Guillaume Bonnoron

Directeur(s): Caroline Fontaine
Encadrant(s):

SUJET DE THÈSE

A journey towards practical fully homomorphic encryption

Résumé

L'objet de cette thèse est d'étudier dans quelles mesures la cryptographie homomorphe pourrait être utilisée à bord des navires. Celle-ci permettant l'utilisation de données chiffrées dans un programme, cela consisterait en un obstacle supplémentaire pour un attaquant souhaitant voler des données opérationnelles.

Étant donné le dynamisme de ce sujet au sein de la communauté cryptographique, nous avons focalisé notre attention sur trois sujets principaux :

D'abord, nous avons endossé un rôle d'attaquant afin d'avoir une bonne compréhension des façons de casser cette cryptographie. Cela nous a conduit à imaginer une nouvelle attaque, reposant sur des résultats existants, mais dans un cadre plus ciblé permettant d'améliorer l'état de l'art. Ce résultat a fait l'objet d'une publication à la conférence internationale IndoCrypt 2017. Ce travail nous a permis de rejoindre la communauté de cryptanalyse algorithmique autour notamment du développement de la bibliothèque de fonctions fplll.

Avec la maîtrise du volet attaque, nous avons donc décidé de faire un état de l'art des schémas homomorphes existants et de les comparer. Ce travail, effectué avec Vincent Migliore, a vocation à faciliter le travail aux implémenteurs, pas nécessairement cryptographes, en leur fournissant notamment des tables de paramètres (sûrs et corrects) précalculées, adressant de multiples cas d'usages.

Enfin, lors d'un stage doctoral au CWI à Amsterdam, Guillaume a travaillé avec Léo Ducas et Max Fillinger à la construction et implémentation d'un nouveau schéma de chiffrement homomorphe, généralisant un schéma existant en lui apportant de multiples améliorations.

Soutenance

La seconde soutenance de thèse a eu lieu le 15 mars 2018 et Guillaume Bonnoron a obtenu et reçu le grade et diplôme de docteur d’IMT Atlantique.

Le jury était composé des personnes suivantes :

Frederik VERCAUTEREN , maitre de conférences, KU Leuven Leefdaal - Belgique

Thomas JOHANSSON , professeur, Lund University - Suède

Léo DUCAS, chercheur au CWI – Amsterdam

Damien STEHLE, professeur, Ecole Normale Supérieure de Lyon

Renaud SIRDEY - directeur de recherche - CEA/LIST – Gif-sur-Yvette

Caroline FONTAINE, chargée de recherche au CNRS et à IMT Atlantique

Adeline ROUX-LANGLOIS (Invitée) , chargée de recherche, Irisa – Rennes

Sylvain LACHARTRE (Invité), chercheur, Thales Comunication and security

Depuis l’obtention de son doctorat, Guillaume Bonnoron continue ses activités de recherche dans le domaine de la cyber-sécurité.

Publications

Guillaume Bonnoron. "A journey towards practical fully homomorphic encryption. Cryptography and Security" [cs.CR]. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, 2018. English. ⟨NNT : 2018IMTA0073⟩. ⟨tel-02011668⟩

Vincent Migliore, Guillaume Bonnoron, and Caroline Fontaine. "Practical parameters for somewhat homomorphic encryption (SHE) schemes on binary circuits." IEEE Transactions on Computers, Special Section on Cryptographic Engineering in a Post-Quantum World, 2018, to appear.

Guillaume Bonnoron, Léo Ducas, and Max Fillinger. "Large FHE gates from tensored homomorphic accumulator". In AFRICACRYPT 2018, International Conference in Cryptology in Africa. Springer, 2018.

Guillaume Bonnoron and Caroline Fontaine. "A note on ring-LWE security in the case of fully homomorphic encryption." In International Conference in Cryptology in India , pages 27–43. Springer, 2017.

Guillaume Bonnoron, Caroline Fontaine, Guy Gogniat, Vincent Herbert, Vianney Lapôtre, Vincent Migliore, and Adeline Roux-Langlois. "Somewhat/Fully Homomorphic Encryption: Implementation progresses and challenges." In Said El Hajji, Abderrahmane Nitaj, and El Mamoun Souidi, editors, Codes, Cryptology and Information Security: Second International Conference, C2SI 2017, Rabat, Morocco, April 10–12, 2017, Proceedings – In Honor of Claude Carlet, pages 68–82, Cham, 2017. Springer International Publishing.

Développements et logiciels :

- [Implem-HE8] Implémentation du nouveau système de chiffrement HE8, dépôt public,
- [Implem-fplll] Contributions à fplll, dépôt public
- [Implem-SHIELD] Contributions à SHIELD-NFLlib, dépôt privé,

Exposés :

- Journées Codes et Cryptographie, "Quels paramètres pour le chiffrement homomorphe sur RLWE?", 15 octobre 2015,
- Workshop HEAT, "Ring-LWE security in the case of FHE" , 5 July 2016,
- Lattice meeting, ENS Lyon, "Large FHE gates from Tensored Homomorphic Accumulator", 19 January 2018,
- Conférence INDROCRYPT, Chennai (Inde), "A note on ring-LWE security in the case of fully homomorphic encryption", (décembre 2017)
- Damien Cémilleux, Sravani Teja Bulusu, Xiaoyang Zhu et Guillaume Valadon, "Survey and analysis of DNS infrastructures" (REDOCS 2016, sujet ANSSI),

Hobbies / Fun fact

Autres activités :

- Missions d’enseignement (Informatique 2015/2016, Réseaux 2016/2017)
- Challenge #CyberDef2015, planification et conduite de l’équipe Ecole Navale, victorieuse.
- Semaine REDOCS 2016, sujet ANSSI d’analyse de l’infrastructure internationale des DNS. (3)
- Contribution à la bibliothèque de fonctions fplll et participation aux journées de développement
- Visite de 3 mois au CWI à Amsterdam, obtention d’une bourse.

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