Computing with private information: Techniques from Cryptology - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Theses Year : 2023

Computing with private information: Techniques from Cryptology

Calculs sur de l’information confidentielle : Techniques de Cryptologie

Abstract

In this thesis, we study different methods of computing on hidden information. We present new constructions of protocols, which either improve on their state-of-the-art complexities or enable them to do more. We also analyse the security of other protocols and give attacks on them. The first subject we consider is that of Private Simultaneous Messages, where a group of individuals wish to have an external entity learn the output of a computation on their private data. Using a new framework, we show new constructions with a smaller communication cost than existing ones. We then study Oblivious RAM protocols, that hide the access pattern that a client makes when accessing private data stored on an untrusted server. We give the first constructions that allow the client to store data items of arbitrarily different sizes. We also show how using these constructions yields new protocols for Searchable Encryption. We finish by studying white-box cryptography, where the goal is to give an untrusted device unrestricted access to an encrytpion algorithm, while preventing the secret key from leaking. We present a cryptanalysis of Ranea et al’s construction from CRYPTO 2022, where they give white-box ciphers from SPN and ARX based symmetric cryptosystems. We show that this scheme is insecure by providing a structural key-recovery attack.
Dans cette thèse, nous étudions différentes méthodes permettant de faire des calculs sur de l’information cachée. Nous présentons de nouvelles constructions de protocoles, allant de l’amélioration des complexités de l’état de l’art à l’ajout de fonctionnalités. Nous analysons également la sécurité d’autres protocoles, et présentons des attaques dessus. En premier lieu, nous nous intéressons au Private Simultaneous Messages, où un groupe d’individus souhaite faire apprendre à une entité externe le résultat d’un calcul sur leurs données privées. En utilisant un nouveau cadre, nous montrons de nouvelles constructions avec un coût en communication plus bas que celles déjà existantes. Ensuite, nous étudions des protocoles d’Oblivious RAM, qui dissimulent le motif d’accès qu’un client fait lorsqu’il accède à des données privées stockées sur un serveur non fiable. Nous présentons les premières constructions permettant au client d’enregistrer des objets de tailles arbitrairement différentes. Nous montrons également comment ces constructions permettent de construire des protocoles de Chiffrement Recherchable. Enfin, nous nous intéressons à la cryptographie en boîte-blanche, qui a pour objectif de donner à un appareil non fiable un accès sans restrictions à un algorithme de chiffrement, tout en empêchant la fuite de la clé secrète. Nous présentons une cryptanalyse de la construction de Ranea et al. de CRYPTO 2022, où des cryptosystèmes en boîte blanche sont donnés à partir de chiffrements symétriques basés sur des SPN et ARX. Nous prouvons que ce système n’est pas sûr en présentant une attaque structurelle de récupération de clé.
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tel-04324824 , version 1 (05-12-2023)

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  • HAL Id : tel-04324824 , version 1

Cite

Léonard Assouline. Computing with private information: Techniques from Cryptology. Cryptography and Security [cs.CR]. PSL University; Ecole normale supérieure, 2023. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04324824⟩
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