A cryptographic protocol is a structured exchange of messages protected by means of cryptographic algorithms. Computer security in general relies heavily on these protocols and algorithms; in turn, these rely absolutely on smaller components called primitives. As technology advances, computers have reached a cost and a degree of miniaturisation conducive to their proliferation throughout society in the form of software-controlled network-enabled things. As these things find their way into environments where security is critical, their protection ultimately relies on primitives; if a primitive fails, all security solutions (protocols, policies, etc.) that are built on top of it are likely to offer no security at all. Lightweight symmetric-key primitives, in particular, will play a critical role.The security of protocols is frequently verified using formal and automated methods. Concerning algorithms and public-key primitives, formal proofs are often used, although they are somewhat error prone and current efforts aim to automate them. On the other hand, symmetric-key primitives are still currently analysed in a rather ad-hoc manner. Since their security is only guaranteed by the test-of-time, they traditionally have a built-in security margin. Despite being paramount to the security of embedded devices, lightweight primitives appear to have a smaller security margin and researchers would greatly benefit from automated tools in order to strengthen tests-of-time.In their seminal work back in 2000, Massacci and Marraro proposed to formulate primitives in propositional logic and to use SAT solvers to automatically verify their properties. At that time, SAT solvers were quite different from what they have become today; the continuous improvement of their performance makes them an even better choice for a verification back-end. The performance of SAT solvers improved so much that starting around 2006, some cryptanalysts started to use them, but mostly in order to speedup their attacks. This thesis introduces the framework CryptoSAT and shows its advantages for the purpose of verification. / La sécurité informatique repose en majeure partie sur des mécanismes cryptographiques, qui à leur tour dépendent de composants encore plus fondamentaux appelés primitives ;si une primitive échoue, toute la sécurité qui en dépend est vouée à l'échec. Les ordinateurs ont atteint un coût et un degré de miniaturisation propices à leur prolifération sous forme de systèmes embarqués (ou enfouis) qui offrent généralement peu de ressources calculatoires, notamment dans des environnements où la sécurité est primordiale. Leur sécurité repose donc lourdement sur les primitives dites à clé symétrique, puisque ce sont celles qui sont le mieux adaptées aux ressources limitées dont disposent les systèmes embarqués. Il n'est pas mathématiquement prouvé que les primitives à clé symétrique soient dépourvues de failles de sécurité, contrairement à tous les autres mécanismes cryptographiques :alors que la protection qu'offre la cryptographie peut, en général, être prouvée de façon formelle (dans un modèle limité) et parfois au moyen de méthodes automatisées qui laissent peu de place à l'erreur, la protection qu'offrent les primitives à clé symétrique n'est garantie que par “l'épreuve du temps”, c.-à-d. par la résistance (durable) de ces primitives face aux attaques conçues par la communauté des chercheurs en cryptologie. Pour compenser l'absence de garanties formelles, ces primitives sont traditionnellement pourvues d'une “marge de sécurité”, c.-à-d. de calculs supplémentaires, juste au cas où, dont le coût est difficile à justifier lorsque les ressources calculatoires sont rares.Afin de pallier à l'insuffisance de l'épreuve du temps et à la diminution des marges de sécurité, cette thèse revient sur les travaux de Massacci et Marraro qui, en 2000, avaient proposé de formuler les primitives en logique propositionnelle de sorte que leurs propriétés puissent être vérifiées automatiquement au moyen d'algorithmes SAT. A cette époque, les algorithmes SAT étaient très différents de ce qu'ils sont devenus aujourd'hui ;l'amélioration de leur performance, continuelle au fil des années, en fait un choix encore plus judicieux comme moteur de vérification. Dans le cadre de cette thèse, une méthode a été développée pour permettre à un cryptologue de facilement vérifier les propriétés d'une primitive à clé symétrique de façon formelle et automatique à l'aide d'algorithmes SAT, tout en lui permettant de faire abstraction de la logique propositionnelle. L'utilité de la méthode a ensuite été mise en évidence en obtenant des réponses formelles à des questions, posées dans la littérature en cryptanalyse, concernant des failles potentielles tant au niveau de la conception qu'au niveau de la mise en oeuvre de certaines primitives. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished
| Identifer | oai:union.ndltd.org:ulb.ac.be/oai:dipot.ulb.ac.be:2013/257908 |
| Date | 19 September 2017 |
| Creators | Lafitte, Frédéric |
| Contributors | Markowitch, Olivier, Van Heule, Dirk D., Roggeman, Yves, Pieprzyk, Josef, Borghys, Dirk D. |
| Publisher | Universite Libre de Bruxelles, Ecole Royale Militaire, Faculté polytechnique, Département de mathématique - Docteur en Sciences appliquées, Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Informatique, Bruxelles |
| Source Sets | Université libre de Bruxelles |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/openurl/vlink-dissertation |
| Format | No full-text files |
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