Publications (by
inverse
chronological order)
My publications are also available on HAL
data basis of CNRS, and on the ArXiv.
2012
Non Abelian Bent Functions (pdf)
Cryptography and Communications 4 (1): 1-23 (2012)
Abstract: Perfect
nonlinear functions from a finite group $G$
to
another one $H$ are those functions $f: G \rightarrow H$ such that for
all nonzero $\alpha \in G$, the derivative $d_{\alpha}f: x \mapsto
f(\alpha x) f(x)^{-1}$ is balanced. In the case where both $G$ and $H$
are Abelian groups, $f: G \rightarrow H$ is perfect nonlinear if and
only if $f$ is bent i.e for all nonprincipal character $\chi$ of $H$,
the (discrete) Fourier transform of $\chi \circ f$ has a constant
magnitude equals to $|G|$. In this paper, using the theory of linear
representations, we exhibit similar bentness-like characterizations in
the cases where $G$ and/or $H$ are (finite) non Abelian groups. Thus we
extend the concept of bent functions to the framework of non Abelian
groups.
The Tutte-Grothendieck Group of a Convergent Alphabetic
Rewriting
System (pdf)
Preprint, arXiv:1112.6179v1 [cs.DM],17 pages, 2012
Abstract: The
two
operations, deletion and contraction of an edge, on multigraphs
directly lead to the Tutte polynomial which satisfies a universal
problem. As observed by Brylawski in terms of order relations, these
operations may be interpreted as a particular instance of a general
theory which involves universal invariants like the Tutte polynomial,
and a universal group, called the Tutte-Grothendieck group. In this
contribution, Brylawski's theory is extended in two ways: first of all,
the order relation is replaced by a string rewriting system, and
secondly, commutativity by partial commutations (that permits a kind of
interpolation between non commutativity and full commutativity). This
allows us to clarify the relations between the semigroup subject to
rewriting and the Tutte-Grothendieck group: the later is actually the
Grothendieck group completion of the former, up to the free adjunction
of a unit (this was even not mention by Brylawski), and normal forms
may be seen as universal invariants. Moreover we prove that such
universal constructions are also possible in case of a non convergent
rewriting system, outside the scope of Brylawski's work.
2011
Contributions à l'Algèbre,
à l'Analyse et à la Combinatoire des
Endomorphismes sur les Espaces de Séries (pdf)
Résumé
: Le
dual
topologique de l'espace des séries en un nombre
quelconque, éventuellement infini, de variables non
commutatives avec un corps topologique séparé de
coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des
polynômes. Il en résulte de façon
immédiate que les endomorphismes continus sur les
séries sont exactement les matrices infinies mais finies en
ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une
algèbre de Fréchet, disposent quant à
elles d'un calcul intégral et différentiel, que
nous développons dans un cadre assez
général, et qui permet d'établir une
correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous
déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl
(à deux générateurs)
réalisée fidèlement comme une
algèbre d'opérateurs agissant
continûment sur l'espace des séries formelles (en
une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme
d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut
s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille
sommable en des opérateurs plus
élémentaires, les opérateurs
d'échelle (généralisation de
l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le
théorème de densité de Jacobson. Par
dualité (topologique) un résultat similaire
concernant les opérateurs continus sur un espace de
combinaisons linéaires infinies tombent presque
gratuitement. Par ailleurs nous développons la notion
d'algèbre (contractée) large d'un
monoïde à zéro (obtenue par
complétion de l'algèbre contractée)
qui nous permet de calculer de nouvelles formules d'inversion de
Möbius ainsi que des séries de Hilbert.
Abstract: The
topological dual of the space of formal series
with any number, even infinite, of noncommutative variables over an
Hausdorff topological field, under the product topology, is the space
of polynomials. It implies that continuous endomorphisms on series are
exactly the infinite but row-finite matrices. Because their totality is
a Fréchet algebra, a basic integral and differential
calculus can be defined for intinite triangular matrices; such a
calculus is futhermore developped in a general way and leads to an
exponential-logarithm Lie-like correspondence. These analytic tools are
then successfully applied on the first Weyl algebra faithfully
represented as an algebra of continuous operators on the space of
formal power series (in one variable). Afterwards we prove that every
endomorphism of an infinite (countable) dimensional vector space may be
explicitly obtained as the sum of a summable family of elementary
operators, called ladder operators (generalizing the Weyl algebra) in a
way similar to Jacobson's density theorem. By (topological) duality we
obtain the same result for continuous operators on a space of infinite
linear combinations. Besides we introduce the total (contracted)
algebra of a monoid with a zero (as a completion of the usual
contracted algebra) which is used to compute new Moebius inversion
formulae along with some Hilbert series.
Non-Boolean Almost Perfect Nonlinear Functions on
Non-Abelian Groups (pdf)
Alexander Pott
International Journal of Foundations of Computer Science
22 (6): 1351-1367 (2011)
Abstract:
The
purpose of this paper is to present extended definitions and
characterizations of the classical notions of APN and maximum nonlinear
Boolean functions to deal with the case of mappings from a finite group
K to another one N with the possibility that one or both groups are
non-Abelian.
Rigidity of the Topological Dual Spaces of Formal Power
Series with respect to Product Topologies (pdf)
Preprint, arXiv:1012.4076v1 [math.GN],12 pages, 2011
Abstract: Even
in
spaces of formal power series is required a topology in order to
legitimate some operations, in particular to compute infinite
summations. Many topologies can be exploited for different purposes.
Combinatorists and algebraists may think to usual order topologies, or
the product topology induced by a discrete coefficient field, or some
inverse limit topologies. Analysists will take into account the valued
field structure of real or complex numbers. As the main result of this
paper we prove that the topological dual spaces of formal power series,
relative to the class of product topologies with respect to Hausdorff
field topologies on the coefficient field, are all the same, namely the
space of polynomials. As a consequence, this kind of rigidity forces
linear maps, continuous for any (and then for all) of those topologies,
to be defined by very particular infinite matrices similar to
row-finite matrices.
Enforcing Security with Cryptography (pdf)
Sami Harari
In S. Haddad, F. Kordon, L. Pautret and L. Petrucci
(eds.), Distributed Systems: Designs and Algorithms, Wiley,
chapter 12, pp. 301-330, 2011
Abstract:
The
purpose of this chapter is to give an account on modern cryptography,
both symmetric and asymmetric, following the evolution of mathematical
techniques to construct secure bijective functions. After a brief
introduction concerning some general notions on cryptography, the block
ciphers DES, IDEA and AES are presented. In a second part are presented
the relations between prime numbers and public-key encryption, followed
by a rigorous description of RSA cryptosystem.
2010
Ladder
Operator and Endomorphisms in Combinatorial Physics (pdf)
Gérard H. E. Duchamp, Allan I. Solomon,
Karol A. Penson, Pawel Blaziak and
Andrzej Horzela
Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science 12
(2): 295-306 (2010)
Abstract:
Starting
with the Heisenberg-Weyl algebra, fundamental to quantum physics, we
first show how the ordering of the non-commuting operators intrinsic to
that algebra gives rise to generalizations of the classical Stirling
Numbers of Combinatorics. These may be expressed in terms of infinite,
but row-finite, matrices, which may also be considered as endomorphisms
of $\mathbb{C}[[x]]$. This leads us to consider endomorphisms in more
general spaces, and these in turn may be expressed in terms of
generalizations of the ladder-operators familiar in physics.
Möbius Inversion Formula for Monoids with Zero (pdf)
Gérard H. E. Duchamp and
Christophe Tollu
Semigroup Forum 81
(3): 446-460 (2010)
Abstract:
The Möbius inversion formula, introduced during the 19th
century in number theory, was generalized to a wide class of monoids
called locally finite such as the free partially commutative, plactic
and hypoplactic monoids for instance. In this contribution are
developed and used some topological and algebraic notions for monoids
with zero, similar to ordinary objects such as the (total) algebra of a
monoid, the augmentation ideal or the star operation on proper series.
The main concern is to extend the study of the Möbius function
to some monoids with zero, i.e., with an absorbing element, in
particular the so-called Rees quotients of locally finite monoids. Some
relations between the Möbius functions of a monoid and its
Rees quotient are also provided.
Statistics on Graphs, Exponential Formula and Combinatorial
Physics (pdf)
Gérard H. E. Duchamp, Silvia Goodenough
and Karol
A. Penson
Journal of Nonlinear Systems and Applications 1: 58-62
(2010)
Abstract: The
concern
of this paper is a famous combinatorial formula known under the
name "exponential formula". It occurs quite naturally in many contexts
(physics, mathematics, computer science). Roughly speaking, it
expresses that the exponential generating function of a whole structure
is equal to the exponential of those of connected substructures.
Keeping this descriptive statement as a guideline, we develop a general
framework to handle many different situations in which the exponential
formula can be applied.
Partial Monoids: Associativity and Confluence (pdf)
Gérard H. E. Duchamp and
Christophe Tollu
Journal of Pure and Applied Mathematics 3 (2): 265-285
(2010)
Abstract:
A partial monoid $P$ is a set with a partial multiplication $\times$
(and total identity $1_P$) which satisfies some associativity axiom.
The partial monoid $P$ may be embedded in a free monoid $P^*$ and the
product $\star$ is simulated by a string rewriting system on $P^*$ that
consists in evaluating the concatenation of two letters as a product in
$P$, when it is defined, and a letter $1_P$ as the empty word
$\epsilon$. In this paper we study the profound relations between
confluence for such a system and associativity of the multiplication.
Moreover we develop a reduction strategy to ensure confluence and which
allows us to define a multiplication on normal forms associative up to
a given congruence of $P^*$. Finally we show that
this operation is associative if, and only if, the rewriting system
under consideration is confluent.
A Formal Calculus on the Riordan Near Algebra (pdf)
Gérard H. E. Duchamp
Advances and Applications in Discrete Mathematics 6 (1):
11-44 (2010)
Abstract:
The
Riordan group is the semi-direct product of a multiplicative group of
invertible series and a group, under substitution, of non units. The
Riordan near algebra, as introduced in this paper, is the Cartesian
product of the algebra of formal power series and its principal ideal
of non units, equipped with a product that extends the multiplication
of the Riordan group. The later is naturally embedded as a subgroup of
units into the former. In this paper, we prove the existence of a
formal calculus on the Riordan algebra. This formal calculus plays a
role similar to those of holomorphic calculi in the Banach or
Fréchet algebras setting, but without the constraint of a
radius of convergence. Using this calculus, we define "en passant" a
notion of generalized powers in the Riordan group.
Doubly Perfect Nonlinear Boolean Permutations (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography
13 (6): 571-582 (2010)
Abstract:
Due to implementation constraints the XOR operation is widely used in
order to combine plaintext and key bit-strings in secret-key block
ciphers. This choice directly induces the classical version of the
differential attack by the use of XOR-kind differences. While very
natural, there are many alternatives to the XOR. Each of them inducing
a new form for its corresponding differential attack (using the
appropriate notion of difference) and therefore block-ciphers need to
use S-boxes that are resistant against these nonstandard differential
cryptanalysis. In this contribution we study the functions that offer
the best resistance against a differential attack based on a finite
field multiplication. We also show that in some particular cases, there
are robust permutations which offers the best resistant against both
multiplication and exponentiation base differential attacks. We call
them doubly perfect nonlinear permutations.
2009
A New Characterization of Group Action-Based Perfect
Nonlinearity (pdf)
Discrete Applied Mathematics 157 (8): 1848-1857 (2009)
Abstract: The
left-regular
multiplication
is
explicitly
embedded
in
the
notion
of
perfect
nonlinearity.
But
there
exist
many
other
group
actions.
By
replacing
translations
by
another
group
action
the
new
concept
of
group
action-based
perfect
nonlinearity
has
been
introduced.
In
this
paper
we
show
that
this
generalized
concept
of
nonlinearity
is
actually
equivalent
to
a
new
bentness
notion
that
deals
with
functions
defined
on
a finite
Abelian group G that acts on a finite set X
and with values in the finite-dimensional vector space of
complex-valued
functions defined on X.
GF(2^n)-Bent Functions (pdf)
Advances and Applications in Discrete Mathematics 3 (1):
1-46 (2009)
Abstract: A
function
from
a
finite
Abelian
group
$G$
and
with
values
in
the
unit
circle
$T$
of
the
complex
field
is
called
bent
if
its
Fourier
transform
(i.e.,
the
decomposition
of
$f$
in
the
basis
of
characters
of
$G$)
has
a
constant
magnitude
equal
to
the
number
of
elements
of
$G$.
In
this
contribution
we
define
a
modulo
2
notion
of characters by allowing the
characters of an elementary finite Abelian p-group $G$ to take their
values in the multiplicative group $GF(2^n)^*$ (with $p = 2^n
− 1$) of
the
roots of the unity in the finite field $GF(2^n$ ) with $2^n$ elements
rather than in the complex roots of the unity $T$. We show that this
kind of characters forms an orthogonal basis of the $GF(2^n )$-vector
space of functions from $G$ to $GF(2^n)$ that permits us to define a
modulo 2 version of the Fourier transform (as a decomposition of a
vector in this basis of characters). We show that many classical
properties of the Fourier transform still hold for this characteristic
2 version. In particular, we can define an appropriate notion of bent
functions, called $GF(2^n)$-bent functions, with respect to this
Fourier transform. Finally we construct a class of $GF(2^n)$-bent
functions and we also study their relations with classical and group
action versions of perfect nonlinearity.
2008
G-Perfect Nonlinear functions (pdf)
James A. Davis
Designs, Codes and Cryptography 46 (1): 83-96 (2008)
Abstract:
Perfect
nonlinear functions are used to construct
DES-like cryptosystems that are resistant to differential attacks.We
present generalized DES-like cryptosystems where the XOR operation is
replaced by a general group action. The new cryptosystems, when
combined with G-perfect nonlinear functions (similar to classical
perfect nonlinear functions with one XOR replaced by a general group
action), allow us to construct
systems resistant to modified differential attacks. The more general
setting enables robust cryptosystems with parameters that would not be
possible in the classical setting. We construct several examples of
G-perfect nonlinear functions, both $\Z_2$-valued and $\Z_2^a$-valued.
Our final constructions demonstrate G-perfect nonlinear planar
permutations (from $\Z_2^a$ to itself), thus providing an alternative
implementation to current uses of almost perfect nonlinear functions.
Cryptographie et Procédés de
Chiffrement (pdf)
Sami Harari
In F. Kordon, L. Pautret et L. Petrucci
(éds.), Systèmes répartis en action,
de l'embarqué aux systèmes à large
échelle, Hermes Science, chapter 7, pp. 117-151, 2008 (in
French)
Résumé :
L'objectif de ce chapitre est de présenter les principes
généraux de la cryptographie, à la
fois symétrique et asymétrique, en mettant
l'accent sur l'évolution des techniques
mathématiques de conception des bijections
cryptographiquement sûres. Les procédés
de chiffrement par blocs DES, IDEA et AES sont par la suite
exposés. Enfin les relations entre les nombres premiers et
la cryptographie à clef publique, en particulier dans le
procédé de chiffrement RSA, sont
développées.
2007
Perfect Nonlinear S-Boxes on the Real Line (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography
10 (6): 783-813 (2007)
Abstract: The
objective of this contribution is to introduce an
analogue to the classical secretkey block ciphers, such as DES, IDEA or
AES, in the nondenumerable setting, namely where cleartexts, plaintexts
and keys are real numbers. The nonlinear part of traditional secretkey
block ciphers, the S-boxes, is designed to provide confusion, i.e., to
resist to several kind of cryptanalysis such as algebraic, differential
or linear attacks. By analogy we construct S-boxes in the uncountable
setting which provide the best resistance to a classical or modified
version of the differential attack. Since our S-boxes are real-valued
functions defined on the real-line, we also need to prevent possible
new attacks based on real analysis (such as continuity and
derivability), which are ignored since impossible in the finite case:
we must hide the topological structure. So we introduce a new kind of
discontinuous
boxes for this purpose.
2006
Bent
Functions
in
Impossible
Cases:
Odd
and
Plane
Dimensions (pdf)
International Journal of Computer Science and Network
Security 6 (8): 18-26 (2006)
Abstract: Bent or
perfect nonlinear Boolean functions represent
the best resistance against the so-called linear and differential
cryptanalysis. But this kind of cryptographic relevant functions only
exists when the number of input bits m is an even integer and is larger
than the double of the number of output bits n. Unfortunately the
non-existence cases, the odd dimension (m is an odd integer) or the
plane dimension ( m = n ), are not illegitimate from a cryptographic
point of view and even commonly considered. New notions of bentness and
perfect nonlinearity are then needed in those impossible cases for the
traditional theory. In this paper, by replacing the usual XOR by
another kind of bit-strings combination, we explicitly construct new
“bent” Boolean functions in traditionally
impossible cases.
Bent Functions on a Finite Nonabelian Group (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography
9 (2): 349-364 (2006)
Abstract: We
introduce the notion of a bent function on a finite
nonabelian group which is a natural generalization of the well-known
notion of bentness on a finite abelian group due to Logachev, Salnikov
and Yashchenko. Using the theory of linear representations and
noncommutative harmonic analysis of finite groups we obtain several
properties of such functions similar to the corresponding properties of
traditional Abelian bent functions.
2005
Multidimensional
Bent
Functions (pdf)
GESTS International Transactions on Computer Science and
Engeneering 18 (1): 185-195 (2005)
Abstract:
The concept of bent functions, originally introduced by Dillon and
Rothaus, is very relevant in cryptography because this kind of
functions represents the maximal resistance against the so-called
linear cryptanalysis. In 1997, Logachev, Salnikov and Yashchenko
described a fundamental notion of bentness for functions defined on a
finite Abelian group G with values in the unit circle of the complex
field. in this paper, by replacing this unit circle by the unit
hypersphere S_H(0_H,1) of an arbitrary finite-dimensional Hermitian
space H, we develop a generalization of the concept of bentness for
S_H(0_H,1)-valued functions defined on G, called multidimensional bent
functions.
Group Action based Perfect Nonlinearity (pdf)
Sami Harari
GESTS International Transactions on Computer Science and
Engeneering 12 (1): 1-14 (2005)
Abstract: In
a
recent
paper,
we
generalized
the
notion
of
perfect
nonlinearity
of
boolean
functions
by
replacing
the
translations
of
a
vector
space
on
$\mathbb{F}_2$
by
an
Abelian
group
of
fixed-point
free
involutions
acting
regularly
on
this
vector
space.
We
now
show
this
generalization
to
be
still
valid
when
considering
a
finite
nonempty
set
$X$
rather
than
a
vector
space
on
$\mathbb{F}_2$
and a faithful or regular action
of a finite Abelian group $G$ on $X$. We also develop a dual
characterization of this new concept through the Fourier transform as
for the classical notion of perfect nonlinearity. By considering
faithful actions we highlight a fundamental concept underlying to
perfect nonlinearity that extends the classical notions. In short we
integrate the traditional concepts within a more general and primitive
framework.
Non Linéarité Parfaite
Généralisée au sens des Actions de
Groupe, Contribution aux Fondements de la Solidité
Cryptographique (pdf)
PhD in Mathematics,
Advisor Sami Harari,
Université du
Sud-Toulon Var, September 12th, 2005 (in French)
Résumé :
Les notions de fonctions parfaitement non linéaires et
courbes sont particulièrement pertinentes en cryptographie
puisqu'elles formalisent les résistances maximales face aux
très efficaces attaques différentielle et
linéaire. Cette thèse est ainsi
consacrée à l'étude de ces objets
cryptographiques. Nous interprétons ces notions de
manière très naturelle essentiellement en
substituant les translations figurant dans la définition de
la non linéarité parfaite par une action de
groupe quelconque. Les propriétés de ces actions
telle que la fidélité ou la
régularité permettent de décliner en
plusieurs variantes ce nouveau concept. Nous développons de
surcroît sa caractérisation duale à
l'aide de la transformée de Fourier ce qui aboutit
à la notion appropriée de fonction courbe. En
particulier dans le cas d'une action de groupe non abélien,
nous faisons usage de la théorie des
représentations linéaires afin
d'établir une version duale matricielle. Nous
généralisons par ailleurs selon le même
principe ces objets combinatoires appelés ensembles
à différences qui caractérisent la non
linéarité parfaite des fonctions à
valeurs dans le corps fini à deux
éléments. Cela nous permet d'exhiber des
constructions de fonctions satisfaisant nos critères
généralisés, en particulier dans ces
cas où les fonctions courbes au sens classique n'existent
pas.
Abstract: Notions
of perfect nonlinearity and bent functions are particularly relevant in
cryptography because they formalize maximal resistances against the
very efficient differential and linear attacks. This thesis is then
dedicated to the study of these cryptographic objects. We naturally
interpret these notions in a more abstract and theoretical framework
essentially by the substitution of the translations which occur in the
definition of perfect nonlinearity by any group action. The properties
of these actions as fidelity and regularity allow to decline this new
concept into several alternatives. We develop as well its dual
characterization using the Fourier transform that leads to an adapted
notion of bentness. In particular in the case of a non Abelian group
action, we use the linear representations theory to establish a dual
matrix version. Furthermore, following the same principle, we
generalize those combinatorics objects called difference sets which
characterize perfect nonlinearity of functions with values in the
finite field with two elements. This allows us to exhibit some
constructions of functions which satisfy our generalized criteria, in
particular in those cases where bent functions in the usual sense do
not exist.
2004
Generalized
Boolean
Bent
Functions (pdf)
Sami Harari
In Progress in Cryptology - Indocrypt 2004, volume 3348 of
Lecture Notes in Computer Science, pp. 107-119, 2004
Abstract: The
notions
of
perfect
nonlinearity
and
bent
functions
are
closely
dependent
on
the
action
of
the
group
of
translations
over
$\mathbb{F}_2^m$.
Extending
the
idea
to
more
generalized
groups
of
involutions
without
fixed
points
gives
a
larger
framework
to
the
previous
notions.
In
this
paper
we
largely
develop
this
concept
to
define
$G$-perfect
nonlinearity
and
$G$-bent
functions,
where
$G$
is
an
Abelian
group
of involutions, and to show their equivalence as in the
classical case.
Seminar
Presentations (by
inverse chronological order)
2012
Topological duality and row-finite matrices (pdf)
Conférence "Structured Matrix Days 2012" (May, 10-11) au XLIM,
Université de Limoges (France)
Abstract: In order to
legitimate some computations, for instance sums of series, we need to
consider topologies on the space of formal series. In combinatorics or
algebra it is usual to consider topologies given by vauations, or
product topology relative to a discrete field, or projective limit
topologies. When analysis is needed we consider the usual topologies of
the base fields of real and complex numbers. Actually we prove that the
topological duals of the space of series with respect to the product
topology relative to a fixed Hausdorff topological field, are all
isomorphic to the space of polynomials. Due to this independence of the
topological dual the linear operators, continuous for one (and
therefore for all) the topology(ies) of our collection may be written
in the form of particular infinite matrices for which they are only
finitely many non-zero terms on each "row".
Opérateurs d'échelle
généralisés et une "forme normale" des
endomorphismes (pdf)
Séminaire d'Algèbre et Théorie des Nombres du LMB, Université de
Franche-Comté
Résumé
: En caractéristique zéro, une conséquence
presque
immédiate du théorème de densité de Jacobson est le fait que l'algèbre
de Weyl (d'indice un) est un sous-anneau dense (dans la topologie
compact-ouvert) de l'anneau des endomorphismes de l'espace des
polynômes en une indéterminée. Les générateurs canoniques de l'algèbre
de Weyl sont des opérateurs d'échelle, i.e., ils sont gradués,
respectivement en degré +1 et -1, relativement au degré usuel des
polynômes. L'objectif de cet exposé est d'étendre le résultat de
densité en caractéristique quelconque où l'on remplace l'espace des
polynômes par un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable et
les générateurs de l'algèbre de Weyl par des opérateurs d'échelle
quelconques. Par dualité (topologique) on en déduit ensuite un résultat
analogue pour traiter le cas des opérateurs (continus) sur des
"combinaisons linéaires" infinies.
Opérateurs d'échelle
généralisés et une "forme normale" des
endomorphismes (pdf)
Séminaire Algo du GREYC, Université
de Caen Basse-Normandie (in French)
Résumé:
L'algèbre de Weyl (d'indice 1),
bien connue des physiciens, est engendrée par deux
éléments a et b qui, s'ils ne commutent pas,
possèdent une relation de commutation bien
maîtrisée : ab-ba=1. Une conséquence
directe d'un théorème d'algèbre (le
théorème de densité de Jacobson)
montre que tout opérateur sur les polynômes peut
être vu comme la limite d'une suite
d'éléments de l'algèbre de Weyl. Il
est même possible de construire explicitement une telle
suite. Dans cet exposé je montre qu'un résultat
similaire peut être obtenu si on remplace les
éléments a et b par des opérateurs
d'échelle généralisés, soit
deux opérateurs : R, montant, et L, descendant, sur un
espace vectoriel de dimension infinie, sans aucune relation de
commutation particulière. Une construction algorithmique est
également possible dans ce cadre
généralisé, et elle conduit
à une notion de forme normale pour des opérateurs.
Contributions
à l'algèbre,
àl'analyse et à la combinatoire des
endomorphismes sur les
espaces de séries (pdf)
Séminaire Algèbre, Dynamique et
Topologie du LATP, Aix-Marseille Université (in French)
Résumé: Le
dual
topologique
de
l'espace
des
séries
en
un
nombre
quelconque,
éventuellement
infini,
de variables non
commutatives avec un corps topologique séparé de
coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des
polynômes. Il en résulte de façon
immédiate que les endomorphismes continus sur les
séries sont exactement les matrices infinies mais finies en
ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une
algèbre de Fréchet, disposent quant à
elles d'un calcul intégral et différentiel, que
nous développons dans un cadre assez
général, et qui permet d'établir une
correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous
déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl
(à deux générateurs)
réalisée fidèlement comme une
algèbre d'opérateurs agissant
continûment sur l'espace des séries formelles (en
une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme
d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut
s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille
sommable en des opérateurs plus
élémentaires, les opérateurs
d'échelle (généralisation de
l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le
théorème de densité de Jacobson. Par
dualité (topologique) un résultat similaire
concernant les opérateurs continus sur un espace de
combinaisons linéaires infinies tombent presque
gratuitement.
Fonctions
presque
parfaitement
non
linéaires
sur
des
groupes
non
abéliens (pdf)
Séminaire Arithmétique et
Théorie de l'Information de l'IML, Aix-Marseille
Université (in French)
Résumé:
L'objectif
de
cet
exposé
est
de
présenter
des
définitions
et
caractérisations
des
notions
classiques
de fonctions
booléenes APN et
maximalement non linéaires adaptées au cas
d'applications d'un groupe
fini K dans un autre N avec la possibilité que l'un ou
l'autre voire
les deux groupes soient non abéliens.
Fonctions
presque
parfaitement
non
linéaires
sur
des
groupes
non
abéliens (pdf)
Séminaire d'Informatique et Algèbre
Appliquée de l'IMATH, Université du
Sud Toulon-Var (in French)
Fonctions
presque
parfaitement
non
linéaires
sur
des
groupes
non
abéliens (pdf)
Séminaire du groupe de travail ARITH du LIRMM,
Université
Montpellier 2 (in French)
Formule d'inversion de Möbius pour les
monoïdes à zéro (pdf)
Séminaire Combinatoire & Algorithmes du
LITIS, Université
de
Rouen
Résumé:
La formule d'inversion de Möbius,
introduite au cours
du
XIXème siècle en arithmétique, fut
généralisée à une vaste
classe de
monoïdes dits localement finis tels que les monoïdes
partiellement
commutatifs libres et les monoïdes plaxique et hypoplaxique
par
exemple. Dans cet exposé seront
présentés des notions algébriques et
topologiques sur les monoïdes à zéro,
similaires à des objets
ordinaires tels que l'algèbre (totale) d'un
monoïde, l'idéal
d'augmentation ou l'étoile des séries propres.
L'objet principal de cet
exposé est d'étendre l'étude de la
fonction de Möbius au cas de
certains monoïdes à zéro, i.e., les
monoïdes disposant d'un élément
absorbant bilatère, en particulier, les quotients de Rees de
monoïdes
localement finis. Des relations entre la fonction de Möbius
d'un
monoïde et celle de son quotient de Rees seront ainsi
décrites.
2011
Soutenance
d'Habilitation
à
Diriger
des
Recherches
en
Mathématiques
et
en
Informatique (pdf)
Le 8 novembre 2011 à l'Université
Paris XIII, Président du
jury
Jacques Alev (in French)
Résumé
:
Le
dual
topologique de l'espace des séries en un nombre
quelconque, éventuellement infini, de variables non
commutatives avec un corps topologique séparé de
coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des
polynômes. Il en résulte de façon
immédiate que les endomorphismes continus sur les
séries sont exactement les matrices infinies mais finies en
ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une
algèbre de Fréchet, disposent quant à
elles d'un calcul intégral et différentiel, que
nous développons dans un cadre assez
général, et qui permet d'établir une
correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous
déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl
(à deux générateurs)
réalisée fidèlement comme une
algèbre d'opérateurs agissant
continûment sur l'espace des séries formelles (en
une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme
d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut
s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille
sommable en des opérateurs plus
élémentaires, les opérateurs
d'échelle (généralisation de
l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le
théorème de densité de Jacobson. Par
dualité (topologique) un résultat similaire
concernant les opérateurs continus sur un espace de
combinaisons linéaires infinies tombent presque
gratuitement. Par ailleurs nous développons la notion
d'algèbre (contractée) large d'un
monoïde à zéro (obtenue par
complétion de l'algèbre contractée)
qui nous permet de calculer de nouvelles formules d'inversion de
Möbius ainsi que des séries de Hilbert.
Abstract: The
topological dual of the space of formal series
with any number, even infinite, of noncommutative variables over an
Hausdorff topological field, under the product topology, is the space
of polynomials. It implies that continuous endomorphisms on series are
exactly the infinite but row-finite matrices. Because their totality is
a Fréchet algebra, a basic integral and differential
calculus can be defined for intinite triangular matrices; such a
calculus is futhermore developped in a general way and leads to an
exponential-logarithm Lie-like correspondence. These analytic tools are
then successfully applied on the first Weyl algebra faithfully
represented as an algebra of continuous operators on the space of
formal power series (in one variable). Afterwards we prove that every
endomorphism of an infinite (countable) dimensional vector space may be
explicitly obtained as the sum of a summable family of elementary
operators, called ladder operators (generalizing the Weyl algebra) in a
way similar to Jacobson's density theorem. By (topological) duality we
obtain the same result for continuous operators on a space of infinite
linear combinations. Besides we introduce the total (contracted)
algebra of a monoid with a zero (as a completion of the usual
contracted algebra) which is used to compute new Moebius inversion
formulae along with some Hilbert series.
Generalized ladder operators and a "normal form" for
endomorphisms (pdf)
International workshop Combinatorial Physics III, du 24 au
26
novembre à Cracovie, Pologne
Abstract: In
this
talk is presented a generalization of a well-known consequence of
Jacobson's density theorem that states that any linear endomorphisms on
univariate polynomials may be represented as the sum of a summable
family of differential operators. The result
is obtained
by considering more general ladder operators than the elements of the
first Weyl algebra. Finally a similar result is given for endomorphisms
on a natural completion of some kind of vector spaces.
Décomposition des endomorphismes par des
opérateurs d'échelle
généralisés
Journées du Groupe de Travail CombAlg du GdR
IM,
du 23 au 24 juin à Rouen, France (in French)
Résumé: Une
généralisation du théorème
de
densité de Jacobson est présentée dans
cet
exposé : tout élément de l'anneau des
endomorphismes d'un espace vectoriel "gradué" est la somme
d'une
famille sommable (dans la topologie compact-ouvert)
d'éléments de l'anneau engendré par
des
opérateurs d'échelle. Pour chaque endomorphisme
on
calcule de façon explicite la famille dont il est la somme.
2010
Sur
le
plongement
du
complété d'un espace de normé dans son
complété pour
une autre norme (pdf)
Séminaire CIP au LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
Soit E un espace vectoriel muni de deux normes p et q
comparables, i.e., quel que soit x, p(x) est inférieur ou
égal à q(x).
En dépit du fait que dans cette configuration toute suite de
Cauchy
pour q est une suite de Cauchy pour p, on ne peut rien dire en
général
des relations entres les complétés de E pour p et
pour q. Dans cet
exposé, une condition nécessaire et suffisante
pour laquelle le
complété pour q se plonge continûment
(et densément) dans le complété
pour p est présentée.
Dualité et séries formelles (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
L'objectif de cet exposé est de montrer que,
quelle que soit
la topologie (séparée) de corps sur K, le dual
(topologique, pour la
topologie produit) de l'espace K^X des applications définies
sur un
ensemble X et à valeurs dans K est isomorphe au sous-espace
K^(X) des
fonctions à support fini. En particulier, ce
résultat s'applique
lorsque X est le monoïde libre sur une lettre x,
où, dans ce cas, K^X
n'est autre que l'ensemble des séries formelles K[[x]], et
K^(X) celui
des polynômes K[x]. Une conséquence de ce fait est
que l'espace des
endomorphismes continus (sous les hypothèses
précédentes quant au choix
des topologies) de K^X est isomorphe à l'espace des
"matrices" dont les
"lignes" sont à support fini.
Adjonction d'unité, aspect catégorique (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
L'adjonction d'une unité à un
semi-groupe pour constituer un
monoïde, ou à un anneau pour en faire un anneau
unitaire, relève d'une
construction générale que je me propose d'exposer
dans le cadre des
catégories monoïdales. En effet, pour une
catégorie monoïdale C donnée
avec coproduits finis et telle que le tenseur se distribue sur le
coproduit, cela résulte de l'existence d'un adjoit
à gauche pour le
foncteur d'oubli de la catégorie des monoïdes
internes à C dans celle
de ses semi-groupes internes.
Associateurs et quasi-bigèbres d'après
V. Drinfel'd (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
Il s'agit d'exposer la notion d'associateurs
dûe à Drinfel'd
pour définir les quasi-bigèbres, sorte de
bigèbres coassociatives à
conjugaison près par un associateur.
2009
On the powers of substitutions with prefunctions (pdf)
62ème Séminaire Lotharingien de
Combinatoire, du 22 au 25 février à Heilsbronn,
Allemagne
Résumé
: Dans
cet exposé nous présentons une preuve "non
combinatoire" de
l'existence de puissances généralisées
des
opérateurs de substitution avec préfonction.
Statistics on graphs, exponential formula and combinatorial
physics (pdf)
The 3rd International Conference on Complex Systems and
Applications ICCSA 2009, du 29 juin au 2 juillet au Havre, France
Résumé
:
En
1953, les physiciens chimistes R. J. Ridell et G. E. Uhlenbeck
énoncèrent la proposition de la "Formule
Exponentielle"
(également parfois appelée "expansion
isomère").
Cette formule est essentiellement basée sur une statistique
bivariée (mixte) liée aux groupes à un
paramètre. Une brève revue de quelques
modèles est
effectuée ici avec quelques problèmes
contemporains
ouverts de la Physique Combinatoire.
Monoïdes partiels, anneaux booléens et
formule exponentielle (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
Dans cet exposé je présente la
notion de monoïde partiel muni d'une application de support
à valeurs dans un anneau booléen
(généralisé, i.e., absence
éventuelle de l'identité multiplicative) de sorte
que lorsque le produit dans le monoïde partiel est
défini à condition que le produit des images par
l'application de support soit égal à
zéro, et alors l'image du produit est la somme des images.
Puis les notions développées sont
spécialisées au cas où l'anneau
booléen est l'ensemble des parties finies d'un ensemble. La
formule exponentielle en est déduite.
Le monoïde partiel libre (pdf)
Séminaire de l'IMATH, Université du
Sud Toulon-Var (in French)
Résumé
:
Dans cet exposé je démontre que
la catégorie des monoïdes partiels et celle des
monoïdes à zéro (i.e. avec un
élément absorbant bilatère) sont
(naturellement) équivalentes. Puis je construit le
monoïde partiel libre sur un alphabet de Rees (un ensemble
avec une partie distinguée).
Le monoïde partiel libre (pdf)
Séminaire LCR du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
La structure de monoïde est fondamentale en
informatique théorique, et plus
précisément en combinatoire
algébrique, puisqu’elle est reliée aux
concepts de langages, d’automates, de séries
formelles et d’algèbres de Lie combinatoires par
exemple. Un monoïde est un ensemble non vide muni
d’une loi de composition interne associative et
d’un élément neutre
bilatère. De façon informelle, un
monoïde partiel est un monoïde dont la loi de
composition n’est que partiellement défini. Un
monoïde à zéro est un monoïde
(total) pourvu d’un élément
distingué, le zéro, qui est absorbant pour sa loi
de composition interne. Dans cet exposé, après
avoir effectué des rappels concernant ces
différentes structures ainsi que des notions de
théorie des catégories, je montre que les
catégories des monoïdes à
zéro et des monoïdes partiels sont essentiellement
identiques (le zéro marque l’erreur d’un
produit non défini), et qu’elles diposent
d’un objet libre, à savoir, le monoïde
partiel libre, généralisant en cela le
résultat classique concernant l’existence du
monoïde (total) libre.
2008
Group of substitutions with prefunctions and the normal
ordering problem (pdf)
60ème Séminaire Lotharingien de
Combinatoire, du 30 mars au 2 avril à Strobl,
Autriche
Résumé
: Cet exposé a pour objectif de
montrer comment les matrices infinies (d'un certain type) peuvent
être utilisées pour résoudre le
problème de l'ordre normal pour les
éléments de l'algèbre de Weyl qui se
trouvent être homogènes relativement à
l'excès (la dérivation est d'excès -1
et la multiplication est d'excès +1).
Équations différentielles dans les
algèbres de Fréchet (pdf)
Séminaire CIP, Université Paris XIII
(in French)
Résumé
:
Dans cet exposé je démontre que
les problèmes de Cauchy avec condition initiale admettent
une solution sous forme exponentielle dans une algèbre de
Fréchet. Comme dans le cas banachique, cela permet de
définir un sous-groupe à un paramètre.
Séries entières et algèbres
de Fréchet (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
Après avoir rappelé les notions
d'espaces et d'algèbres de Fréchet, je montre que
ces dernières admettent une exponentielle (assez semblable
à l'exponentielle dans une algèbre de Banach).
Plus généralement ces algèbres
admettent un calcul analytique.
2007
Fonctions parfaitement non linéaires et actions de
groupe (pdf)
Séminaire de Cryptologie du GREYC,
Université de Caen Basse-Normandie (in French)
Résumé
: Les boîtes-S des
procédés de chiffrement (à clef
secrète) par blocs itéré sont
notamment conçues pour résister aux attaques
différentielle et linéaire. Ces cryptanalyses
reposent sur la manière de combiner le texte clair et la
clef. L'opération de combinaison traditionnellement
employée est l'addition bit-à-bit de vecteurs
binaires. Il existe d'autres façons de mélanger
le clair et la clef, aussi dans cet exposé je me propose de
remplacer l'addition par une action de groupe plus
générale. J'étudie alors l'attaque
différentielle adaptée à cette
nouvelle opération de combinaison ainsi que les
boîtes-S qui lui opposent la meilleure resistance possible.
On montre en particulier que l'on peut constuire des fonctions robustes
dans des cas où leurs homologues classiques (i.e., lorsque
l'opération de combinaison est une addition binaire)
n'existent pas.
Fonctions parfaitement non linéaires et actions de
groupe (pdf)
Séminaire LCR du LIPN, Université
Paris XIII (in French)
Résumé
:
Après un rappel des notions
générales de la cryptographie à clef
secrète ainsi que des cryptanalyses
différentielle et linéaire, je
présente mes travaux concernant la notion de non
linéarité parfaite étendue aux actions
de groupe : les boîtes-S des
procédés de chiffrement (à clef
secrète) par blocs itéré sont
notamment conçues pour résister aux attaques
différentielle et linéaire. Ces cryptanalyses
reposent sur la manière de combiner le texte clair et la
clef. L'opération de combinaison traditionnellement
employée est l'addition bit-à-bit de vecteurs
binaires. Il existe d'autres façons de mélanger
le clair et la clef, aussi dans cet exposé je me propose de
remplacer l'addition par une action de groupe plus
générale. J'étudie alors l'attaque
différentielle adaptée à cette
nouvelle opération de combinaison ainsi que les
boîtes-S qui lui opposent la meilleure resistance possible.
On montre en particulier que l'on peut constuire des fonctions robustes
dans des cas où leurs homologues classiques (i.e., lorsque
l'opération de combinaison est une addition binaire)
n'existent pas.
2006
G-perfect nonlinearity (pdf)
Séminaire du Département de
Mathématiques et d'Informatique de l'Université
de Richmond, États-Unis d'Amérique
Résumé
: Dans cette présentation j'introduis
la notion de fonctions G-parfaitement non linéaires
où l'action par translation d'un groupe est
remplacée par une action de groupe (fidèle)
quelconque. Sa caractérisation en termes de
transformée de Fourier est également
exposée et s'inspire du concept traditionnel en
cryptographie de fonctions courbes. Enfin j'expose une
généralisation similaire pour les ensembles
à différences et montre que l'on peut construire
ces objets nouveaux avec des paramètres impossibles dans le
cas usuel.
Boolean bent functions in impossible cases: odd and plane
dimensions (pdf)
First joint conference on Security in Network Architecture
(SAR) and Security of Information Systems (SSI) SARSSI'06, du 6 au 9
juin à Seignosse, France
Résumé
:
Un résultat classique énonce
qu'il est impossible de construire des fonctions courbes entre deux
espaces vectoriels sur le corps fini à deux
éléments de même dimension ou lorsque
la dimenson de l'espace de départ est impaire. En relaxant
la notion de fonctions courbes en remplaçant l'action par
translation par une autre action de groupe, je montre qu'il devient
possible de constuire des fonctions courbes (au sens
généralisés) dans ces cas impossibles
traditionnellement.
Fonctions booléennes courbes dans les cas
impossibles : les dimensions impaires et planes (pdf)
Journées du GT Codage et Cryptographie C2 du
GdR IM, du 15 au 20 octobre à Eymoutiers, France (in French)
Résumé
: Après un rappel des notions usuelles
de fonctions parfaitement non linéaire et courbe, je
présente des constructions de fonctions vérifiant
des propriétés plus
générales (la loi de groupe est
remplacée par une action de groupe).
2005
Soutenance de Thèse de Doctorat de
Mathématiques (pdf)
Le 12 septembre 2005 à l'Université
du Sud Toulon-Var, Présidente du jury Anne Canteaut,
Directeur de thèse Sami Harari (in French)
Résumé
:
Les
notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes
sont particulièrement pertinentes en cryptographie
puisqu'elles formalisent les résistances maximales face aux
très efficaces attaques différentielle et
linéaire. Cette thèse est ainsi
consacrée à l'étude de ces objets
cryptographiques. Nous interprétons ces notions de
manière très naturelle essentiellement en
substituant les translations figurant dans la définition de
la non linéarité parfaite par une action de
groupe quelconque. Les propriétés de ces actions
telle que la fidélité ou la
régularité permettent de décliner en
plusieurs variantes ce nouveau concept. Nous développons de
surcroît sa caractérisation duale à
l'aide de la transformée de Fourier ce qui aboutit
à la notion appropriée de fonction courbe. En
particulier dans le cas d'une action de groupe non abélien,
nous faisons usage de la théorie des
représentations linéaires afin
d'établir une version duale matricielle. Nous
généralisons par ailleurs selon le même
principe ces objets combinatoires appelés ensembles
à différences qui caractérisent la non
linéarité parfaite des fonctions à
valeurs dans le corps fini à deux
éléments. Cela nous permet d'exhiber des
constructions de fonctions satisfaisant nos critères
généralisés, en particulier dans ces
cas où les fonctions courbes au sens classique n'existent
pas.
2004
Generalized Boolean bent functions
5th International Conference on Cryptology in India
Indocrypt 2004, du 20 au 22 décembre à Chennai
(Madras), Inde
Résumé
:
Les
notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes
dépendent de l'action du groupe des translations sur
GF(2)^m. En
étendant cette idée à des groupes
d'involutions
sans point fixe plus généraux on obtient un cadre
plus
large pour ces notions. Dans cet exposé je
développe ce
concept afin de définir la G-non
linéarité
parfaite et les fonctions G-courbes, où G est un groupe
abélien d'involutions, et je montre que ces deux notions
sont
équivalentes, comme dans le cas classique.
Fonctions booléennes courbes
généralisées
Séminaire du GRIM, Université du Sud
Toulon-Var (in French)
Résumé
:
Les
notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes
dépendent de l'action du groupe des translations sur
GF(2)^m. En
étendant cette idée à des groupes
d'involutions
sans point fixe plus généraux on obtient un cadre
plus
large pour ces notions. Dans cet exposé je
développe ce
concept afin de définir la G-non
linéarité
parfaite et les fonctions G-courbes, où G est un groupe
abélien d'involutions, et je montre que ces deux notions
sont
équivalentes, comme dans le cas classique.
2003
Diffusion in cryptography
Applied Algebra, Algorithms and Error Coding Codes AAECC
15, du
12 au 16 mai 2003 à Toulouse, France
Résumé
: Dans
cet exposé je présente en quoi la notion de
diffusion
introduite par C. Shannon en cryptographie relève d'un
concept
métrique. Cela permet en outre de définir de
façon
rigoureuse ce concept imprécis qui est pourtant à
la base
de la conception des procédés de chiffrement
à
clef secrète.