Université de Rennes 1 Unités arithmétiques et cryptoprocesseurs matériels pour la cryptographie sur courbe hyperelliptique Hardware arithmetic units and cryptoprocessors for hyperelliptic curve cryptography cybersécuritécryptographie à clé publiquecryptographie sur courbe hyperelliptiqueFPGAmultiplication modulaireopérateurs arithmétiques matérielscryptoprocesseurs matérielsexploration d'architecturessystèmes embarqués cybersecurityasymetric cryptographyhyperelliptic curve cryptographyFPGAmodular multiplicationhardware arithmetic unitshardware cryptoprocessorsarchitectural explorationembedded systems Cryptographie à clé publiqueThèses et écrits académiques Réseaux logiques programmables par l'utilisateurThèses et écrits académiques Systèmes embarqués (informatique)Thèses et écrits académiques De nombreux systèmes numériques nécessitent des primitives de cryptographie asymétrique de plus en plus performantes mais aussi robustes aux attaques et peu coûteuses pour les applications embarquées. Dans cette optique, la cryptographie sur courbe hyperelliptique (HECC) a été proposée comme une alternative intéressante aux techniques actuelles du fait de corps finis plus petits. Nous avons étudié des cryptoprocesseurs HECC matériels performants, flexibles et robustes contre certaines attaques physiques. Tout d’abord, nous avons proposé une nouvelle architecture d’opérateurs exécutant, en parallèle, plusieurs multiplications modulaires (A × B) mod P, où P est un premier générique de quelques centaines de bits et configurable dynamiquement. Elle permet le calcul de la grande majorité des opérations nécessaires pour HECC. Nous avons développé un générateur d’opérateurs, distribué en logiciel libre, pour l'exploration de nombreuses variantes de notre architecture. Nos meilleurs opérateurs sont jusqu'à 2 fois plus petits et 2 fois plus rapids que les meilleures solutions de l'état de l'art. Ils sont aussi flexibles quant au choix de P et atteignent les fréquences maximales du FPGA. Dans un second temps, nous avons développé des outils de modélisation et de simulation pour explorer, évaluer et valider différentes architectures matérielles pour la multiplication scalaire dans HECC sur les surfaces de Kummer. Nous avons implanté, validé et évalué les meilleures architectures sur différents FPGA. Elles atteignent des vitesses similaires aux meilleures solutions comparables de l’état de l’art, mais pour des surfaces réduites de moitié. La flexibilité obtenue permet de modifier lors de l'exécution les paramètres des courbes utilisées. Many digital systems require primitives for asymmetric cryptography that are more and more efficient but also robust to attacks and inexpensive for embedded applications. In this perspective, and thanks to smaller finite fields, hyperelliptic curve cryptography (HECC) has been proposed as an interesting alternative to current techniques. We have studied efficient and flexible hardware HECC cryptoprocessors that are also robust against certain physical attacks. First, we proposed a new operator architecture able to compute, in parallel, several modular multiplications (A × B) mod P, where P is a generic prime of a few hundred bits and configurable at run time. It allows the computation of the vast majority of operations required for HECC. We have developed an operator generator, distributed in free software, for the exploration of many variants of our architecture. Our best operators are up to 2 times smaller and twice as fast as the best state-of-the-art solutions. They are also flexible in the choice of P and reach the maximum frequencies of the FPGA. In a second step, we developed modeling and simulation tools to explore, evaluate and validate different hardware architectures for scalar multiplication in HECC on Kummer surfaces. We have implemented, validated and evaluated the best architectures on various FPGA. They reach speeds similar to the best comparable solutions of the state of the art, but for halved surfaces. The flexibility obtained makes it possible to modify the parameters of the curves used during execution. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 3647 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/e102996a-fecb-4a08-a620-8fb8bace179c Gallin Gabriel 1988-04-22 FR 234998873 gabrielgallin56@gmail.com 2018REN1S071 http://www.theses.fr/2018REN1S071 2018-11-29 Informatique Universite de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat non ouiTisserandArnaudintervenant_1060154160 MATHSTICecoleDoctorale_1 204770424 Universite Bretagne LoirepartenaireRecherche_1 191639044 IRISA partenaireRecherche_2 026386909 ddc:004 TisserandArnaudUniversite de Rennes 1Sciences et technologie, medecine, pharmacie, odontologie, droit, economie, gestion, philosophieMATHSTICÉcole doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)Universite Bretagne Loire Communaute des etablissements d enseignement superieur et de recherche (ComuE) IRISA ASCII PDF 3734639