Cryptanalyse des algorithmes de type Even-Mansour

par Chrysanthi Mavromati

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Antoine Joux.

Soutenue le 24-01-2017

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire de Mathématiques de Versailles (laboratoire) , Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire de Mathématiques de Versailles / LMV (laboratoire) .

Le président du jury était Louis Goubin.

Le jury était composé de Antoine Joux, Pierre Alain Fouque, Henri Gilbert, Pascal Paillier.

Les rapporteurs étaient Anne Canteaut, David Naccache.


  • Résumé

    Les algorithmes cryptographiques actuels se répartissent en deux grandes familles : les algorithmes symétriques et les algorithmes asymétriques. En 1991, S. Even et Y. Mansour ont proposé une construction simple d'un algorithme de chiffrement par blocs en utilisant une permutation aléatoire. Récemment, surtout pour répondre aux nouveaux enjeux de la cryptographie à bas coût, plusieurs algorithmes ont été proposés dont la construction est basée sur le schéma Even-Mansour. Les travaux réalisés dans cette thèse ont pour objet l'analyse de ce type d'algorithmes. À cette fin, nous proposons une nouvelle attaque générique sur le schéma Even-Mansour. Ensuite, afin de montrer l'importance particulière du modèle multi-utilisateurs, nous appliquons cette attaque générique dans ce modèle. Ces deux attaques sur Even-Mansour introduisent deux nouvelles idées algorithmiques : les chaînes parallèles et la construction d'un graphe qui illustre les liens entre les clés des utilisateurs du modèle multi-utilisateurs. Finalement, basés sur ces idées, nous proposons des attaques sur les algorithmes de chiffrement par blocs DESX et PRINCE et sur le code d'authentification de message Chaskey.

  • Titre traduit

    Cryptanalysis of Even-Mansour type algorithms


  • Résumé

    Current cryptographic algorithms are divided into two families: secret-key algorithms (or symmetric algorithms) and public-key algorithms. Secret-key cryptography is characterized by the sharing of the same key K used by both legitimate users of the cryptosystem. Bloc ciphers are one of the main primitives of symmetric cryptography. In 1991, S. Even and Y. Mansour proposed a minimal construction of a bloc cipher which uses a random permutation. Recently, in the context of lightweight cryptography, many algorithms based on the Even-Mansour scheme have been proposed. In this thesis, we focus on the analysis of this type of algorithms. To this purpose, we propose a generic attack on the Even-Mansour scheme. To show the particular importance of the multi-user model, we adapt our attack to this context. With these attacks, we introduce two new algorithmic ideas: the parallel chains and the construction of graph which represents the relations between the keys of the users of the multi-user model. Finally, we use these ideas and we present attacks on the bloc ciphers DESX and PRINCE and on the message authentication code (MAC) Chaskey.


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