Stage – Approches de migration et évaluation des performances pour la cryptographie hybride post-quantique

Contexte du stage

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques. Vous serez encadré par un ingénieur-chercheur SystemX du domaine de la cryptographie. Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet exploratoire financé par IRT SystemX, intitulé « From Theory to Practice: Hybrid Cryptography for the Post-Quantum Transition », visant à étudier les voies de migration vers la cryptographie post-quantique (PQC).

Présentation du sujet

Objectifs

L’arrivée de la cryptographie post-quantique (PQC) marque une étape critique dans la sécurité des communications numériques. Mais la migration vers ces nouveaux schémas, appelés à remplacer les chiffrements classiques comme RSA et ECC ne peut pas s’effectuer brutalement : les contraintes d’interopérabilité, de performance et de compatibilité matérielle imposent des approches progressives et hybrides. L’objectif du stage est de concevoir, modéliser et évaluer des approches de migration vers la cryptographie post-quantique hybride, en étudiant leurs coûts de déploiement, leur impact sur la latence et leur interopérabilité avec les infrastructures existantes.Par ailleurs le stage sera l’occasion également de s’intéresser à la méthodologie d’évaluation et des expérimentations concrètes seront à réaliser sur des protocoles de communication représentatifs comme TLS 1.3 ou IPsec, intégrant des schémas hybrides (Kyber + X25519, Dilithium + ECDSA).

Missions 

• État de l’art sur les systèmes de cryptographie et leurs mises à jour
• Analyser les stratégies de migration existantes : remplacement direct, cohabitation hybride, refonte protocolaire.
• Modéliser les flux cryptographiques et les dépendances dans les protocoles cibles (TLS, SSH, IPsec).
• Intégrer des primitives hybrides post-quantiques issues du portefeuille NIST (Kyber, Dilithium, SPHINCS+).
• Évaluer expérimentalement les coûts de migration : latence, taille des messages, consommation mémoire, charge CPU.
• Comparer différentes approches selon plusieurs scénarios d’usage (infrastructure, IoT, communication sécurisée).
• Contribuer à la rédaction d’un rapport technique et/ou d’un article scientifique.
• Rédaction du rapport de stage

Références bibliographiques 

• Montenegro, J. A. et al. (2025). A Performance Evaluation Framework for Post-Quantum TLS. Journal / Conference, 2025.
• Ghinea, D. et al. (2025). Hybrid Post-Quantum Signatures in Hardware Security Keys. Google Research.
• Kwiatkowski, K., Valenta, L. (2019). CECPQ2: Combined Elliptic-Curve and Post-Quantum TLS Experiment. Google Research.
• Ko, Y., Pawana, I. W. A. J., You, I. (2025). 5G-AKA-HPQC: Hybrid Post-Quantum Cryptography Protocol for Quantum-Resilient 5G Primary Authentication with Forward Secrecy. arXiv.
• Bos, J. W., Costello, C., Naehrig, M. (2018). Post-Quantum Cryptography: Current State and Practical Considerations. IEEE Security & Privacy.

Profil et compétences

De formation : Master 2 / école d’ingénieurs (BAC+5) en sécurité numérique, cryptographie, ou cybersécurité

Compétences souhaitées 

• Bonnes connaissances des protocoles réseau sécurisés (TLS, SSH, IPsec).
• Notions en cryptographie post-quantique (Kyber, Dilithium, SPHINCS+).
• Compétences en programmation (Python, C/C++)

Aptitudes personnelles 

• Rigueur
• Curiosité
• Autonomie

 Merci de joindre CV, lettre de motivation, relevé de notes et autres documents utiles comme une lettre de recommandations.