Thèse "Signatures Avancées Post-Quantiques" F/H

votre rôle

Votre rôle est d’effectuer un travail de thèse portant sur la conception de signatures avancées post-quantiques.

Contexte global et problématique du sujet.

L’authentification dans le monde numérique nécessite des mécanismes de signatures électroniques qui ont fait leurs preuves sur les plans de l’efficacité et de la sécurité mais qui sont souvent critiqués pour leurs atteintes au respect de la vie privée. En effet, une signature révèle souvent plus d’information que nécessaire et permet de tracer son détenteur dans chacun de ses usages.

Ces problématiques ont conduit au développement de signatures avancées (SA), intégrant notamment la protection de la vie privée dès leur conception. Ces mécanismes sont aujourd’hui standardisés et déployés dans des milliards de composants informatiques. En parallèle, des fonctionnalités, telles que la capacité à agréger les signatures de manière compacte, s’avèrent particulièrement intéressantes dans certains contextes.

Malheureusement, tous ces mécanismes sont vulnérables aux ordinateurs quantiques et nécessitent donc le développement d’alternatives dites « post-quantiques ». Dans ce domaine, des travaux récents, notamment menés par Orange, ont permis de montrer qu’il était possible de développer des systèmes aux performances relativement bonnes mais certains verrous restent à lever.

Objectif scientifique – résultats et verrous à lever.

L’objectif de la thèse sera de lever tout ou partie des verrous suivants :

• Amélioration des SA dans les réseaux euclidiens. Les progrès réalisés dans le domaine des SA post-quantiques restent encore insuffisants pour un déploiement industriel. Le premier objectif sera d’étudier les constructions les plus récentes et de les améliorer, que ce soit au regard de leur complexité ou par l’ajout de nouvelles fonctionnalités.
• Construction de Mécanismes à base de SNARKs. Les SA sont pénalisés par le recours intensif aux preuves dites zero-knowledge (ZK) dont la complexité est encore très importante et semble atteindre un plancher. Un deuxième objectif sera d’investiguer une approche alternative à base de preuves ZK succinctes (SNARKs) dont des travaux récents laissent entrevoir un grand potentiel.
• Constructions de Mécanismes compatibles avec les standards. Le déploiement à venir des standards post-quantiques va nécessiter des solutions capables de s’interfacer avec eux. La principale difficulté de cet objectif est que les standards ne sont pas conçus pour fonctionner avec les preuves ZK et nécessitent donc d’adapter ces dernières à leurs spécificités.
• Construction sans réseaux euclidiens. Si les réseaux euclidiens ont prouvé leur intérêt pour la cryptographie post-quantique, ils présentent certaines limitations intrinsèques qui sont autant d’obstacles dans la conception de SA. Un dernier objectif sera de proposer des solutions basées sur des mécanismes symétriques, notamment en suivant les approches dites « MPC-in-the-head » qui ont déjà démontré leur capacité dans ce contexte.