Broadcast Encryption with Traitor Tracing

Diffusion chiffrée avec traçage de traîtres

Mario Strefler (1)

1 CASCADE - Construction and Analysis of Systems for Confidentiality and Authenticity of Data and Entities

In this thesis, we look at definitions and black-box constructions with efficient instantiations for broadcast encryption and traitor tracing. We begin by looking at the security notions for broadcast encryption found in the literature. Since there is no easy way to compare these existing notions, we propose a framework of security notions for which we establish relationships. We then show where existing notions fit within this framework. Second, we present a black-box construction of a decentralized dynamic broadcast encryption scheme. This scheme does not rely on any trusted authorities, and new users can join at any time. It achieves the strongest security notion based on the security of its components and has an efficient instantiation that is fully secure under the DDH assumption in the standard model. Finally, we give a black-box construction of a message-based traitor tracing scheme, which allows tracing not only based on pirate decoders but also based on watermarks contained in a message. Our scheme is the first one to obtain the optimal ciphertext rate of 1 symptotically. We then show that at today's data rates, the scheme is already practical for standard choices of values.

Dans cette thèse, nous étudions les définitions et les constructions en boite noire avec des instantiations efficaces pour la diffusion chiffrée et le traçage de traîtres. Nous commençons par examiner les notions de sécurité pour la diffusion chiffrée présentes dans la littérature. Comme il n'y a pas de moyen facile de les comparer, nous proposons un cadre général et établissons des relations. Nous montrons alors comment les notions existantes s'inscrivent dans ce cadre. Ensuite, nous présentons une construction en boite noire d'un système de diffusion chiffrée dynamique décentralisée. Ce système ne repose sur aucune autorité de confiance, et de nouveaux utilisateurs peuvent joindre à tout moment. Le système satisfait la notion de sécurité la plus forte sous des hypothèses de sécurité classiques de ses composantes. Il admet une instantiation efficace qui est sûre sous la seule hypothèse DDH dans le modèle standard. Enfin, nous donnons une construction en boite noire d'un système de traçage de traîtres à base de messages, qui permet de tracer non seulement à partir des décodeurs pirates, mais aussi à partir des tatouages numériques contenus dans un message. Notre schéma est le premier à obtenir asymptotiquement le taux d'expansion optimal de 1. Nous montrons également que vus les débits de données actuels, le schéma est déjà pratique pour les choix de valeurs usuels.

Mots clés: cryptography; digital rights management; public-key encryption; security notions; broadcast encryption; traitor tracing

Mots clés: cryptographie; gestion des droits numériques; chiffrement à clé publique; notions de sécurité; diffusion chiffrée; traçage de traîtres

Domaines: Cryptographie et sécurité [cs.CR]

Mario Strefler. Broadcast Encryption with Traitor Tracing. Cryptography and Security [cs.CR]. Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00870910⟩