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DRT : Sujet de thèse SL-DRT-21-0622

DOMAINE DE RECHERCHE
Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux / Défis technologiques
INTITULÉ DU SUJET Français English

Partage sécurisé d’information dans le contexte des passeports matériaux et produits pour l’économie circulaire.

RÉSUMÉ DU SUJET

L’économie circulaire suppose une réaffectation continue des matériaux et composants dans des boucles d’usage incluant les phases d’extraction de matières, de production de composants et de produits finis, de réemploi, réaffectation, réparation et recyclage. Par ailleurs, le contexte politique tend vers un élargissement de la responsabilité des producteurs (REP) associé à un besoin accru de garantir l’origine des matériaux (ex : matériaux dits « de conflit »). Le passeport numérique d’un matériau ou produit contient des informations sur ses éléments constituants et leurs origines mais potentiellement aussi les informations nécessaires à l’évaluation de l’impact environnemental lié à sa fabrication, son usage et sa transformation. Or, bon nombre de ces informations sont sensibles et leur partage entre différents acteurs pose d’évidents problèmes de confiance. L’objectif de cette thèse est l’analyse des besoins et la modélisation des différentes solutions de couplages de protocoles de partage de données (International Data Space (IDS), blockchain et de méthodes de gestion de « privacy » par conception ou d’accès crypté (Data Minimization, FHE – Fully Homomorphic Encryption) et l’évaluation des impact environnementaux des différentes solutions.

Les technologies dites de registres distribués (DLT – Distributed Ledger Technology) dont les blockchains offrent un mécanisme d’enregistrement de données de confiance sans intermédiation. Ce sont des systèmes décentralisés redondants, et résilients qui garantissent l’intégrité des données. Par construction, ils offrent des propriétés de sécurité et « privacy » (données peuvent être cryptées). De nombreux travaux ont exploité et enrichi l’offre autour des blockchains au-delà du système le plus connu de crypto-monnaies bitcoin, notamment pour des applications de traçabilité. Pour une exploitation dans le domaine du partage de données industrielles en confiance, et à grande échelle, la question se pose de disposer de blockchain dites légères qui permettent de réduire l’impact écologique de la mise en oeuvre notamment du mécanisme de consensus qui permet de décider de la validation d’un bloc et de son enregistrement dans la blockchain de façon répartie. Le laboratoire LICIA travaille sur ces problématiques et s’intéresse aux protocoles moins énergivore que celui de la Preuve de travail (Proof of Work –PoW) utilisée dans bitcoin.

Le chiffrement complètement homomorphe (FHE) fait partie des techniques de cryptographie à preuve de sécurité relativement récents permettant de réaliser des calculs directement sur des données chiffrées. Dans le contexte du passeport numérique, le chiffrement homomorphe peut apporter une solution de chiffrement de bout-en-bout assurant la confidentialité et permettant le respect de la législation actuelle (par exemple RGPD) sur la protection des données. Le CEA LIST dispose aujourd’hui de plusieurs schémas homomorphe (par exemple, BFV, CKKS, TFHE - chacun avec ses avantages et inconvénients), compilateurs et environnements d’exécution pour des applications sur les données chiffrées (en particulier Cingulata, un outil CEA LIST en open-source (https://github.com/CEA-LIST/Cingulata) ainsi que d’une panoplie de techniques pour l’optimisation et l’accélération de calculs en homomorphe (transchiffrement, packing, accélération matérielle, etc.). Le passeport numérique est un cas d’usage permettant d’étudier l’insertion du FHE au sein de solutions de sécurité réelles. Compte tenu des besoins très importants en termes de ressources de calcul et de mémoire de ce type de chiffrement, la question de l’impact environnemental (lié aux besoins de stockage, de calcul et de bande passante) de l’application du chiffrement homomorphe doit être étudiée, notamment dans le cadre d’un déploiement à grande échelle.

L’objectif de la thèse n’est pas de développer de nouveaux protocoles mais de comprendre les exigences imposées par le passeport numérique sur ces différentes briques technologiques. Grâce à des modèles, nous étudierons les différentes possibilités de combinaison des technologies entre elles, tout en tenant compte de l’impact environnemental relatif des différentes options. L’évaluation des impacts environnementaux des différentes solutions regardées s’appuiera sur les résultats d’études ACV des différents composants des systèmes d’information (datacenter, réseau, terminaux, etc.) qui sont disponibles dans l’état de l’art et qui seront couplés à des simulateurs de protocoles (pour le FHE et la blockchain) développés au LIST. Ceci permettra d’élaborer une méthodologie d’éco-innovation pour la recherche d’une solution optimale à la fois sur les plans techniques et environnementaux.

Les candidatures doivent être envoyées à oana.stan@cea.fr et sara.tucci@cea.fr

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Technologies de l'information

INFORMATIONS PRATIQUES
Département Systèmes et Circuits Intégrés Numériques
DSCIN
Laboratoire Intelligence Intégrée Multi-capteurs
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2021
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Carolynn BERNIER  

CEA
DRT/DSCIN/DSCIN/LIIM
17 rue des Martyrs
38054 GRENOBLE CEDEX

Téléphone : +33 4 38 78 24 91

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
UT Troyes
Sciences et Technologies - UT Troyes -