Cryptanalyse assistée par attaques physiques pour les schémas basés sur les codes correcteurs d’erreurs // Physical-attack-assisted cryptanalysis for error-correcting code-based schemes

L’évaluation de la sécurité de la cryptographie post-quantique, sous l’angle des attaques physiques, a été particulièrement étudiée dans la littérature, notamment sur les standards ML-KEM, et ML-DSA, basés sur les réseaux euclidiens. De plus, en mars 2025, le schéma HQC, basé sur les codes correcteurs d’erreurs, a été standardisé comme mécanisme d’encapsulation de clé alternatif à ML-KEM. Récemment, les Soft-Analytical Side-Channel Attacks (SASCA) ont été utilisées sur une grande variété d’algorithmes, afin de combiner l’information liée aux variables intermédiaires pour remonter au secret, apportant une forme de « correction » à l’incertitude liée aux attaques profilées. SASCA repose sur des modèles probabilistes appelés « factor graphs », sur lesquels un algorithme de « belief propagation » est appliqué. Dans le cas des attaques sur cryptosystèmes post-quantiques, il est en théorie possible d’utiliser la structure mathématique sous-jacente pour traiter la sortie d’une attaque SASCA sous la forme d’une cryptanalyse. Cela a par exemple été montré sur ML-KEM. L’objectif de cette thèse est de construire une méthodologie et les outils nécessaires de cryptanalyse et de calcul de complexité résiduelle pour la cryptographie basée sur les codes correcteurs d’erreurs. Ces outils devront prendre en compte l’information (« hints ») issue d’une attaque physique. Un second pan de la thèse sera d’étudier l’impact que peut avoir ce type d’outil sur le design de contremesures.
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The security assessment of post-quantum cryptography, from the perspective of physical attacks, has been extensively studied in the literature, particularly with regard to the ML-KEM and ML-DSA standards, which are based on Euclidean lattices. Furthermore, in March 2025, the HQC scheme, based on error-correcting codes, was standardized as an alternative key encapsulation mechanism to ML-KEM. Recently, Soft-Analytical Side-Channel Attacks (SASCA) have been used on a wide variety of algorithms to combine information related to intermediate variables in order to trace back to the secret, providing a form of “correction” to the uncertainty associated with profiled attacks. SASCA is based on probabilistic models called “factor graphs,” to which a “belief propagation” algorithm is applied. In the case of attacks on post-quantum cryptosystems, it is theoretically possible to use the underlying mathematical structure to process the output of a SASCA attack in the form of cryptanalysis. This has been demonstrated, for example, on ML-KEM. The objective of this thesis is to develop a methodology and the necessary tools for cryptanalysis and residual complexity calculation for cryptography based on error-correcting codes. These tools will need to take into account information (“hints”) obtained from a physical attack. A second part of the thesis will be to study the impact that this type of tool can have on the design of countermeasures.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Sécurité des Systèmes Electroniques et des Composants
Laboratoire : Laboratoire de Sécurité des COmposants
Date de début souhaitée : 01-06-2026
Ecole doctorale : Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (SISMI)
Directeur de thèse : GABORIT Philippe
Organisme : Université de Limoges
Laboratoire : XLIM
URL : http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/infrastructures-de-recherche/plateforme-cybersecurite.aspx

Financement public/privé

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Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Sécurité des Systèmes Electroniques et des Composants

Master mathématiques spécialité en cryptographie