Blockchain locale embarquée sur dispositifs physiques sécurisés // Embedded local blockchain on secure physical devices

La blockchain repose sur un protocole de consensus qui a pour objectif de partager et répliquer des données ordonnancées entre les pairs d’un réseau distribué. La pile protocolaire, embarquée dans les dispositifs pairs du réseau, s’appuie sur un mécanisme de preuve qui atteste l’horodatage et permet une certaine équité au sein du réseau.
Les protocoles de consensus utilisés dans les blockchains déployées aujourd’hui ne sont pas adaptés pour l’embarqué, car ils requièrent trop de ressources de communication et/ou de calcul pour la preuve. Quelques travaux de recherche, comme IOTA ou HashGraph, traitent de ce sujet et pourront être analysés dans l’état de l’art.
La problématique de la thèse est de construire un protocole de consensus, frugal en communications et en ressources de calcul, dont la pile protocolaire sera implémentée dans un dispositif embarqué sécurisé. Ce protocole devra s’appuyer sur une preuve de temps écoulée issue de travaux de notre laboratoire, également frugale, appelée Proof-of-Hardware-Time (PoHT) et satisfaire les propriétés de finalité et d’équité. L’architecture complète d’un nœud pair du réseau sera conçue et embarquée sur une carte électronique de type microprocesseur intégrant plusieurs composants de sécurité matérielle, de telle sorte que la ressource de preuve ne soit pas parallélisable. La communication entre les pairs sera établie de façon distribuée.

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The blockchain is based on a consensus protocol, the aim of which is to share and replicate ordered data between peers in a distributed network. The protocol stack, embedded in the network's peer devices, relies on a proof mechanism that certifies the timestamp and ensures a degree of fairness within the network.
The consensus protocols used in the blockchains deployed today are not suitable for embedded systems, as they require too many communication and/or computing resources for the proof. A number of research projects, such as IOTA and HashGraph, deal with this subject and will be analysed in the state of the art.
The aim of this thesis is to build a consensus protocol that is frugal in terms of communications and computing resources, and whose protocol stack will be implemented in a secure embedded device. This protocol must be based on the proof of elapsed time from our laboratory's work, which is also frugal, called Proof-of-Hardware-Time (PoHT), and must satisfy the properties of finality and fairness. The complete architecture of a peer node in the network will be designed and embedded on an electronic board including a microprocessor and several hardware security components, in such a way that the proof resource cannot be parallelized. Communication between peers will be established in a distributed manner.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Sécurité des Systèmes Electroniques et des Composants
Laboratoire : Laboratoire des Systèmes Embarqués Sécurisés
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : BEROULLE Vincent
Organisme : Grenoble-INP
Laboratoire : Laboratoire LCIS
URL : https://www.researchgate.net/profile/Christine-Hennebert
URL : https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/infrastructures-de-recherche/plateforme-cybersecurite.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Sécurité des Systèmes Electroniques et des Composants

systèmes embarqués, réseaux de communication, blockchain, cryptographie