Étude des cellules oscillantes pour la génération d’aléa dans les circuits électroniques numériques

Les objets connectés sont omniprésents dans notre société actuelle (ex : véhicules, transports en commun, santé, domotique, smartphone, moyen de paiement, etc.). La connexion et l’accès à distance des appareils d’usage quotidien améliore considérablement notre confort et notre efficacité dans notre vie professionnelle comme personnelle. Cependant, cela peut également nous confronter à des problèmes de sécurité sans précédent. Les risques liés à la large expansion des systèmes embarqués et de l’internet des objets sont double :
L’accès d’une personne non autorisée aux données pour la lecture, la copie, l’écriture ou l’effacement complet. L’utilisation de l’objet connecté pour une action non prévue par celui-ci, sa mise hors service du système ou bien sa destruction.
Pour répondre à de tels risques, il est nécessaire de mettre en place des mécanismes de sécurité permettant le chiffrement des données sensibles, ainsi qu’une authentification et une autorisation pour chaque appareil de l’internet des objets. Fort heureusement, les fonctions cryptographiques permettent de répondre à ces besoins en garantissant confidentialité, authenticité, intégrité et non-répudiation.
Dans ce contexte, les générateurs physiques d’aléa sont essentiels puisqu’ils assurent le bon fonctionnement des fonctions cryptographiques. En effet, ils exploitent des sources de bruit analogique présentes dans les circuits électroniques pour générer : des clés secrètes permettant de chiffrer les données, ou encore, des identifiants uniques permettant l’authentification des circuits. La sécurité des fonctions cryptographiques repose sur la qualité des clés et identifiant générés par ces générateurs d’aléa. Les nombres produits par ces générateurs doivent être imprévisibles. A défaut, les clés utilisées pour chiffrer les données pourraient être cassées et les identifiants recopiés.
C’est pourquoi il est d’une extrême nécessité d’étudier les générateurs physiques d’aléa et vérifier leur résistance aux attaques. Dans cette présentation, nous discuterons de la sensibilité du cœur de la plupart des générateurs physiques d’aléa, les cellules oscillantes, à deux types de menaces physiques: le phénomène de verrouillage et l’analyse électromagnétique. Nous dresserons ensuite une liste de recommandations pour aider les futurs designers de générateurs physiques d’aléa à réduire au maximum leur sensibilité à ces deux types de vulnérabilités.