La démocratisation des ordinateurs, des téléphones portables et surtout de l'Internet a considérablement révolutionné le monde de la communication. Les besoins en matière de cryptographie sont donc plus nombreux et la nécessité de vérifier la sûreté des algorithmes de chiffrement est vitale. Cette thèse s'intéresse à l'étude d'une nouvelle cryptanalyse, appelée cryptanalyse logique, qui repose sur l'utilisation de la logique propositionnelle - à travers le problème de satisfaisabilité - pour exprimer et résoudre des problèmes cryptographiques. Plus particulièrement, les travaux présentés ici portent sur une certaine catégorie de chiffrements utilisés dans les protocoles d'authentification et d'intégrité de données qu'on appelle fonctions de hachage cryptographiques. Un premier point concerne l'aspect modélisation d'un problème cryptographique en un problème de satisfaisabilité et sa simplification logique. Sont ensuite présentées plusieurs façons pour utiliser cette modélisation fine, dont un raisonnement probabiliste sur les données du problème qui permet, entres autres, d'améliorer les deux principaux points d'une attaque par cryptanalyse logique, à savoir la modélisation et la résolution. Un second point traite des attaques menées en pratique. Dans ce cadre, la recherche de pré-Image pour les fonctions de hachage les plus couramment utilisées mènent à repousser les limites de la résistance de ces fonctions à la cryptanalyse logique. À cela s'ajoute plusieurs attaques pour la recherche de collisions dans le cadre de la logique propositionnelle. / Democratization of increasingly high-Performance digital technologies and especially the Internet has considerably changed the world of communication. Consequently, needs in cryptography are more and more numerous and the necessity of verifying the security of cipher algorithms is essential.This thesis deals with a new cryptanalysis, called logical cryptanalysis, which is based on the use of logical formalism to express and solve cryptographic problems. More precisely, works presented here focuses on a particular category of ciphers, called cryptographic hash functions, used in authentication and data integrity protocols.Logical cryptanalysis is a specific algebraic cryptanalysis where the expression of the cryptographic problem is done through the satisfiabilty problem, fluently called sat problem. It consists in a combinatorial problem of decision which is central in complexity theory. In the past years, works led by the scientific community have allowed to develop efficient solvers for industrial and academical problems.Works presented in this thesis are the fruit of an exploration between satisfiability and cryptanalysis, and have enabled to display new results and innovative methods to weaken cryptographic functions.The first contribution is the modeling of a cryptographic problem as a sat problem. For this, we present some rules that lead to describe easily basic operations involved in cipher algorithms. Then, a section is dedicated to logical reasoning in order to simplify the produced sat formulas and show how satisfiability can help to enrich a knowledge on a studied problem. Furthermore, we also present many points of view to use our smooth modeling to apply a probabilistic reasoning on all the data associated with the generated sat formulas. This has then allowed to improve both the modeling and the solving of the problem and underlined a weakness about the use of round constants.Second, a section is devoted to practical attacks. Within this framework, we tackled preimages of the most popular cryptographic hash functions. Moreover, the collision problem is also approached in different ways, and particularly, the one-Bloc collision attack of Stevens on MD5 was translated within a logical context. It's interesting to remark that in both cases, logical cryptanalysis takes a new look on the considered problems.

Etablir un canal garantissant l'authentification de façon efficace requiert l'utilisation de nombreux outils cryptographiques. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à la sécurité de plusieurs d'entre eux, présents à différentes étapes dans le protocole de mise en place du canal. Dans un premier temps, nous abordons l'analyse de deux protocoles qui, mis bout à bout, assurent la mise en place d'un canal authentifié, confidentiel et intègre : un algorithme d'échange de clefs authentifié et un algorithme de chiffrement authentifié. Le premier algorithme permet de générer des clefs en alliant plusieurs moyens d'authentification (biométrie, mot de passe, carte à puce). Le second est un algorithme normalisé appelé CCM. Dans un second temps, nous nous intéressons plus particulièrement à la phase d'extraction de clefs, étape charnière entre l'échange de clefs et son utilisation pour établir un canal sécurisé. Nous présentons une méthode simple pour extraire une clef symétrique d'un élément Diffie-Hellman, puis nous analysons l'utilisation d'HMAC comme fonction d'extraction de clefs. Dans un troisième temps, nous concentrons notre attention sur les fonctions de hachage, très utilisées à plusieurs niveaux du protocole. Plus précisément, nous analysons la sécurité d'un mode opératoire basé sur un algorithme de chiffrement par bloc dont on fixe la clef, puis, nous examinons des modes opératoires qui cherchent à garantir une sécurité en seconde préimage optimale.

Ce mémoire est une synthèse de nos travaux de recherche menés au sein des laboratoires d'Orange Labs (anciennement France Télécom R&D) pour répondre à une problématique identifiée par ledit opérateur et concernant les flux d'échanges en mode pair-à-pair (P2P). Communément assimilé à un échange de fichiers, le P2P a de nombreuses applications. Il correspond à une évolution du monde du logiciel, des réseaux et des équipements. Au-delà du partage, nous sommes confrontés à une puissance disponible de façon distribuée (en termes de CPU, bande passante, stockage, etc.). La montée en puissance du P2P exige de nouveaux systèmes pouvant satisfaire les besoins des usagers, mais aussi ceux des fournisseurs d'accès à Internet (FAI) et autres opérateurs de réseaux. Les premiers cherchent en permanence une bonne qualité de service (QoS) bien perceptible. Les seconds aspirent à l'optimisation de l'usage des ressources du réseau (notamment la bande-passante) et à la réduction des différents coûts d'opération et de maintenance (dont ceux découlant de leurs accords économiques inter-opérateurs). D'où l'intérêt de nos travaux de recherche qui visent à sensibiliser un réseau P2P au réseau IP sous-jacent, afin d'aboutir à un système de routage P2P efficace, en phase avec les politiques des réseaux d'infrastructures sous-jacents. Ces travaux se focalisent sur les systèmes P2P utilisant des tables de hachage distribuées (DHT), après les avoir étudiées et analysées. Ce mémoire commence par une analyse des principaux protocoles de découverte de ressources dynamiques dans les différentes architectures de réseaux P2P. Les exigences requises pour un routage P2P efficace sont par la suite établies. Il s'en suit une présentation des techniques de génération de l'information de proximité sous-jacente, ainsi que des techniques et principaux systèmes d'exploitation de cette information. Nos travaux de recherche ont abouti à la définition, la conception, la spécification et l'analyse individuelle et comparative de deux systèmes : CAP (Context-Aware P2P system) et NETPOPPS (NETwork Provider Oriented P2P System). Le premier système est sensible au contexte et introduit une sémantique dans les identifiants des pairs et des objets. Le second système est orienté opérateur de réseau, et adapte les flux P2P à la topologie sous-jacente et aux politiques de l'opérateur, tout en simplifiant la gestion des différents identifiants.