Sécurité des cryptosystèmes contre les attaques par analyse de courant

Side-channel attacks are the most efficient attacks against cryptosystems. While the classical black-box attacks only exploit the inputs and outputs of cryptographic algorithms, side-channel attacks also use the physical leakage released by the underlying device during algorithms executions. In this thesis, we focus on one kind of side-channel attacks which exploits the power consumption of the underlying device to recover the algorithms secret keys : power-analysis attacks.Most of the existing power-analysis attacks rely on the observations of variables which only depend on a few secret bits using a divide-and-conquer strategy. In this thesis, we exhibit new kinds of attacks which exploit the observation of intermediate variables highly dependent onhuge secrets. We also study two commonly used algorithmic countermeasures against side-channel attacks : leakage-resilient primitives and masking schemes. On the one hand, we define a leakage-resilient encryption scheme based on a regular update of the secret key and we prove its security. On the other hand, we build, using formal methods, a tool to automatically verify the security of masked algorithms.We also exhibit new security and compositional properties which can be used to generate masked algorithms at any security order from their unprotected versions. Finally, we propose a comparison between these two countermeasures in order to help industrial experts to determine the best protection to integrate in their products.Les attaques par canaux auxiliaires sont les attaques les plus efficaces contre les systèmes cryptographiques. Contrairement aux attaques classiques qui n’exploitent que les entrées et sorties des algorithmes, elles utilisent également les fuites physiques du composant sous-jacent.Dans cette thèse, nous nous intéressons aux attaques par canaux auxiliaires qui exploitent la consommation de courant des composants pour retrouver les clefs secrètes : les attaques par analyse de courant.La majorité des attaques par analyse de courant existantes repose sur l’observation de variables dépendant uniquement de quelques bits de secret avec la stratégie diviser-pour-régner. Dans cette thèse, nous exhibons de nouvelles attaques, sur des multiplications, qui exploitentl’observation de variables intermédiaires largement dépendantes de grands secrets. En parallèle, nous nous intéressons aux deux contre-mesures algorithmiques les plus répandues contre ces attaques : les fonctions intrinsèquement résistantes aux fuites physiques et les schémas de masquage. Dans un premier temps, nous définissons un schéma de chiffrement résistant aux fuites physiques. Dans un second temps, nous construisons, à l’aide des méthodes formelles, un outil permettant de vérifier automatiquement la sécurité d’implémentations masquées. Nous exhibons également de nouvelles propriétés de sécurité qui nous permettent de générer une implémentation masquée à partir d’une implémentation non protégée. Finalement, nous présentons une étude de comparaison entre ces deux contre-mesures dans le but d’aider les experts industriels à déterminer la meilleure protection à intégrer dans leurs produits. mots-clés : attaques par canaux auxiliaires, attaques par analyse de courant, cryptographie résistante aux fuites physiques, masquage aux ordres supérieurs