Fault-Resistant Boolean Masking and White-Boxability of Lightweight Cryptographic Primitives
Masquage Booléen Résistant aux Attaques par Fautes et White-Boxabilité de Primitives Cryptographiques Légères
Résumé
White-box cryptography is dedicated to the implementations of cryptographic primitives that are secure against an attacker being in total control of the devices they are deployed on. One of the main security challenges it needs to address is side-channel security. To that end, designers aim to eliminate the dependence between variables and sensitive data. Classical countermeasures to do so are masking schemes. However, implementations using masking schemes are still vulnerable to fault attacks.
Moreover, the classical cryptographic compromise between security, costs and performances remains in white-box cryptography. Lightweight cryptography is the field of cryptography designed for devices with constrained capacities, therefore the question of the white-boxability of lightweight cryptographic algorithms arises as well.
In the first part of the thesis, we discuss the suitability of the finalists of the
NIST Lightweight Cryptography Standardization Contest to white-boxing. We then develop a white-box implementation of GIFT.
In the second part of the thesis, we describe a new construction of a bitwise AND
masking scheme correcting faults using BCH error-correcting codes and only composed of Boolean operations on bits.
La cryptographie white-box est dédiée aux implémentations sûres face à un attaquant ayant le contrôle total des dispositifs sur lesquels elles sont déployées. Un des
enjeux majeurs auquel elle doit répondre est
la résistance aux attaques side-channel.
A cette fin, les concepteurs d’implémentations white-box ont pour but d’atténuer au maximum toute dépendance entre les variables de l’implémentation et ses données sensibles. Pour cela, l’une des contre-mesures classiques est
l’utilisation de schémas de masquage, néanmoins vulnérables aux attaques par fautes.
La cryptographie white-box doit aussi considérer le compromis coûts-performances
de ses implémentations : la question de la « white-boxabilité » des primitives légères,
adaptées aux dispositifs aux capacités limitées se pose donc.
Dans cette thèse, nous discutons tout d’abord de la white-boxabilité des finalistes du
processus de standardisation de primitives légères du NIST, et présentons une implémentation white-box de GIFT. Dans la seconde partie, nous décrivons notre schéma de masquage de l’opération AND résistant à l’introduction de fautes grâce à l’usage de codes correcteurs BCH et pouvant être implémenté avec uniquement des opérations bit-à-bit.
Mots clés
Mathématiques Télécommunications Informatique Signal Systèmes Électronique Spécialité : Mathématiques et leurs Interactions Eric PIRET Ingénieur et Manager EDSI Cesson-Sévigné
Mathématiques
Télécommunications
Informatique
Signal
Systèmes
Électronique Spécialité : Mathématiques et leurs Interactions Eric PIRET
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