Marie Bolzer (équipe Caramba), soutiendra sa thèse le 25 septembre 2026 à 14 heures en salle A008, avec un exposé intitulé

« Algorithmique et outils automatiques pour la construction et l’analyse de composants de cryptographie symétrique« .

Résumé :

 » Les contributions de cette thèse s’inscrivent dans le domaine de la cryptographie symétrique, avec un premier axe consacré au design de composants résistants aux attaques par canaux auxiliaires. Nous nous intéressons en particulier à l’optimisation des implémentations de boîtes-S sous masquage booléen, pour lesquelles la complexité et la profondeur multiplicatives constituent des métriques essentielles. Nous présentons deux outils automatiques de synthèse de circuits booléens optimisant ces métriques, capables de traiter des fonctions jusqu’au degré 5 sur 6 bits, au degré 3 sur 7 bits et au degré 2 sur 9 bits. Ces outils exploitent la recherche et la réutilisation de factorisations intermédiaires entre plusieurs bits de sortie. Le premier, dédié aux fonctions quadratiques, s’appuie notamment sur un précalcul des fonctions obtenables en une multiplication, tandis que le second utilise des divisions successives de polynômes.

Le second axe porte sur la cryptanalyse statistique. Nous développons d’abord un cadre statistique unifié pour l’exploitation des distingueurs classiques, formulant cette étape comme un test statistique et permettant d’estimer la quantité de données nécessaire en fonction d’un taux de faux positifs et d’une probabilité de détection cible. L’étude de la primitive ZIP-AES nous conduit ensuite à introduire la cryptanalyse linéaire-différentielle, une nouvelle famille de distingueurs combinant une contrainte linéaire en entrée et une observation différentielle en sortie.  »

Marie Bolzer (équipe Caramba) will present her PhD defense entitled “Algorithmics and automatic tools for the construction and analysis of symmetric-key cryptography components”, on September 25, 2026, at 2:00 p.m. in Room A008 at Loria in Nancy.

The defense will be followed by a gathering in the same room.

Jury:

• Reviewers:
  • Coron Jean-Sébastien, Professeur des universités — Université du Luxembourg
  • Goubin Louis, Professeur des universités — Université de Versailles-St-Quentin-en-Yvelines
• Examiners:
  • Belaïd Sonia, Ingénieure — CryptoExperts
  • Goaoc Xavier, Professeur des universités — Université de Lorraine
  • Le Bouder Hélène, Maîtresse de conférences — IMT Atlantique Bretagne-Pays de la loire
• PhD supervisors:
  • Minier Marine, Professeure des universités — Université de Lorraine
  • Duval Sébastien, Maître de conférences — Université de Lorraine

Abstract:

The contributions of this thesis lie in the field of symmetric cryptography, with a first line of work devoted to the design of components resistant to side-channel attacks. We focus in particular on optimising implementations of S-boxes under Boolean masking, for which multiplicative complexity and multiplicative depth are key metrics. We present two automatic tools for the synthesis of Boolean circuits optimising these metrics, covering functions up to degree 5 on 6 bits, degree 3 on 7 bits, and degree 2 on 9 bits. Both tools exploit the identification and reuse of intermediate factorisations across several output bits. The first, dedicated to quadratic functions, relies in particular on a precomputation of the functions obtainable with a single multiplication, while the second uses successive polynomial divisions.

The second line of work focuses on statistical cryptanalysis. We first develop a unified statistical framework for the exploitation of classical distinguishers, formalising this step as a statistical hypothesis test and estimating the required data complexity as a function of a false-positive rate and a target detection probability. The study of the ZIP-AES primitive then led us to introduce linear-differential cryptanalysis, a new family of distinguishers combining a linear constraint at the input with a differential observation at the output.