Stage en Cryptologie H/F

CEA; Palaiseau; Sur place; EUR 20 000 - 40 000; Plein temps

Résumé du poste

Une organisation de recherche renommée propose un stage en cryptologie pour développer des techniques de chiffrement homomorphe. Le candidat idéal aura un MASTER 2 ou équivalent en informatique et des compétences en cryptographie. Le stage se concentre sur la sécurisation des recherches sur des données chiffrées, en collaborant avec une équipe d'ingénieurs et de chercheurs pendant 6 mois.

Qualifications

• Connaissances en chiffrement homomorphe et sécurité des données.
• Capacité à implémenter des algorithmes de recherche sur données chiffrées.

Responsabilités

• Tester des techniques pour sécuriser le protocole entre client, serveur et administrateur.
• Implémenter un algorithme de recherche sur données chiffrées.
• Réaliser des tests de performance des protocoles.

Connaissances

Français (Courant)

Anglais (Intermédiaire)

Formation

MASTER 2 ou équivalent école d'ingénieur en informatique

Description du poste

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Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Référence

2025-37616

Description de l'unité

Le stage se déroulera dans une équipe d'une quinzaine d'ingénieurs et de chercheurs en cryptologie spécialisés dans le chiffrement homomorphe. Cette équipe est un acteur majeur depuis 10 ans en recherche théorique et pratique ainsi qu'en innovation dans ce domaine. A titre d'exemple, nous avons développé un compilateur homomorphe et un environnement d'exécution en open-source (Cingulata : https://github.com/CEA-LIST/Cingulata).

Description du poste

Systèmes d'information

Intitulé de l'offre

Stage en cryptologie H/F

Sujet de stage

Confidentialité des circuits pour le chiffrement homomorphe appliqué à la recherche d'information privée dans une base de données.

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

Le chiffrement homomorphe (FHE - Fully Homomorphic Encryption) est une technique cryptographique relativement récente permettant d'effectuer des calculs directement sur des données chiffrées. Ceci permet à des utilisateurs d’envoyer des données à un serveur distant (« cloud ») capable de les manipuler sans les connaître.

Un des premiers cas d'usage naturels de cette technique consiste à faire effectuer par un serveur une recherche "à l'aveugle" sur une base de données, par exemple pour chercher si une adresse IP est présente dans une liste noire afin d'autoriser ou non automatiquement une connexion à un système.

Dans ce contexte, on souhaiterait que le client fasse effectuer au serveur une telle recherche dans une base de données chiffrées par une entité externe (l'administrateur). Or, dans le cas des cryptosystèmes homomorphes classiques basés sur LWE (Learning With Errors) [1] , l'exécution du déchiffrement du résultat de la requête peut faire fuiter des informations sur les calculs intermédiaires effectués par le serveur, et donc sur les données sensibles elles-mêmes. Ainsi, il y a un risque que le client retrouve des informations sur les données sensibles chiffrées par l'administrateur.

L'objectif de ce stage est de tester des techniques inédites permettant de sécuriser un tel protocole entre trois entités (client, serveur, administrateur). Un premier axe consisterait à implémenter un algorithme de recherche sur données chiffrées compatible avec une variante augmentée du cryptosystème de Paillier[2] permettant une unique multiplication sur les données chiffrées, et nativement résistante à la fuite d'informations décrite. Un second axe consisterait à utiliser un cryptosystème FHE classique (basé sur LWE) tel que BFV ou CKKS, et à faire effectuer par le serveur des tâches supplémentaires (telles que le smudging [3] [4] )entre les calculs en contre-mesure à ce risque de fuite d'information.

Les travaux effectués durant ce stage pourraient inclure :

• mise à niveau sur le FHE et les problématiques associées;
• état de l'art sur la recherche privée d'information basée sur le FHE ;
• implémentation du protocole décrit (version Paillier augmenté) ;
• étude théorique sur les tâches intermédiaires à faire effectuer au serveur pour sécuriser une version LWE ;
• implémentation d'un protocole basé sur un cryptosystème homomorphe classique (basé sur LWE) répondant à la problématique de sécurité décrite ;
• réalisation de tests de performance ;
• réflexion sur des variantes possibles de ces protocoles, et sur la formalisation des modèles de sécurité associés.

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Localisation du poste

Ville

Critères candidat

• Français (Courant)
• Anglais (Intermédiaire)

Diplôme préparé

Formation recommandée

MASTER 2 ou équivalent école d'ingénieurs en informatique