Elliptic curves cryptography for information treatments and exchange in WSN

Dans cette thèse, nous proposons et développons des schémas de sécurisation des RCSF en utilisant la cryptographie à base des courbes elliptiques. Le choix est motivé suite à une étude comparative avec d’autres protocoles de sécurité utilisant la cryptographie symétrique et/ou asymétrique. Ces dernières, très onéreuses dans le cas des applications type RCSF et embarquées qui nécessitent des ressources et une consommation énergétique, minimales. Les schémas proposés passent par trois étapes de mise en œuvre : l’initialisation du réseau par chargement des différents paramètres capteurs et de sécurisation, suivra une étape de déploiement aléatoire et de reconnaissance par la découverte des nœuds voisins avec réorganisation de la topologie en clusters, et enfin l’établissement des clés secrètes à base d’échange Diffie-Hellman ECDH, sur les CE. L’ensemble des clés secrètes ainsi établies entre chaque paire de nœuds capteurs, permettra le cas échéant d’assurer des primitives de sécurité telles la confidentialité, l’intégrité et l’authentification des données en réduisant entre autre les coûts liés aux communications et aux calculs des multiplications scalaires. Notre proposition permet de minimiser l’impact de l’attaque du point milieu en proposant une variante d’ECDH pour l’authentification des clés publiques. Afin d’améliorer la robustesse au niveau sécurité, nous avons proposé une agrégation à base d’un chiffrement homomorphe bout-en-bout. Deux schémas ont été développés sur un corps fini et avec CE réalisant une agrégation directement sur des chiffrés évitant de fait une procédure supplémentaire de déchiffrement.In this thesis, we propose and develop elliptic curve cryptography for WSN security. The choice is motivated in the basis of a comparative study with other security protocols using symmetric and/or asymmetric cryptography. Indeed, in the case of embedded and WSN applications, these protocols are very expensive in terms of resources and energy consumption. The proposed elliptic curves-based schemes go through three stages of implementation: Network initialization by loading the various sensor and security parameters, followed by a random deployment and neighborhood recognition reorganizing at the end the topology of the network into a of clusters, and finally the step of secret keys construction according to Diffie-Hellman exchange ECDH. Thus, the set of secret keys established between each pair of sensor nodes, will ensure security primitives such as confidentiality, integrity and authentication of data by reducing communications costs and those of the calculation of scalar multiplications. Our proposal also minimizes the impact of the man in the middle attack by providing a variant of ECDH for public key authentication. In order to improve security robustness, we proposed an end-to-end homomorphic encryption based aggregation. Two schemas were developed on a finite field and on elliptic curves aggregating directly encrypts to avoid an additional procedure of decryptio