Οffline payment requirements fοr central bank digital currencies

Exigences de paiement pour les monnaies numériques de banques centrales L’intérêt manifeste pour les monnaies numériques de banque centrale (MNBC) s’inscrit dans un contexte de numérisation accrue des paiements et de recherche de solutions plus résilientes et inclusives. Parmi les fonctionnalités désirées pour les MNBC, le paiement hors ligne constitue un enjeu central. Notamment pour garantir la résilience des systèmes de paiement, l’inclusion financière et la continuité des transactions en l’absence de connectivité réseau. Cependant, contrairement aux paiements en ligne, les paiements hors ligne pour les MNBC imposent des contraintes spécifiques et des exigences parfois antagonistes en matière de sécurité, de confidentialité, de prévention de la fraude, d’auditabilité et d’intégration aux infrastructures existantes. En conséquence, cette thèse se concentre sur l’analyse et la formalisation de ces exigences de paiement hors ligne ainsi que sur l’étude de solutions techniques permettant d’y répondre de manière cohérente. De la sorte, sur la base de cette analyse dérivant vers une taxonomie structurée, la thèse introduit plusieurs frameworks originaux illustrant différentes stratégies de satisfaction de ces exigences. Le premier, PrivTEE-Pay, repose sur une architecture à registre unique et exploite des environnements d’exécution sécurisés combinés à des primitives cryptographiques telles que les signatures aveugles et les preuves à divulgation nulle de connaissance (zk-SNARK). Le second framework étend une architecture de paiement conventionnelle par l’intégration d’une carte à puce sécurisée, la DigiVault card, couplée à un smartphone. Cette approche combinée s’appuie elle aussi sur des technologies d’amélioration de la confidentialité et sur le modèle de détection de fraude MarkoPayChain, basé sur des chaînes de Markov. Un troisième framework, Block-PAD, propose une architecture hybride combinant un registre central pour l’émission monétaire et une blockchain pour la synchronisation différée des transactions hors ligne. Enfin, la thèse complète ces contributions par un framework avancé de dé-tection de fraude hors ligne, fondé sur une combinaison de règles expertes, de modèles d’apprentissage automatique explicables et de chaînes de Markov cachées. Au reste, ces différents frameworks sont évalués expérimentalement à l’aide de simulateurs et de jeux de données synthétiques dédiés aux paiements MNBC hors ligne. Les résultats montrent que les solutions proposées permettent de répondre, chacune selon des compromis explicites, aux exigences identifiées dans la taxonomie. Cette thèse apporte ainsi des contributions concrètes à la conception de systèmes de paiement MNBC hors ligne résilients, sécurisés, performants, auditables, respectueux de la confidentialité et capables de s’intégrer dans des infrastructures de paiement existantes.