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Caractérisation, modélisation et quantification du bruit de scintillement et son utilisation comme source d'aléa dans les générateurs de nombres aléatoires

Défi technologique : Cybersécurité : hardware et software (en savoir +)

Département : Département Systèmes (LETI)

Laboratoire : Laboratoire de Sécurité des COmposants

Date de début : 01-09-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0909

Contact : florian.pebay@cea.fr

Les générateurs d'aléa sont des éléments essentiels pour les systèmes cryptographiques. L'implantation d'un générateur de nombres aléatoires (TRNG ? True Random Number Generator) basée sur un processus physique imprévisible dans un circuit intégré ASIC ou FPGA et visant un haut niveau de sécurité doit impérativement, via un modèle stochastique paramétré, permettre le calcul du taux minimum d'entropie par bit à la sortie du générateur afin de satisfaire les schémas de certification modernes en Europe (AIS31). Les paramètres du modèle stochastique d'un TRNG basé sur les oscillateurs en anneaux (RO) sont liés à deux sources de bruit analogiques : bruit thermique et bruit de scintillement (flicker), contribuant au bruit de phase (la gigue) de ces oscillateurs. Dans l'état de l'art actuel, la contribution du bruit thermique à l'entropie est bien comprise et modélisée mais le bruit flicker, autocorrélé, y contribue également et est de plus en plus influant à mesure que la taille des transistors diminue. Il convient donc de le mesurer précisément afin de ne pas surestimer le taux d'entropie par bit que peut produire le TRNG en se basant uniquement sur la contribution du bruit thermique, ou mieux, de comprendre et calculer sa contribution à l'entropie par bit du générateur. L'objectif de la thèse sera donc la caractérisation, la modélisation et la quantification du bruit de scintillement et son utilisation en tant que source d'aléa dans les TRNG basés sur les oscillateurs oscillant librement, visant des applications cryptographiques d'un haut niveau de sécurité.

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