n’est pas sans limites. Il conviendra alors d’étudier les obstacles que cette nouvelle technologie devra surmonter pour pouvoir garantir l’authenticité et la provenance des œuvres, de même qu’une transparence accrue sur le marché de l’art. Enfin, dans le but d’assurer une adoption équilibrée et profitable à long terme, il sera primordial de prendre compte des intérêts des divers intervenants impliqués. / This paper aims to elucidate the main issues that characterize the current art market in order to present, assess and evaluate potential solutions stemming from blockchain technology. This market is indeed grappling with certain difficulties of authenticity and authentication of works of art: there is even signs of a crisis of expertise. At the moment, it is also burdensome to establish the provenance of art circulating on the market for different reasons. Firstly, because the market is very fragile and second, because it seems to have failed to take advantage of technologies in time. Finally, we can witness a lack of transparency, mainly due to the desire for confidentiality and secrecy which reigns as much among art dealers as among collectors. The increasing development of decentralized technologies has enabled progress in several industries recently, and it appears that it could offer a certain support within the art market due to their characteristics of immutability, transparency and security. We will therefore be able to see the usefulness of distributed ledgers, smart contracts and tokenization to alleviate the problems we have observed. The fact remains, however, that the general adoption of blockchain technology in such a secular industry is not without limits It will therefore be necessary to study the challenges this new technology will have to overcome in order to guarantee the authenticity and provenance of art, as well as price transparency. Finally, in order to ensure a balanced and profitable adoption in the long term, it will be essential to take into account the interests of the various stakeholders involved.

Internet des objets (IoT) est actuellement à notre portée. De nombreux domaines ont bénéficié de cette technologie. Cela va d'une application simple, comme l'identification d'un objet jusqu'à la gestion d'un système plus complexe. L'identification par radiofréquence (RFID) est l'une des technologies a une part importante dans l’IoT aujourd'hui. C’est une technologie embarqué, pas cher et ne nécessite aucune source d'alimentation supplémentaire dans le cas de tag passif. Avec sa fonctionnalité omniprésente, cette technologie permet de positionner un objet dans une zone spécifique. L’Assistance et l'Autonomie des personnes à Domicile (AAL) est l'un des nombreux domaines qui bénéficient de l'IoT. Il vise à aider les personnes âgées dans leurs routines quotidiennes en fournissant de nouveaux services d'assistance dans les maisons intelligentes (smart home). La présence de RFID dans une maison intelligente sont d'une grande aide pour une personne âgée et/ou déficiente, par exemple, pour l’aider à trouver un objet dans son environnement quotidien. Cependant, même avec tous ces avantages d’assistance dans notre vie, il est malheureusement à double tranchant où l'avantage qu'il apporte à un objet pourrait à son tour se tourner contre lui-même. En effet, pour pouvoir aider les personnes âgées à localiser un objet, le système nécessite certaines données relatives au positionnement de l'objet, tout au moins son identification. Étant donné que la couverture de l'étiquette RFID passive est très faible, une fois sa présence détectée, il est difficile de la cacher. La capacité de cette technologie à localiser des objets donne l'occasion à une tierce personne de profiter du système. Parallèlement au besoin persistant et constant de confidentialité par les utilisateurs, l'objectif de cette thèse consiste à améliorer la confidentialité dans la localisation d'un objet grâce à un nouveau protocole basé sur la deuxième génération de RFID passive. Le protocole proposé doit pouvoir empêcher un objet d'être identifié et localisé par des parties non autorisées ou par un lecteur malveillant. La première contribution de ce travail est l'évaluation de la gestion anti-collision RFID. Elle est réalisée par la création d'un modèle OMNET++, construit sur la base de la dernière norme RFID développée par GS1 et adaptée par ISO / IEC appelé Gen2V2 (RFID classe 2 Génération 2 Version 2). Dans cette norme une étiquette RFID passive ne nécessite aucune source d'alimentation interne. Il communique en utilisant la fréquence UHF. La norme Gen2V2 propose une liste de suites cryptographiques qui peuvent être utilisées comme méthodes pour authentifier une étiquette et un lecteur. Cette nouvelle génération d'étiquettes est soutenue par une alliance de fabricants appelée RAIN (RAdio frequency IdentifatioN) qui favorise l'adoption du Gen2V2. Nous évaluons les performances globales du protocole anti-collision et nous comparons ensuite quatre de ses suites cryptographiques, à savoir PRESENT80, XOR, AES128 et cryptoGPS pour garantir l’authentification lecteur/tag. Parmi les performances évaluées dans ce modèle, nous nous sommes intéressé au nombre de collisions et à la durée requise pour interroger un groupe d'étiquettes. Nous avons intégré en fonctionnalité de localisation dans le modèle en s’appuyant sur les messages échangés avant l’authentification, ce qui peut conduire à une localisation malveillante d'un objet. Pour augmenter la confidentialité de la localisation au sein des applications AAL, nous proposons donc une deuxième contribution qui est une nouvelle méthode de localisation basée sur les échanges standard Gen2V2 en anonymisant l'identité de l'étiquette. / Internet of things (IoT) is currently on our doorsteps. Numerous domains have beneted from this technology. It ranges from a simple application such as identifying an object up to handling a more complex system. The Radio Frequency IDentication (RFID) is one of the enabling technologies that drive the IoT to its position today. It is small, cheap and does not require any additional power sources. Along with its ubiquitous functionality, this technology enables the positioning of an object within a specic area. Ambient Assisted Living (AAL) is one of the many domains that benet from the IoT. It aims at assisting elderly people in their daily routines by providing new assistive services in smart homes for instance. RFIDs in a smart home come as a great help to an elderly person, for example, to nd an object that they misplaced. However, even with all its benets in simplifying our lives, it is unfortunately double-edged where the advantage that it brings to an object could in turn go against itself. Indeed to be able to help the older adults to locate an object, the system requires certain data in relation to the positioning of the object and its identication. As the passive RFID tag coverage is very small, once its presence is detected, it is dicult to hide it. The ability of this technology in localizing objects gives an opportunity to a third person to take an advantage of the system. In parallel with the persistent and constant need of privacy and secrecy by the users, the objective of this thesis consists of improving the privacy in localizing an object through a new protocol based on the latest version of the RFID second generation passive tag. The proposed protocol must be able to prevent an object from being identied and located by unauthorized parties or a malicious reader. The rst contribution of this work is the assessment of the RFID anti collision management. It is performed through the creation of an OMNET++ framework, modelled and built based on the latest RFID standard developed by GS1 and incorporated by ISO/IEC called Gen2V2 (RFID class 2 Generation 2 Version 2). It is a passive RFID tag that does not require any internal power sources to operate. It communicates using the UHF frequency. The Gen2V2 standard provides a list of cryptographical suites that can be used as a method to authenticate a tag and a reader. This new generation of tags is supported by an alliance of manufacturers called RAIN (RAdio frequency IdenticatioN) that promotes the adoption of the Gen2V2. The anti collision management overall performance is then compared with its theoretical value and four of its cryptographical suites namely PRESENT80, XOR, AES128 and cryptoGPS. Among the performances evaluated within the framework is the number of collisions and the duration required to interrogate a group of tags. Note that an addition of a localization functionality within the framework reveals that exchanged messages through wireless channel prior to the authentication can lead to a malicious localization of an object. To increase the localization privacy within AAL application, we propose therefore a second contribution which is a new localization method that is based on the current Gen2V2 standard exchanges by anonymizing the tag identity.

Certains extraits naturels sont très rares et onéreux. La tentation est alors forte pour les producteurs de matières premières ou intermédiaires d’avoir recours à des adultérations. Le mélange avec des extraits issus d’origines botaniques apparentées, d’origines géographiques différentes, l’ajout d’un composé synthétique présent dans l’extrait naturel ou d’un autre extrait végétal, l’utilisation de produits phytosanitaires réglementés, la mise en place de procédés d’extractions non standardisés, en sont quelques exemples. Ces différences de qualité sont de plus en plus difficilement décelables. Cette thèse a pour objet de mettre au point une méthodologie rapide, efficace et non ciblée. Une approche métabolomique en UHPLC-HRMS est développée pour identifier ces défauts ou pratiques frauduleuses pour les absolues destinées au secteur arômes et parfums. Cette mise en évidence est réalisée par la détection de métabolites marqueurs. Les absolues présentent un défi particulier : entre 50 et 95 % de l’extrait peut être constitué de composés non volatils, rarement décrits dans la littérature. La recherche d’authenticité de ces extraits est alors plus complexe que dans le cas d’un extrait volatil tel qu’une huile essentielle, dont la composition peut être plus facilement déterminée par des techniques analytiques éprouvées et l’utilisation de bases de données. Deux plantes emblématiques de la parfumerie ont été étudiées : la violette (Viola odorata) et la rose (Rosa damascena et Rosa centifolia). Des marqueurs d’origine géographique ont été identifiés dans le cas de la violette, et des marqueurs d’origine botanique dans le cas de la rose. / Some natural extracts are very scarce and expensive. The temptation is therefore very high for producers or brokers to resort to adulterations. Mixing of extracts from related botanical origins, from different geographical origins, addition of synthetic compounds with natural occurrence in the extract, or addition of another vegetal extract, use of phytosanitary products, non-standardized extraction processes, are some examples. The quality differences are more and more difficult to detect. The objective of this PhD study was to develop a fast, efficient and non-targeted methodology. Metabolomics approach in UHPLC-HRMS was developped to identify defects or fraudulent practices in absolutes used in flavour and fragrances. These identifications are realized by the detection of chemical markers. Absolutes are a great challenge: between 50 and 95 % of the extracts consist of non-volatile compounds; moreover these products are seldom described in literature. The quest for validation for authenticity is then much more complex than in cases of volatile extracts such as essential oils, whose composition can be more easily determined by robust analytical instruments and numerous databases. Two symbolic plants used in perfumery were studied: viola (Viola odorata) and rose (Rosa damascena and Rosa centifolia). Markers of French origin were identified for viola, and markers of R. centifolia were identified for rose. Their characterizations were nevertheless the fundamental limit for this technique being at trace level in the extract. This work demonstrated the performance and limitation of the non-targeted metabolomics approach on absolutes, which are specialties of perfumery.

Les questions d'anonymat surgissent dans de nombreux contextes et tout particulièrement dans celui des transactions électroniques. Il est souvent souhaitable de protéger l'identité des participants afin d'éviter la constitution de profils de consommateurs ou de bases de données de renseignements commerciaux. De nombreuses solutions cryptographiques ont été apportées afin de renforcer la confiance des utilisateurs dans ces applications. Une nouvelle approche dans l'élaboration de mécanismes d'anonymat sûrs et performants s'appuie sur des applications bilinéaires (couplages de Weil et de Tate sur les courbes elliptiques). Dans cette thèse nous présentons tout d'abord un état de l'art des différentes signatures utilisées pour l'anonymat en cryptographie, en particulier les signatures de groupe, les signa- tures aveugles et les signatures d'anneau. Dans ce contexte nous décrivons un nouveau protocole d'authentification et montrons comment il peut être converti en signature d'anneau. Notre étude porte ensuite sur les signatures aveugles à anonymat révocable. Il s'agit de signatures aveugles dont l'anonymat et l'intraçabilité peuvent être révoqués par une autorité. Nous proposons le pre- mier véritable modèle de sécurité pour ces signatures, ainsi qu'une nouvelle construction basée sur les couplages dont nous prouvons la sécurité dans ce modèle. Nos derniers travaux portent sur les systèmes de multi-coupons et de monnaie électronique. L'utilisation des couplages nous permet d'introduire de nouvelles propriétés destinées à faciliter leur usage. Pour chacun de ces systèmes nous proposons un modèle de sécurité, puis décrivons un schéma dont nous prouvons la sécurité dans ce modèle.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La cryptographie visuelle consiste à partager entre plusieurs « Shadow Images » (SIs) un secret qui ne se révèlera à l'oeil de l'observateur qu'à leur superposition. Depuis les travaux de Naor et Shamir, ce procédé cryptographique a été étendu à Des schémas numériques variés, adaptés à diverses problématiques. En revanche, les travaux concernant son implémentation physique sont peu nombreux à ce jour. Cette thèse est consacrée à l'implémentation de la cryptographie visuelle sur des SIs imprimés en demi-tons en vue de l'authentification de documents. Le SI associé au document peut être imprimé sur support opaque ou transparent, les autres SIs étant imprimés sur films transparents. Nous avons résolu la difficulté de leur superposition par une méthode de Fourier permettant le recalage de la structure quasi-périodique d'un SI. La précision de cette méthode nous a permis de développer un système optique de superposition par projection. On verra que les phénomènes physiques responsables du rendu visuel de SIs superposés sont propices à une protection contre la copie illicite du SI associé à un document. La complexité de ces phénomènes et leur dépendance au type d'impression imposent une modélisation physique pour obtenir un rendu précis. Cette approche nous a conduit à considérer la problématique de la reproduction des couleurs et à développer des modèles spectraux adaptés à la superposition de supports imprimés non diffusants et/ou diffusants, en réflexion et en transmission. La précision de ces modèles prédictifs est tout à fait satisfaisante au regard de celle habituellement obtenue dans le domaine de la reproduction des couleurs. Cela nous a permis d'introduire une approche originale de la cryptographie visuelle par ajustement de couleur (color matching) : une même couleur, à une tolérance près basée sur la vision humaine, est générée par différents demi-tons imprimés sur les supports à superposer. La couleur du message peut ainsi constituer un secret partagé entre les SIs de la même façon que l'est le contenu du message. Chaque SI pris individuellement ne laisse fuir aucune information sur la couleur du message, qui ne sera révélée qu'à leur superposition. Cela peut permettre de prévenir une attaque par falsification du SI associé au document (cheating attack ). De plus, le rendu des couleurs étant très dépendant du système d'impression utilisé, une reproduction fidèle à partir d'un système d'impression différent est difficile. La difficulté peut être encore accrue par l'utilisation de caractéristiques d'impression non standard / In this thesis, we will focus on the physical implementation of visual cryptography, which consists in sharing a secret message between several unmeaning images, so-called shadow images, at least one of them being printed. By the principle of the method, no information leaks about the message until the images are properly stacked together. As the alignment of the shadow images hampers the deployment of the visual cryptography in practice, we develop a dedicated image registration method. In contrast with existing methods, ours is not intrusive. We make use of the particular shape of the elementary constituents of the shadow images, the shares, to extract in the Fourier domain the main parameters of the geometrical transformations occurring between the superposed images. We prove that this method allows subpixel accuracy in shadow images registration. We benefit from such ability by implementing visual cryptography in an image projection configuration : the digital shadow image is projected onto the printed one. In this way, the registration is performed automatically by using a digital camera (the resulting superposition being observable by the eye). For the purpose of authentication, one has to deal with specific attacks: the shadow image attached to a given document could be tampered with or copied. In order to prevent such attacks, we have increased the di_culty to reproduce the shadow image by considering color. This approach requires a complete management of colors. Thanks to recent advances in color reproduction, we are able to predict the reflectance and transmittance spectra of supports printed in color. In this thesis, we develop new spectral prediction models namely for piles of printed transparencies as well as for transparencies stacked onto papers, all printed in color. Thus, we are able to predict the color of each share in a shadow image to be printed and to achieve color matching i.e. we are able to reach a color by various combinations of superposed colors. Such a prediction allowed us to introduce a new approach in visual cryptography: color matching when revealing the secret message to be shared into two (or more) shadow images, in order to authenticate the shadow images provider. As the prediction models are sensitive to the calibration of the printing system (printer, inks, supports, halftoning and geometry measurement conditions), the use of special materials will increase the di_culty to generate visually acceptable fake pairs of shadow images

L'objectif est de développer un guillochage de photographie inspiré de l'holographie numérique en ligne, capable d'encoder la signature issue d'un hachage robuste de l'image (méthode de Mihçak et Venkatesan). Une telle combinaison peut permettre l'authentification de l'image guillochée dans le domaine numérique, le cas échéant après impression. Cette approche contraint le hachage à être robuste au guillochage. La signature est codée en un nuage de formes que l'on fait virtuellement diffracter pour former la marque à insérer (guilloches dites de Fresnel) dans l'image originale. Image dense, cette marque est insérée de façon peu, voire non visible afin de ne pas gêner la perception du contenu de la photographie mais de façon à pouvoir ultérieurement lire la signature encodée en vue de la comparer à la signature de la photographie à vérifier. L'impression-lecture rend la tâche plus difficile. Le guillochage de Fresnel et l'authentification associée sont testés sur une banque (réduite) d'images / This work aims to develop a new type of guilloché pattern to be inserted in a photograph (guillochage), inspired from in-line digital holography and able to encode an image robust hash value (méthode de Mihçak et Venkatesan). Such a combination can allow the authentication of the image including the guilloché pattern in the digital domain and possibly in the print domain. This approach constraints image hashing to be robust to guillochage. The hash value is encoded as a cloud of shapes that virtually produces a diffraction”pattern to be inserted as a mark (named “guilloches de Fresnel“) in the original image. The image insertion results from a trade off : the high-density mark should be quite or even not visible in order to avoid any disturbance in the perception of the image content but detectable in order to be able to compare the decoded hash to the hash of the current photograph. Print and scan makes the task harder. Both the Fresnel guillochage and the associated authentication are tested on a (reduced) image database

Un réseau de capteurs sans fil (RCSF) est constitué d’un grand nombre de nœuds capteurs autonomes qui collaborent ensemble pour la surveillance d’une zone, d’une machine, d’une personne etc.. Dans certaines applications,les données critiques doivent être protégées contre toute utilisation frauduleuse et être accessibles en temps réel. Le besoin d’apporter une solution de sécurité fiable et adaptée paraît donc essentiel. Les solutions de sécurité utilisées dans les réseaux traditionnels ne sont pas directement applicables dans les RCSFs, car développer des primitives de sécurité en utilisant de faibles ressources devient un véritable défi. Dans cette thèse, nous proposons des solutions nouvelles peu gourmandes en ressources qui tiennent compte des faibles capacités de défense d’un réseau autonome. Dans cette optique nous appliquons des mécanismes cryptographiques bas´es sur les fonctions de hachage et les courbes elliptiques. Un focus sur différents mécanismes de sécurité peu gourmands en ressources nous permet la mise en évidence des rapports de forces entre les RCSFs et leurs vulnérabilités. Notre première contribution vise `a améliorer la sécurité et les performances en termes d’´énergie sur des protocoles d’authentification existants tout en utilisant les mêmes mécanismes. Dans la deuxième contribution, on utilise le concept de probabilité de risque afin de déterminer la consommation énergétique dans différentes architectures de déploiement. Dans la troisième contribution nous présentons un nouveau mécanisme d’accélération de la multiplication scalaire sur les courbes elliptiques définies dans des corps finis premiers. Ce mécanisme bas´e sur l’opposé et l’ordre d’un point, réduit le nombre d’opérations de points dans un intervalle donné, et présente en plus l’avantage de pouvoir être combiné avec les techniques existantes. Enfin dans notre dernière contribution, nous nous sommes intéressés à l’accélération du calcul des points résultants du partitionnement du scalaire qui introduisent des coûts additionnels de calcul et de stockage mémoire. Nous comparons différentes formules de points existantes en mettant en évidence leur efficacité. / A Wireless Sensor Network (WSN) consists of a large number of sensor nodes which collaborate so as tomonitor environnement. For various WSNs’ applications, the collected data should be protected by preventingunauthorized users from gaining the information. The need to find a reliable and adaptive security solution isvery important. Most current standard security protocols designed for traditional networks cannot be applieddirectly in WSN. For this reason, providing a variety of security functions with limited resources is a realchallenge. Our research work seeks to find secure efficient solutions that take into account the rather weakdefense of an autonomous network. In this way, we apply lightweight cryptography mechanisms based on hashfunction and elliptic curves. A focus on different security mechanisms and lightweight security algorithms canhighlight the strength ratio between WSNs and their vulnerabilities. Our first contribution is on a secure energyefficient solution, it uses the same mechanism and aims to enhance the security weaknesses of existing solutions.The second contribution uses the concept of probability risk analysis to show to which level the proposedsolution justifies the better energy consumption for a given network architecture. In the third contribution, wepresent a new technique to accelerate scalar multiplication on elliptic curves cryptography over prime field forlight-weight embedded devices like sensor nodes. Our method reduces the computation of scalar multiplicationby an equivalent representation of points based on point order in a given interval and can also act as a supportfor most existing methods. Finally our last contribution presents a fast pre-computation algorithm in a parallelscalar multiplication to avoid the storage of pre-computation points which requires extra memory. We alsoprovide a comparison of different formulas so as to find out their efficiency.

Résumé indisponible. / Résumé indisponible.

Cette thèse est consacrée à la description et à l'étude de la sécurité de divers protocoles destinés à faire de l'authentification d'objets physiques à distance à base de comparaison de vecteurs binaires. L'objectif des protocoles proposés est de pouvoir réaliser une authentification en garantissant d'une part que les informations envoyées et reçues par le lecteur n'ont pas été manipulées par un adversaire extérieur et d'autre part sans révéler l'identité de l'objet testé à un tel adversaire, ou même, modulo certaines hypothèses raisonnables, aux composantes du système. Nous nous sommes fixés de plus comme objectif d'utiliser des méthodes de cryptographie sur courbe elliptique pour pouvoir profiter des bonnes propriétés de ces dernières, notamment une sécurité accrue par rapport à la taille des clefs utilisées. Nous présentons plusieurs protocoles atteignant l'objectif et établissons pour presque tous une preuve théorique de leur sécurité, grâce notamment à une nouvelle caractérisation d'une notion standard de sécurité. / This thesis is dedicated to the description of several bitrsitring comparison based remote object authentication protocols and the study of their theoretical security. The proposed protocols are designed to carry out the authentication of a given object while simultaneously guaranteeing that the information sent and received by the server cannot be tampered with by outside adversaries and that the identity of the tested object remains hidden from outside and (certain) inside adversaries. Finally it has been our objective to use elliptic curve cryptography, taking advantage of its useful properties, notably a better security level to key-size ratio. We present several protocols reaching these objectives, establishing for almost each protocol a theoretical proof of security using a new characterization of a standard security notion.