Description du sujet de thèse

Contexte
Ce projet de recherche de doctorat porte sur la cryptographie, qui est la science développant des algorithmes pour protéger les informations et les communications contre des attaquants malveillants. L’objectif est de se concentrer sur la conception et la cryptanalyse d’algorithmes de chiffrement à clé symétrique et de proposer
diverses solutions pour un chiffrement efficace et sécurisé.
Dans le domaine de la cryptographie, une attention particulière doit être portée aux attaques classiques sur les chiffrements par blocs telles que la cryptanalyse linéaire [Mat93] ou la cryptanalyse différentielle [BS90] .
Ces premières cryptanalyses ont de nombreuses extensions possibles et le but de cette thèse est d’analyser certains chiffrements concernant ces attaques. Une attention particulière sera portée à l’examen de la cryptanalyse différentielle-linéaire [HDE24, BGG+23b, BGG+23c] avec les résultats très récents cités ici. La cryptanalyse différentielle-linéaire est un outil ancien datant de 1994 [LH94] mais a été récemment reconsidéré avec l’introduction d’une table dédiée [BODKW19] et l’avancée dans le domaine des attaques Boomerang.

Détails du sujet
L’objectif de ce projet de recherche doctoral est de construire de nouvelles attaques sur les chiffrements par blocs, les chiffrements à flot ou les fonctions de hachage en commençant par l’étude de la cryptanalyse linéaire et différentielle. Ensuite, une attention particulière sera portée aux attaques différentielles-linéaires ou plus généralement aux attaques statistiques ou composites. Nous allons, après avoir bien compris les méthodes et les modèles (MILP, SAT ou CP), développer des modèles dédiés à d’autres chiffrements par blocs ou intégrer les nouveaux modèles dans un outil dédié tel que TAGADA [LDLS21, DDG+23] CLAASP [BGG+23a] ou un
autre outil.

Références
[BGG+23a] Emanuele Bellini, David Gérault, Juan Grados, Yun Ju Huang, Mohamed Rachidi, Sharwan K. Tiwari, and Rusydi H. Makarim. CLAASP : a cryptographic library for the automated analysis of symmetric primitives. IACR Cryptol. ePrint Arch., page 622, 2023.

[BGG+23b] Emanuele Bellini, David Gérault, Juan Grados, Rusydi H. Makarim, and Thomas Peyrin. Boosting differential-linear cryptanalysis of chacha7 with MILP. IACR Trans. Symmetric Cryptol. 2023(2) :189–223, 2023.

[BGG+23c] Emanuele Bellini, David Gérault, Juan Grados, Rusydi H. Makarim, and Thomas Peyrin. Fully automated differential-linear attacks against ARX ciphers. IACR Cryptol. ePrint Arch., page 181, 2023.

[BODKW19] Achiya Bar-On, Orr Dunkelman, Nathan Keller, and Ariel Weizman. Dlct : a new tool for differential-linear cryptanalysis. In Advances in Cryptology–EUROCRYPT 2019 : 38th Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Darmstadt, Germany, May 19–23, 2019, Proceedings, Part I 38, pages 313–342. Springer, 2019.

[BS90] Eli Biham and Adi Shamir. Differential cryptanalysis of des-like cryptosystems. In Alfred Menezes and Scott A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO ’90, 10th Annual International Cryptology Conference, Santa Barbara, California, USA, August 11-15, 1990, Proceedings, volume 537 of Lecture Notes in Computer Science, pages 2–21. Springer, 1990.

[DDG+23] François Delobel, Patrick Derbez, Arthur Gontier, Loïc Rouquette, and Christine Solnon. A cp-based automatic tool for instantiating truncated differential characteristics. In Anupam Chattopadhyay, Shivam Bhasin, Stjepan Picek, and Chester Rebeiro, editors, Progress in Cryptology - INDOCRYPT 2023 - 24th International Conference on Cryptology in India, Goa, India, December
10-13, 2023, Proceedings, Part I, volume 14459 of Lecture Notes in Computer Science, pages 247–268. Springer, 2023.

[HDE24] Hosein Hadipour, Patrick Derbez, and Maria Eichlseder. Revisiting differential-linear attacks via a boomerang perspective with application to aes, ascon, clefia, skinny, present, knot, twine, warp, lblock, simeck, and serpent. Cryptology ePrint Archive, Paper 2024/255, 2024. https://eprint.iacr.org/2024/255.

[LDLS21] Luc Libralesso, François Delobel, Pascal Lafourcade, and Christine Solnon. Automatic generation of declarative models for differential cryptanalysis. In Laurent D. Michel, editor, 27th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, CP 2021, Montpellier, France (Virtual Conference), October 25-29, 2021, volume 210 of LIPIcs, pages 40 :1–40 :18. Schloss Dagstuhl - Leibniz-Zentrum für Informatik, 2021.

[LH94] Susan K Langford and Martin E Hellman. Differential-linear cryptanalysis. In Advances in Cryptology— CRYPTO’94 : 14th Annual International Cryptology Conference Santa Barbara, California, USA August 21–25, 1994 Proceedings 14, pages 17–25. Springer, 1994.

[Mat93] Mitsuru Matsui. Linear cryptanalysis method for DES cipher. In Tor Helleseth, editor, Advances in Cryptology - EUROCRYPT ’93, Workshop on the Theory and Application of of Cryptographic Techniques, Lofthus, Norway, May 23-27, 1993, Proceedings, volume 765 of Lecture Notes in Computer Science, pages 386–397. Spring

Contexte de travail

La thèse se déroulera sur 3 ans au Laboratoire Lorrain d’Informatique (LORIA) à Nancy (France) et sera rémunérée 2 135 € brut mensuel.
Spécialité : Informatique
Lab : LORIA - Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications, Nancy, France
Equipe/Team : CARAMBA (https://caramba.loria.fr/), LORIA, Nancy, France
Mots clés : Cryptographie symétrique · Chiffrement par bloc · Attaque

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.