Cryptologie : un important potentiel de recherche publique

Au CNRS

La cryptologie mobilise une vingtaine de laboratoires associés et plus d’une centaine de chercheurs, sur les aspects informatiques, mathématique et physique.

Travaux informatiques :

Dans le domaine informatique, l'activité de recherche en cryptologie comporte essentiellement deux aspects :

• Étude des méthodes de chiffrement liées à la notion de complexité algorithmique (difficulté à casser le code) dont les travaux sur des fonctions mathématiques spécifiques (courbes elliptiques,super-elliptiques, ...), recherches conduites par une dizaine de laboratoires associés au CNRS soit une centaine de personnes et en particulier par les unités suivantes :
  • Laboratoire d'Informatique de l'Ecole Normale Supérieure (LIENS), UMR8548, à Paris (cryptographie, preuves de sécurité des protocoles cryptographiques et cryptanalyse),
    Web : http://www.di.ens.fr
  • Laboratoire d'Informatique de l'Ecole Polytechnique (LIX), UMR7161, à Palaiseau (cryptologie), 
    Web : http://www.lix.polytechnique.fr/
  • Groupe de REcherche en Informatique, Image, Automatique et Instrumentation de Caen (GREYC), UMR6072, à l’Université de Caen (Cryptographie : codes correcteurs d'erreurs, marquage d'images),
    Web : http://www.greyc.unicaen.fr
  • Laboratoire Informatique, Signaux Systèmes de Sophia Antipolis (I3S), UMR6070, à l’Université de Nice, Sophia-Antipolis, (cryptologie),
    Web : http://www.i3s.unice.fr
  • Laboratoire Parallélisme, Réseaux, Systèmes, Modélisation (PRISM), UMR8144, à l’Université de Versailles (Preuve des protocoles crypto, crypto multivariables, cartes à puce),
    Web : http://www.prism.uvsq.fr/
  • Laboratoire lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), UMR7503, sous tutelles universités, Institut National Polytechnique de Lorraine, CNRS et INRIA à Nancy. 
    Web : http://www.loria.fr/

• Étude des protocoles cryptographiques pour mise en œuvre et déploiement de ces méthodes, pour la sécurisation des données, des accès et des systèmes (clés publiques ou privées, distribution des clés, signature, carte à puce,…), recherches conduites par :
  • Laboratoire d'Informatique de Paris 6 (LIP6), UMR7606, à l’Université de Paris 6 (objets et agents pour système d'information et de simulation ),
    Web : http://www.lip6.fr/
  • Laboratoire Spécification et Vérification (LSV), UMR8643, à l’Ecole Normale Supérieure de Cachan ( sécurité des systèmes d'information, vérification des protocoles crypto),
    Web : http://www.lsv.ens-cachan.fr/
  • Laboratoire d'Informatique Fondamentale de Lille (LIFL), UMR8022, à l’Université de Lille (Sécurité des systèmes embarqués),
    Web : http://www.lifl.fr/
  • Laboratoire Parallelisme, Réseaux, Systèmes, Modélisation (PRISM), UMR8144, à l’Université de Versailles (preuve des protocoles crypto, crypto multivariables, cartes à puce),
    Web : http://www.prism.uvsq.fr/
  • Laboratoire Systèmes de Communications d’ EURECOM, FRE2660, à Sophia-Antipolis (sécurité dans les réseaux),
    Web : http://www.eurecom.fr/
  • Laboratoire Traitement et Communication de l’Information (LTCI), UMR5141, de l’Ecole Normale des Télécommunications à Paris (communications numériques, décodage)
    Web : http://www.ltci.enst.fr/index.html

Travaux mathématiques :

La cryptographie se développe, d'un point de vue mathématiques, dans deux directions :

• Les problèmes fondamentaux relèvent de la théorie de la complexité (un domaine de la logique mathématique). En particulier, ils concernent les questions reliées à la conjecture " P=NP ? ", un des 7 "millenium problems" posés par la fondation Clay en 2000. Travaux conduits par :
  • LIENS (cité supra),
  • Laboratoire de logique Mathématique (UMR7056) à l’Université Paris 7,
    Web : http://www.logique.jussieu.fr/ 

• Les problèmes plus pratiques sont liés à la recherche d'algorithmes efficaces, même si l'on reste dans l'incapacité de le prouver. Par exemple, le célèbre algorithme RSA relève de la théorie des nombres. Un autre algorithme très utilisé est basé sur le logarithme discret, et a des liens profonds avec la géométrie algébrique p-adique (groupes de points de courbes elliptiques définies sur les corps finis). Il y a là un fort potentiel de développement vers les applications pour des domaines jusqu'à présent très "purs". Travaux conduits par :
  • Institut de Mathématiques de Luminy (IML), UMR6206,- équipe Arithmétique et Théorie de l’Information - à Marseille (travaux dans les domaines de l’arithmétique, de la géométrie algébrique et leurs applications aux codes correcteurs et à la cryptographie).
    Web : http://iml.univ-mrs.fr/
  • Laboratoire d'Arithmétique, Calcul formel et Optimisation (LACO), UMR6090, à l’Université de Limoges,
    Web : http://www.unilim.fr/laco
  • Laboratoire de Théorie des nombres et d'Algorithmique Arithmétique de Bordeaux (A2X), UMR5465, à l’Université de Bordeaux 1 à Talence,
    Web : http://www.math.u-bordeaux.fr/A2X/
  • Institut de Mathématiques de Jussieu (IMJ), UMR7586, Universités de Paris 6 et Paris 7,
    Web : http://www.institut.math.jussieu.fr/
  • Institut de Recherches de Mathématiques de Rennes (IRMAR), UMR6625, à l’Université de Rennes 1
    Web : http://www.math.univ-rennes1.fr/irmar/
  • Institut Fourier (IF), UMR5582 à l'Université de Grenoble 1 (travaux sur le chiffrement à clef secrète ou publique)                                                                                                                       Web : http://www-fourier.ujf-grenoble.fr/

   

Travaux relevant de la physique :

Ces travaux visent, d’un point de vue matériel, à exploiter les propriétés de la physique quantique pour sécuriser les informations

Les principes de la physique quantique permettent la distribution d'une clé de cryptage de manière inconditionnellement sûre, même s'ils ne peuvent pas assurer les autres services cryptologiques avec une sécurité meilleure que les moyens algorithmiques traditionnels. 

Les travaux menés dans ce cadre portent sur la communication d'un nombre aléatoire (clé de cryptage). Ils sont focalisés surtout sur la génération, la transmission, le routage dans des architectures à relais ou en réseau, et la détection d'états quantiques de la lumière (photons uniques, photons intriqués, impulsions faibles à fluctuations quantiques) ainsi que sur des protocoles de correction d'erreurs et d'amplification de confidentialité.

De tels travaux sont menés par :

• Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique (LCFIO), UMR8501, à Orsay (*),
  Web : http://www.institutoptique.fr
• Laboratoire Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique (FEMTO), UMR6174, à Besançon,
  Web : http://www.femto-st.fr
• Laboratoire de Physico-chimie de la Matière Condensée (LPMC), UMR6622, à l’Université de Nice,
  Web : http://www.unice.fr/lpmc/
• Laboratoire de Physique théorique (LPT), UMR5152, à l’Université de Toulouse 3.
  Web : http://w3-phystheo.ups-tlse.fr/

(*) Laboratoire d’Alain Aspect, directeur de recherches au CNRS et professeur à l'École Polytechnique, membre de l'Académie des sciences, médaille d’or 2005 du CNRS pour ses recherches dans le domaine de l'optique quantique et de la physique atomique, avec des débouchés possibles notamment en cryptographie quantique.

Pour en savoir plus http://www2.cnrs.fr/presse/communique/781.htm

A l’INRIA

Les projets de recherches en cryptologie sont le plus souvent menées en partenariat avec des laboratoires et universités déjà citées supra au titre CNRS

Recherches en cryptologie à caractère généraliste :

• Projet CODES mené par l’ INRIA Rocquencourt (auquel sont associés des chercheurs du LACO) : projet centré sur la protection de l’information numérique dans ses aspects mathématiques et informatiques
  Web : http://www-rocq.inria.fr/codes/
• Projet TANC mené par l’INRIA Futurs (déjà cité au titre LIX) : le projet TANC a pour but de promouvoir l'étude, la programmation et l'utilisation de cryptosystèmes asymétriques robustes et vérifiables basés sur la théorie algorithmique des nombres.
  Web : http://www.inria.fr/recherche/equipes/tanc.fr.html

Aspects algorithmiques (théorie des nombres, systèmes polynomiaux, arithmétique des corps finis.)

• Projet SPACES (Systèmes Polynomiaux, Arithmétiques, Calculs Efficaces et Sûrs) mené par le LORIA (cité supra au titre CNRS)
  Web : http://www.loria.fr/equipes/spaces/index.fr.html
• Projet SALSA (Solvers for ALgebraic Systems and Applications) mené par l’INRIA Rocquencourt et le LIP6 (cité supra au titre CNRS)
  Web : http://fgbrs.lip6.fr/salsa/

Au plan gouvernemental

Les travaux de recherche dans le domaine de la cryptographie relèvent essentiellement des deux organismes qui constituent les pôles d'expertise de la Sécurité des Systèmes d’Information gouvernementale de défense : le CELAR et la DCSSI:

Le Centre d'électronique de l'armement (CELAR) de la Délégation Générale pour l’Armement (DGA) à Bruz (35), centre d’expertise pour la réalisation de produits cryptographiques de défense. Ses domaines de compétence sont l’algorithmie, les composants électroniques, les architectures et les évaluations.

Le CELAR conçoit en particulier les algorithmes utilisés pour la protection des données gouvernementales classifiées ou simplement sensibles ;

Web : http://www.defense.gouv.fr/sites/dga/

La Direction Centrale de la Sécurité des Systèmes d'Information (DCSSI) du Secrétariat Général de la Défense Nationale (SGDN), quant à elle, valide ces algorithmes.

Web : http://www.ssi.gouv.fr/fr/dcssi/

Par ailleurs, depuis 2001 a été créé à l'Ecole Supérieure et d'Application des Transmissions le laboratoire de virologie et de cryptologie

C'est un laboratoire de la défense effectuant des travaux de recherche ouverte de type universitaire mais également des travaux au profit de la défense (et donc classifiés).

Web : http://www.esat.terre.defense.gouv.fr/cresat/labovirologie.htm

D’autres services spécialisés (Direction Générale de la Sécurité Extérieure (DGSE) du ministère de la défense, Centre Technique d’Assistance (CTA) du ministère de l’intérieur) développent dans le cadre de leurs missions des compétences davantage orientées vers l'attaque (cryptanalyse).

Contacts scientifiques

Au CNRS :

Robert Plana (robert.plana@cnrs-dir.fr)

Jean-Yves Marzin (jean-yves.marzin@Ipn.cnrs.fr)

A l’INRIA :

Nicolas Sendrier (nicolas.sendrier@inria.fr)