CIFRE - Utilisation d’algorithmes quantiques pour améliorer les attaques par canaux auxiliaires[...]

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Les attaques par canaux auxiliaires (Side-Channel Attacks, SCA) et les attaques par fautes sont des techniques puissantes qui exploitent des fuites physiques ou des erreurs induites afin d’extraire des informations secrètes des implémentations cryptographiques. Traditionnellement, ces attaques ciblent des valeurs intermédiaires de taille limitée, telles que des octets ou des mots, en raison de la complexité computationnelle liée à l’analyse de jeux de données plus volumineux sur des ordinateurs classiques. Avec l’avènement de l’informatique quantique, les adversaires pourraient bénéficier de ressources de calcul considérablement accrues, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles stratégies d’attaque.

Objectifs de la recherche

• Étudier comment les capacités de l’informatique quantique peuvent être exploitées pour réaliser des attaques par canaux auxiliaires et par fautes sur des algorithmes cryptographiques.
• Explorer la faisabilité et l’impact d’attaquer des valeurs intermédiaires plus larges, au-delà des tailles traditionnelles d’octets ou de mots, grâce à des adversaires quantiques.
• Développer des modèles et des cadres expérimentaux simulant des attaquants quantiques dans des scénarios d’attaques par canaux auxiliaires et par fautes.
• Évaluer les implications des attaques assistées par ordinateur quantique sur la sécurité des implémentations cryptographiques actuelles.

Revue de la littérature

Une revue approfondie de la littérature existante sera menée, en se concentrant sur :

• Les méthodologies classiques d’attaques par canaux auxiliaires et par fautes ainsi que leurs limites computationnelles.
• Les fondamentaux de l’informatique quantique et les algorithmes quantiques pertinents pour la cryptanalyse.
• Les recherches antérieures sur la cryptanalyse assistée par quantique et les attaques par canaux auxiliaires quantiques.
• Les modèles d’adversaires dotés de capacités quantiques et leur impact sur la sécurité cryptographique.

Méthodologie

La recherche sera structurée en plusieurs phases :

• Phase 1 : Modélisation théorique – élaboration de modèles formels d’attaques par canaux auxiliaires et par fautes intégrant les ressources computationnelles quantiques.
• Phase 2 : Développement d’algorithmes – conception et implémentation d’algorithmes quantiques ou hybrides quantique‑classique pour traiter des valeurs intermédiaires plus larges dans des scénarios d’attaque, ainsi que proposition de nouveaux scénarios.
• Phase 3 : Simulation et expérimentation – utilisation de simulateurs quantiques ou de matériel quantique disponible pour valider les modèles d’attaque et les algorithmes proposés.
• Phase 4 : Analyse de sécurité – évaluation de l’efficacité et de la faisabilité des attaques quantiques améliorées, ainsi que de leur impact sur la sécurité cryptographique. Proposition de contre‑mesures innovantes face à ces nouvelles menaces.

Contributions attendues

Cette recherche vise à apporter une contribution significative dans les domaines de la cryptographie et de l’informatique quantique en :

• Fournissant de nouvelles perspectives sur les capacités des adversaires quantiques dans le contexte des attaques par canaux auxiliaires et par fautes.
• Élargissant le champ des modèles d’attaque pour prendre en compte des valeurs intermédiaires plus larges rendues possibles par le calcul quantique et en proposant de nouvelles menaces.
• Proposant des lignes directrices pour la conception d’implémentations cryptographiques résilientes face aux attaques physiques assistées par quantique.

Profil du candidat

Pour mener à bien cette recherche, le candidat devra posséder :

Formation Académique

• Un diplôme de master