Offre de thèse
Design et cryptanalyses de schémas de cryptographie symétrique
Date limite de candidature
10-05-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
MINIER Marine
Encadrement
Le doctorant sera encadré intégralement par Marine Minier.
Type de contrat
école doctorale
équipe
CARAMBAcontexte
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.spécialité
Informatiquelaboratoire
LORIA - Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications
Mots clés
Cryptographie symétrique , Chiffrement par bloc, Attaque
Détail de l'offre
1.1 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.
1.2 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.
Keywords
: symmetric key cryptography, block ciphers, cryptanalysis
Subject details
2.1 Context This PhD research project lies in cryptography, which is the science developing algorithms to protect information and communications from malicious attackers. The objective is to focus on the design and cryptanalysis of symmetric key encryption algorithms and to propose various solutions for efficient and secure encryption. In the domain of cryptography, a particular attention must be taken when looking at classical attacks against block ciphers such as linear [Mat93] or differential cryptanalysis [BS90]. Those initial cryptanalyses have many possible extension and the aim of this PhD is to analyze some ciphers regarding those attacks. A particular attention will be taken when looking at differential-linear cryptanalysis [HDE24, BGG+23b, BGG+23c] with the very recent results cited here. The differential-linear cryptanalysis is an old tool dating from 1994 [LH94] but has been recently reconsidered with the introduction of a dedicated table [BODKW19] and the advance in the domain of Boomerang attacks. 2.2 Subject details The aim of this PhD research project is to build new attacks on block ciphers, stream ciphers or hash functions starting with studying linear and differential cryptanalysis. Then, a particular attention will be taken at differential-linear attacks or more generally at statistical or composite attacks. We will, after having fully understand the methods and the models (MILP, SAT or CP), develop models dedicated to other block ciphers or integrate the new models into a dedicated tool such as TAGADA [LDLS21, DDG+23] CLAASP [BGG+23a] or another tool.
Profil du candidat
Le candidat doit être titulaire d'un master 2 (ou équivalent) en informatique ou en mathématiques et avoir au moins des connaissances de base en cryptologie à clé symétrique. De bonnes compétences en programmation sont requises et des compétences en C, Java ou Python/SageMath sont un plus. De bonnes compétences rédactionnelles et de communication sont requises, ainsi que la capacité de travailler de manière indépendante ainsi qu'en équipe.
Un bon niveau d'anglais est obligatoire.
Candidate profile
The applicant should have a master degree (or equivalent) in Computer Science or Mathematics and at least basic knowledge in symmetric key cryptology. Good programming skills are required, and skills in C, Java or Python/SageMath are a plus. Good writing and communication skills are requested, together with the ability to work independently as well as in a team.
A good English level is mandatory.
Référence biblio
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. Springer, 1993.