À la rencontre de... Charles Bouillaguet

Enseignant-chercheur au sein de l'équipe ALMASTY, Charles Bouillaguet est cryptologue. Sa mission ? Traquer les failles dans les systèmes cryptographiques qui protègent nos données... pour mieux les rendre invulnérables !

Q. D’où viens-tu et où vas-tu ?

Je m'appelle Charles Bouillaguet. Je suis enseignant-chercheur en cryptologie depuis presque 20 ans maintenant : j'ai commencé à faire de la recherche sur ce sujet au printemps 2007, lors de mon stage de M2. J'ai d'abord fait une thèse dans l'équipe de cryptologie de l'ENS à Paris, puis j'ai été recruté à l'université de Lille. J'ai intégré l'équipe "Calcul Formel" dont le coeur de métier était à l'époque... la résolution symbolique de systèmes d'équations aux dérivées partielles avec des applications privilégiées à la biologie ! Je me retrouvais à être le seul cryptologue à 50 km à la ronde. Je suis arrivé au LIP6 et à Sorbonne Université en 2020 dans le cadre d'un échange de poste. J'ai atterri dans l'équipe ALMASTY, ce qui m'a permis de rompre mon isolement thématique. Je me plais bien ici et donc, a priori, je ne vais nulle part. Je reste !

Q. Sur quoi travailles-tu actuellement ?

De manière générale, je fais de la cryptanalyse, c'est-à-dire que j'essaye de trouver des moyens de "casser" des mécanismes cryptographiques existants, de mettre en défaut les propriétés de sécurité qu'ils sont censés offrir. Par exemple, il pourrait s'agir de déchiffrer des communications qui devraient rester confidentielles, d'imiter la signature numérique d'un autre utilisateur, d'influencer le résultat d'un vote électronique, etc.

La sécurité des mécanismes cryptographiques modernes repose sur le fait que des problèmes mathématiques bien définis sont calculatoirement difficiles : si j'étais capable de factoriser des entiers de 400 chiffres, alors je pourrais contrefaire des cartes bleues (mais heureusement, le record actuel est de 250 chiffres, et la difficulté augmente vite avec le nombre de chiffres).

L'arrivée de la cryptographie "post-quantique" et de la volonté des gouvernements de standardiser de nouveaux mécanismes cryptographiques a fait (re)émerger de nouveaux problèmes calculatoires qui pourraient avoir un intérêt : trouver des vecteurs courts dans des réseaux euclidiens, résoudre des systèmes polynomiaux, décoder des codes correcteurs d'erreurs arbitraires, etc. On fait l'hypothèse que ces problèmes sont difficiles à résoudre et, sous cette hypothèse, on essaye de construire des mécanismes cryptographiques sûrs.

En ce qui me concerne, une partie de mon travail consiste donc à essayer de trouver des moyens plus efficaces de résoudre les problèmes en question. Si moi ou d'autres y parviennent, cela peut nécessiter une adaptation des mécanismes cryptographiques pour maintenir le niveau de sécurité voulu.

Vu de loin, on pourrait dire que mon travail consiste à étudier et à inventer des algorithmes. Mais à cause de la diversité des mécanismes cryptographiques et des techniques qui permettent de s'y attaquer, je suis finalement amené à m'intéresser à des tas de choses assez variées : résoudre des systèmes polynomiaux bizarres, résoudre des systèmes d'inégalités linéaires sur les entiers, chercher des solutions creuses à des systèmes d'équations linéaires, interpoler des polynômes en plusieurs variables avec des contraintes inhabituelles, optimiser des fonctions convexes en de nombreuses variables, résoudre de (très) grands systèmes linéaires creux, essayer d'écrire des programmes efficaces qui font tout cela...

Q. Comment s’organise ta semaine ?

Pendant les périodes d'enseignement, ma semaine est souvent rythmée par les cours que je dois donner (et préparer !), ainsi que par des rendez-vous avec les étudiants que je dois encadrer pour des projets, des stages, des thèses... L'été et pendant les vacances, j'ai plus de temps pour me consacrer à ma recherche.

Q. Quelle est une chose que les gens ne comprennent pas sur ton sujet de recherche ?

La cryptographie est une branche de l'informatique qui est assez mathématisée. Pour ne donner qu'un exemple, le gouvernement américain a standardisé en 2024 un nouveau mécanisme de signature nommé Dilithium. Sa clef publique est formée par une base d'un module de petit rang défini sur un anneau de polynômes sur un corps fini quotienté par un polynôme cyclotomique de grand degré. Essayez de dire ça dans une soirée avec des amis...

Q. Qu’est-ce qui te passionne à propos de ton sujet ?

La grande variété des domaines sur lesquels je suis amené à me pencher (algèbre, probabilités, structures de données, combinatoire, optimisation, implantation...) fait que je suis toujours en train de découvrir de nouvelles choses, ce qui est très satisfaisant. Mais il y a aussi un autre aspect, peut-être plus sombre : quand on fait de la cryptanalyse, il y a une dimension de "défi" dans le fait de se mesurer à un mécanisme cryptographique conçu par d'autres. Est-ce que je vais réussir à voir un problème que les concepteurs du schéma n'auront pas vu ? Est-ce que je vais trouver une méthode permettant d'exploiter une faiblesse dont ils ne soupçonnaient même pas l'existence ? Bien souvent, on cherche, on cherche, sans y parvenir. Mais quand on trouve...

Q. Qu’est-ce que tu espères accomplir pendant ton séjour au LIP6 ?

Si je pouvais me faire plaisir en faisant fonctionner ma cervelle, ce ne serait déjà pas mal. Et je crois dans le fond que c'est ça qui me motive à faire de la recherche, moi et pas mal d'autres. J'ai renoncé depuis longtemps à l'ambition de devenir une figure de premier plan dans ma discipline ! Plus concrètement, un des objectifs que je poursuis, c'est de produire des logiciels à la fois efficaces et simples d'utilisation qui permettent de résoudre des problèmes calculatoires difficiles ayant un rôle en cryptographie. Ceci serait utile à d'autres collègues, et dans certains cas, je suis bien placé pour le faire.