Contributions to the Verification of Cryptographic Protocols
Contributions à la Vérification des Protocoles Cryptographiques
Résumé
Formal methods use techniques from theoretical computer science for the design
and verification of trustworthy systems. Since the 80’, the verification of cryptographic
protocols has been the topic of active research in this domain, which has made it possible
to automatically discover attacks and to formally prove security properties for ever-
increasing classes of protocols, attackers and properties: Particular classes of attackers
may be described symbolically, or arbitrary Turing machines may be considered. Security
properties may be viewed as reachability problems, which is appropriate e.g. for secrecy,
or more generally as behavioural equivalences, which allows to capture various privacy-
type properties.
This habilitation manuscript presents several contributions to this domain. We first
consider the formal modelling of unlinkability and a technique for proving unlinkability
with unbounded sessions, via the verification of sufficient conditions using existing
tools. We then develop several partial order reduction techniques that have brought
performance improvements in state-of-the-art equivalence verification tools for bounded
sessions. We finally present ongoing work on a new approach for proving protocols in the
computational model, based on the development of a meta-logic over the CCSA logic.
Les méthodes formelles mettent les outils de l’informatique théorique au service de la
conception et de la vérification de systèmes fiables. Depuis les années 80, la vérification
des protocoles cryptographiques a été un sujet de recherche actif dans ce domaine, ce qui
a rendu possible la découverte automatique d’attaques et la preuve formelle de propriétés
de sécurité pour des classes de protocoles, d’attaquants et de propriétés s’élargissant avec
le temps: On peut notamment se restreindre à certaines classes d’attaquants spécifiées
symboliquement, ou considérer des machines de Turing arbitraires. Par ailleurs, les
propriétés de sécurité peuvent être vues comme des problèmes d’accessibilité, ce qui
convient par exemple pour la confidentialité, ou plus généralement comme des problèmes
d’équivalence comportementale, ce qui permet aussi de rendre compte de diverses
propriétés liées au respect de la vie privée.
Nous présentons dans ce mémoire d’habilitation plusieurs contributions à ce domaine.
Nous nous intéressons d’abord à la modélisation de la propriété de non-traçabilité et
à sa preuve en nombre non-borné de sessions, via la vérification de conditions suffisantes
au moyen d’outils existants. Nous développons ensuite plusieurs techniques de
réduction d’ordres partiels qui ont permis l’amélioration des outils actuels de vérification
d’équivalences en nombre de session borné. Nous présentons enfin des travaux en cours
sur une nouvelle approche pour la preuve de protocoles dans le modèle calculatoire,
fondée sur le développement d’une meta-logique au dessus de la logique CCSA.
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