Cryptologie, Calcul haute-performance et Algorithmique

Le parcours Cryptologie, Calcul Haute Performance et Algorithmes (CCA) offre une formation Master Informatique de haut niveau dans les domaines de la cryptologie et du calcul haute-performance. Ces deux domaines, complémentaires, sur le marché du travail trouvent de nombreux débouchés à haute valeur ajoutée. Ils s’appuient sur des compétences avancées dans plusieurs domaines de l’algorithmique comme le calcul formel et l’arithmétique des ordinateurs, combinés avec des compétences en développement logiciel, programmation parallèle, etc.

Certaines Unités d’Enseignements de la spécialité sont mutualisées avec le EUMaster4HPC (master de référence européen pour le calcul haute-performance) et la spécialité MaIn (Mathématiques-Informatique) de l’école d’ingénieurs PolyTech Sorbonne.

Objectifs et description

Cette formation vise à former des spécialistes de haut niveau, ayant une double compétence dans les deux domaines applicatifs suivants :

• la cryptologie : il s’agit de la science du secret, qui englobe la cryptographie — l’art de concevoir des protocoles permettant de communiquer et échanger des informations — et la cryptanalyse — qui consiste en l’analyse des niveaux de sécurité de ces protocoles;
• le calcul haute-performance : composante essentielle d’industries stratégiques, ce domaine englobe les problématiques liées à la parallélisation d’algorithmes semi-numériques, la programmation parallèle et l’adaptation aux architectures émergentes (GPU ou super-calculateurs).

Ces deux domaines sont étroitement liés d’un point de vue pratique : la cryptanalyse fait souvent usage de paradigmes du calcul haute-performance et les techniques de programmation sont proches. Ils sont encore plus liés du point de vue fondamental : l’algorithmique mathématique (opérant sur des matrices, des polynômes, etc.) et les questions arithmétiques (opérateurs algébriques pour la cryptographie, qualité numérique) constituent les leviers méthodologiques fondamentaux de la formation. Ceux-ci se déclinent en deux grands domaines :

• l’arithmétique des ordinateurs et la fiabilité numérique : il s’agit du domaine de l’informatique qui s’intéresse aux opérations de base du calcul sur ordinateur, la représentation et l’utilisation algorithmique des entiers et des nombres en virgule flottante, ainsi que l’évaluation de la qualité numérique des programmes;
• le calcul formel (ou calcul algébrique) : il s’agit du domaine de l’informatique qui s’intéresse aux opérateurs de calcul algébriques sur des objets comme matrices et polynômes, s’appuyant sur des représentations exactes des données de calculs, les domaines considérés étant le plus souvent des corps finis (notamment pour la cryptologie) ou des entiers multi-précision.

Programme, Savoir-faire et Compétences

À l’issue de la formation, les étudiantes et étudiants ont acquis une expertise sur :

• les fondamentaux mathématiques et techniques de la cryptologie moderne, tant du point de vue de l’attaquant que du défenseur ainsi qu’une initiation aux techniques de cryptanalyse ;
• les modèles et paradigmes de calcul (approché/exact) et leur déploiement/développement tant dans les domaines liés à la cryptologie que ceux liés au calcul scientifique ;
• le calcul haute-performance, ses modèles et ses techniques de programmation.

Ils acquièrent également des connaissances opérationnelles via de nombreux projets de développements au sein de plusieurs Unités d’Enseignements dont un conséquent sur tout le long du second semestre de la première année.

La rédaction des différents rapports et rendus de projets, les soutenances organisées permettent aux étudiantes et étudiants d’acquérir les réflexes et pratiques de la communication scientifique et professionnelle.

Enfin, plusieurs cours sont dispensés en anglais, ce qui permet d’une part d’assurer une maîtrise de l’anglais technique et de favoriser les capacités de communication, et d’autre part d’accueillir des étudiants en mobilité internationale dans plusieurs Unités d’Enseignements de la formation.

Débouchés

Ce parcours forme des expertes et experts de la conception et de l’implémentation de solutions informatiques en cryptologie et calcul haute-performance.

La panoplie de métiers possibles à l’issue de cette formation est assez large : elle englobe les métiers techniques de la cryptologie et du calcul intensif (e.g. déploiement de solutions logicielles), des fonctions de concepteur et/ou d’encadrement relevant de l’ingéniérie cryptographique et du calcul haute-performance, voire les métiers de la recherche et développement en cryptologie, calcul haute-performance et aux domaines fondamentaux que sont l’arithmétique des ordinateurs et le calcul formel. 

Les débouchés sont donc très nombreux. Les étudiantes et étudiants trouvent rapidement un travail dans l’industrie numérique, soit au sein de grands groupes, soit au sein d’entreprises de taille moyenne ou dans le tissu important des start-ups du numérique ; ou bien au sein d’acteurs institutionnels dépendant de l’État ou bien au sein du monde de la recherche académique (Universités, CNRS, Inria, par exemple).