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Theses Year : 2018

Cryptography for pragmatic distributed trust and the role of blockchain

Cryptographie pour la confiance distribuée pragmatique et le rôle de blockchain

Abstract

In this thesis, we explore cryptographic methods to solve concrete problems. First, we study the technology “Blockchain”, recently introduced by the cryptocurrency “Bitcoin”. In particular, we ponder whether this technology can help in solving new problems or in providing more efficient solutions. We clarify which properties are brought by cryptography, and which are particular to Blockchain. We consider the use case of organ donation and the conditions that donors and recipients must meet. We then offer a solution that makes a reasonable trade-off between speed and security. This takes the form of a new cryptographic primitive tailored to the specificities of the problem. Furthermore, we consider the use case of online and electronic voting and the possibilities offered by the more advanced voting systems. We then design a cryptographic protocol that guarantees confidentiality and integrity to implement Majority Judgment. Along with the theoretical construction, we implement a proof of concept and provide benchmarks that show reasonable running times. In the end, it appears that Blockchain does not adapt well to these use cases, but that currency cryptographic techniques can do more that usually assumed by non-specialists.
Au cours cette thèse, nous explorons des méthodes cryptographiques pour résoudre des problèmes concrets. D'abord, nous étudions la technologie « Blockchain », introduite récemment par la cryptomonnaie « Bitcoin ». En particulier, nous demandons si cette technologie peut aider à la résolution de nouveaux problèmes, où à la mise en place de solutions plus efficaces. Nous clarifions quelles propriétés sont apportées par la cryptographie, et lesquelles sont particulières à Blockchain. Nous prenons en considération le cas d'usage du don d'organe et les conditions que les donneurs et receveurs doivent remplir. Nous offrons ensuite une solution qui trouve un équilibre entre rapidité et sécurité. Elle prend la forme d'une nouvelle primitive cryptographique adaptée aux particularités du problème. Additionnellement, nous considérons le cas d'usage du vote électronique ou en ligne, et les possibilités offertes par les systèmes de vote plus avancés. Nous concevons ensuite un protocole cryptographique qui garantit la confidentialité et l'intégrité pour implémenter le Jugement Majoritaire. En parallèle avec la construction théorique, nous implémentons une preuve de concept et fournissons des valeurs chiffrées qui démontrent des temps d'exécution raisonnables. Finalement, il semble que Blockchain ne soit pas adéquat pour ces cas d'usage, mais que les techniques cryptographiques actuelles sont capables de faire davantage que ce qui est attendu par les non-spécialistes.
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Dates and versions

tel-03364389 , version 1 (27-12-2018)
tel-03364389 , version 2 (04-10-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03364389 , version 2

Cite

Quentin Santos. Cryptography for pragmatic distributed trust and the role of blockchain. Cryptography and Security [cs.CR]. Université Paris sciences et lettres, 2018. English. ⟨NNT : 2018PSLEE078⟩. ⟨tel-03364389v2⟩
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