Chiffrement fonctionnel et signatures distribuées fondés sur des fonctions de hachage à projection, l'apport des groupes de classe

Abstract

Un des enjeux actuels de la recherche en cryptographie est la mise au point de primitives cryptographiques avancées assurant un haut niveau de confiance. Dans cette thèse, nous nous intéressons à leur conception, en prouvant leur sécurité relativement à des hypothèses algorithmiques bien étudiées. Mes travaux s'appuient sur la linéarité du chiffrement homomorphe, qui permet d'effectuer des opérations linéaires sur des données chiffrées. Précisément, je suis partie d'un tel chiffrement, introduit par Castagnos et Laguillaumie à CT-RSA'15, ayant la particularité d'avoir un espace des messages clairs d'ordre premier. Afin d'aborder une approche modulaire, j'ai conçu à partir de ce chiffrement des outils techniques (fonctions de hachage projectives, preuves à divulgation nulle de connaissances) qui offrent un cadre riche se prêtant à de nombreuses applications. Ce cadre m'a d'abord permis de construire des schémas de chiffrement fonctionnel; cette primitive très expressive permet un accès mesuré à l'information contenue dans une base de données chiffrée. Puis, dans un autre registre, mais à partir de ces mêmes outils, j'ai conçu des signatures numériques à seuil, permettant de partager une clé secrète entre plusieurs utilisateurs, de sorte que ceux-ci doivent collaborer afin de produire des signatures valides. Ce type de signatures permet entre autres de sécuriser les portefeuilles de crypto-monnaie. De nets gains d'efficacité, notamment en termes de bande passante, apparaissent en instanciant ces constructions à l'aide de groupes de classes. Mes travaux se positionnent d'ailleurs en première ligne du renouveau que connait, depuis quelques années, l’utilisation de ces objets en cryptographie.