Thèse Année : 2024

Conception et analyse de chiffrements par blocs

Design and analysis of block ciphers

Résumé

Cryptography is used to secure communications in presence of adversaries. When two people want to communicate confidentially, they agree on an encryption scheme, and if this system is based on the sharing of a common secret (the key), this cipher is called a symmetric cipher. Symmetric cryptography is one of the oldest forms of cryptography, but it is still very much in vogue today, as it combines security and efficiency. The design and analysis of symmetric ciphers are therefore major problems and we propose contributions to this field in this thesis. Firstly, a new representation of the AES key schedule is proposed. AES is the most widely used symmetric cipher today, and it has been extensively studied by the scientific community for more than 20 years. The new properties we highlight enable us to improve not only some existing attacks against the AES, but also attacks against other ciphers, such as the lightweight ciphers MixFeed and ALE. Secondly, in this thesis we present a new technique to obtain good differentials and linear hulls in Simon and Simeck, two lightweight ciphers. These distinguishers enable us to propose attacks that improve the state-of-the-art in Simon and Simeck cryptanalysis. Finally, following on from the work performed in the LS-designs and in the cipher Spook, we propose a new linear layer that is as efficient as Spook's, but offers a higher level of security since its branch number is higher.
La cryptographie permet de sécuriser les communications en présence d'un adversaire. Lorsque deux personnes souhaitent communiquer de manière confidentielle, elles se mettent d'accord sur un système de chiffrement, et si ce dernier repose sur le partage d'un secret en commun (la clef), on parle de chiffrement symétrique. La cryptographie symétrique est l'une des plus anciennes formes de cryptographie mais reste néanmoins toujours d'actualité puisqu'elle permet d'allier sécurité et efficacité. La conception et l'analyse de chiffrements symétriques sont donc des problèmes importants pour lesquels nous proposons des contributions dans cette thèse. Premièrement, une nouvelle représentation du cadencement de clef de l'AES est proposée. L'AES est le chiffrement symétrique le plus utilisé de nos jours, il est vivement étudié par la communauté scientifique depuis plus de 20 ans, et les nouvelles propriétés que nous mettons en évidence permettent notamment d'améliorer certaines attaques existantes contre l'AES mais aussi contre d'autres chiffrements, tels que les chiffrements à bas coût MixFeed et ALE. Dans un second temps, nous présentons dans cette thèse un moyen de construire des différentielles et des chemins linéaires dans Simon et Simeck, deux algorithmes de chiffrement à bas coûts. Ces distingueurs nous permettent de proposer des attaques qui améliorent l'état de l'art concernant la cryptanalyse de Simon et Simeck. Enfin, dans la continuité des travaux effectués lors de la conception des chiffrements de type LS-designs et Spook, nous proposons une nouvelle couche linéaire qui est aussi efficace que celle de Spook, mais qui propose un plus haut niveau de sécurité puisque le branch number de celle ci est plus élevé.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04919327 , version 1 (29-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04919327 , version 1

Citer

Clara Pernot. Conception et analyse de chiffrements par blocs. Cryptography and Security [cs.CR]. Université Paris Cité, 2024. English. ⟨NNT : 2024UNIP7025⟩. ⟨tel-04919327⟩

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