Brevet FR2477344A1 — publié le 19810904

-1' PROCEDE ET SYSTEME DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS CONFIDENTIELLES La présente invention concerne un procédé et un système de transmission d'informations confidentielles. Elle concerne plus particulièrement les systèmes dans lesquels les informations sont transmises sous la forme de messages représentés dans un code binaire. Mais aussi les autres formes de transmission. Ces messages sont chiffrés par l'intermédiaire d'une clé de chiffrement au moment de leur émission, puis déchiffrés pour être restitués sous leur forme d'origine en clair à la réception. Ces systèmes présentent au moins deux inconvénients. Le premier réside dans le fait que la fonction mathématique permettant le déchiffrement du message chiffré doit être rigoureusement l'inverse de celle qui a permis de le chiffrer. La sécurité- de ces systèmes réside principalement dans le fait que les fonctions utilisées sont complexes. Le deuxième inconvénient réside dans le fait que la crédibilité de ces systèmes n'est assurée que si les clés peuvent être aisément modifiées dans le temps ce qui suppose la mise en place de messageries confidentielles acheminant les clés vers les partenaires. La présente invention consiste à éliminer ces inconvénients en prévoyant l'usage de deux niveaux de clé de chiffrement. La première est une clé banale E transmise directement en clair de l'émetteur vers le récepteur, la deuxième est une -2- clé propre R calculée à la fois par l'émetteur et le récepteur et qui est une fonction de la clé banale, d'une identité liée au *message qui est transmis et d'un code secret mémorisé dans deux dispositifs situés l'un à l'émetteur et l'autre au récepteur. La clé propre, calculée au niveau de l'émetteur, est utilisée au chiffrement du message transmis et la clé propre calculée au niveau du récepteur, est utilisée pour déchiffrer le message chiffré transmis. Si la fonction de calcul utilisée côté émetteur et récepteur est la même et si le code secret S mémorisé à ces niveaux est le même, les clés propres calculées seront les mêmes. Dans ces conditions, il ne reste plus qu'à utiliser au niveau de l'émetteur et du récepteur, un opérateur permettant à la fois le chiffrement du message par la clé propre calculée à l'émission et son déchiffrement par la clé propre calculée à la réception. Ces opérations de chiffrement et de déchiffrement sont alors facilement réalisables à l'aide de circuits logiques du type combinatoires. Il est alors possible grâce au système de l'invention de modifier constamment les clés propres calculées dans l'émetteur et dans le récepteur par modification aléatoire dans le temps de la valeur de la clé banale. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calcul de chacune des clés propres au niveau respectif de l'émetteur et du récepteur est assuré pour chacun d'eux, par des moyens de traitement situés dans un objet portatif comportant également une mémoire et dans lesquels se trouve mémorisé le programme de calcul de la fonction de détermination de la clé propre en fonction du code secret S mémorisé dans ladite mémoire et du code d'identification In lié au message. Ces objets portatifs sont mis chacun à la disposition des opérateurs devant transmettre et recevoir les messages. -3- Le système ne peut alors fonctionner que si les deux opérateurs ont des objets portatifs rigoureusement accordés ce qui revient à dire par exemple que l'organe de traitement doit être sollicité par le même programme et la mémoire doit contenir le même code secrets Il va de soi qu'un fraudeur, ne disposant ni du programme ni du code secret, ne peut calculer la clé propre lui permettant de déchiffrer le message transmis. La tâche lui est rendue d'autant plus difficile que-le système modifie à tout moment la clé banale de façon aléatoire. Selon une autre caractéristique de l'invention et pour accroître de façon quasi absolue la sécurité du système, chaque objet portatif du système contient à l'intérieur de sa mémoire une table des codes d'identification liés aux messages que chaque personne aura le droit de transmettre et de recevoir. Le code d'identification lié au message contenu dans les mémoires des objets portatifs sera pointé par des. générateurs d'adresses situés à la fois au niveau de l'émetteur et du récepteur. Ces générateurs d'adresses établissent la correspondance entre le code d'identification In lié message et l'adresse du code d'identification contenu dans la mémoire de l'objet portatif. La transmission du message ne pourra alors s'effectuer correctement que si le générateur d'adresse et les objets portatifs ont pu établir l'identité du code d'identification lié au message. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description faite au regard des dessins qui va suivre. -4- La figure 1 représente l'organisation du système de traitement de l'information selon l'invention. La figure 2 est une représentation d'un des générateurs d'adresse de la figure 1. La figure 3 est une représentation d'un des séquenceurs de la figure 1. La figure 4 représente le circuit combinatoire utilisé dans les opérations de chiffrement et de déchiffrement. Le système représenté à la figure 1 se compose d'un émetteur 1 et d'un récepteur 3 reliés ensemble par un système de voie de transmission 3. L'émetteur 1 et le récepteur 3 peuvent être accouplés temporairement à des objets portatifs 4 et 5 comportant respectivement des moyens de traitement 4bis et bis ainsi que des dispositifs de mémorisation 4ter et 5ter. De tels objets portatifs sont décrits dans la demande de brevet française No 77 26107 déposée au même nom que la demanderesse. Les dispositifs de mémorisation des objets portatifs sont partages en au moins trois zones. La première est une zone secrète renfermant un code secret S qui est écrit au moment de l'initialisation de l'objet portatif. Le code secret ne peut des lors être lu que par l'organe de traitement de l'objet portatif lui-même et ne peut en aucun cas être lu par l'extérieur. La deuxième zone est une zone renfermant les codes d'identification In liés *aux messages que le por- teur de l'objet est habilité à transmettre. La troisième zone renferme un programme P dont la fonction est de calculer une clé propre R à partir des paramètres S. In et de la clé banale E. Ce qui se résume par la formule R = p (Si In, E). Le programme p une fois écrit n'est pas modifiable et pourra être avantageusement contenu dans une mémoire morte du type ROM (abréviation du terme anglo-saxon Read Only Memory). L'écriture des codes d'identification en deuxième zone de mémoire pourra pour des raisons de sécurité être protégée par une clé standard inconnue du porteur de l'objet portatif. Le système de voie de transmission peut être pris quelconque parmi les systèmes de voie de transmission par câble électrique, optique, acoustique, magnétique ou liaison hertzienne. L'émetteur i est consitué par un dispositif 7 de chiffrement, un générateur d'adresse GAI 8, un générateur de codes aléatoires GE 9 et un séquenceur SO 10. Le récepteur 2 est constitué par un dispositif hl de déchiffrement, un générateur d'adresse GA2 12 et un séquenceur SI 13. Les objets portatifs 4 et 5 peuvent être temporairement accouplés à l'émetteur 1 et au récepteur 3 par les moyens d'accouplement respectifs Cl et C2. Le dispositif de chiffrement 7 reçoit sur son entrée 1 le message au clair à chiffrer et sur son entrée 2 la clé propre de chiffrement Ri. Le message g(M,R) chiffré par le dispositif 7-est tranmsis par ce dernier sur sa sortie 3 vers l'entrée 1 du dispositif de déchiffrement Il par l'intermédiaire du système de voie de transmission 2. Le message g(M,R) est alors déchiffré par le dispositif 1lîpar réception sur son entrée 2 de la clé propre R2, le message apparait en clair sur sa sortie 3 et est figuré en 14. -6- La clé propre de chiffrement Rl est délivrée et calculée par l'organe de traitement 4 bis de l'objet portatif 4. De même, la clé propre de déchiffrement R2 est délivrée et calculée par l'organe de traitement 5 bis de l'objet portatif. Le générateur d'adresse GAl 8 calcule l'adresse du code d'identification du message située dans la mémoire 4 ter de l'objet portatif 4 à partir du code d'identification In lié au message en clair 6 et le transmet par sa sortie 2 sur le bus de données et d'adresse de l'objet portatif 4 (voir la demande de brevet 77 26107) au travers du moyen d'accouplement Cl. Le générateur d'adresse est remis dans un état initial par le signal RAZ transmis sur son entrée 3 par la sortie 2 du séquenceur So 10, il est activé par les signaux d'horloge Ho transmis sur son entrée 4 par la sortie 1 du séquenceur SOî1. Le séquenceur So est commandé par le signal START dès qu'un message est transmis à l'entrée E2 de l'émetteur 1. Le générateur de code aléatoire GE 9 délivre un signal aléatoire E sur plusieurs bits par action des signaux d'horloge Ho émis par le séquenceur S010. Il peut être constitué par un simple compteur en anneaux. Ce code aléatoire est transmis par la sortie 2 du générateur 9 aux entrées respectives des objets portatifs 4 et 5 par l'intermédiaire de leurs dispositifs d'accouplement. De la même manière que pour le générateur GAl 8 le générateur GA2 12 reçoit sur son entrée 1 le code d'identification In (qui lui est transmis par l'intermédiaire du système de voie de transmission) pour calculer et délivrer sur sa sortie 2 l'adresse du code d'identification correspondant dans la mémoire 5 ter de l'objet portatif 5. Ce générateur d'adresse est remis dans un état initial par le signal RAZ appliqué sur son entrée 3 par le séquenceur Sl 13 et est activé par le signal d'horloge H1 appliqué sur son entrée 4 par le séquenceur Sl. Le séquenceur Sl est commandé sur son -7- entrée 3 dès qu'un message est transmis par la voie de transmission 2. La réalisation d'un générateur d'adresse est représenté à la figure 2. Il comprend une mémoire 15 de type RAM (abréviation du terme anglo-saxon Random Access Memory) ou de type PROM ou EPROM (abréviation des termes anglo-saxons Programmable Read Only Memory et Erasable Read Only Memory). Cette mémoire contient une table de tous les codes d'identification In des messages que le système est autorisé à transmettre. Cette mémoire est adressée à l'aide d'un compteur d'adresse CA 16. Ce compteur progresse à l'aide du signal d'horloge H présent sur l'entrée 4 du générateur d'adresse, il est remis à zéro par le signal RAZ présent sur - l'entrée 3 du générateur d'adresse. Ce compteur détermine l'adresse du code d'identification In contenu dans la mémoire de l'objet portatif et correspondant au message a transmettre. Cette détermination s'effectue à l'aide du registre d'identification RI 18 et du comparateur 19. Le code d'identification qui accompagne le message 6 à transmettre est introduit dans le registre RI 18, puis le compteur CA 16 progresse au rythme de l'horloge H, pour adresser et lire des mots d'identification contenus dans la mémoire 15. Les codes d'identification In sont ainsi présentés successivement sur une entrée du comparateur 19 qui les compare au code d'identification contenu dans le registre 18. Lorsqu'il y a identité dans la comparaison, le compteur d'adresse CA arrête sa progression par application du signal HIT sur son entrée 4 et délivré par la sortie 3 du comparateur 14. Simultanément, le contenu du compteur CA 16 qui représente l'adresse ou se trouve dans l'objet portatif le code d'identification In du message à transmettre, est -8- transmis par l'intermédiaire de la porte 20 commandée sur son entrée 1 par le signal HIT, sur la sortie du générateur d'adresse. Un exemple de réalisation d'un séquenceur S est montré à la figure 3. Il comprend une horloge 21, un basculeur 22, une porte ET 23, un compteur 24 et un décodeur 25. Une entrée de la porte 23 reçoit les signaux d'horloge en provenance de l'horloge 21 ces signaux sont retransmis a sa sortie en direction de la sortie 1 du séquenceur lorsque l'autre entrée de la porte 23 est commandée par la sortie Q du basculeur 22. La sortie Q du basculeur 22 prend un état logique 1 lorsqu'il est commandé sur son entrée S par le signal START appliqué sur l'entrée 3 du séquenceur. Ce signal START peut être constitué par l'état présent d'un bit particulier accompagnant le message 6 à transmettre. Le signal H est transmis à l'entrée du compteur en anneau 24 dont un état particulier est décodé par le décodeur 25 de façon à remettre dans l'état zéro le basculeur 22 et délivrer le signal de RAZ sur la sortie 2 du séquenceur. La figure 4 représente le circuit combinatoire utilisé à la fois pour réaliser les dispositifs de chiffrement et de déchiffrement 7 et 11 de la figure 1. Ce circuit est réalisé à base de circuits du type OU exclusif. A l'émission, un bit Mi du message à transmettre et un bit Ri de la clé propre sont appliqués respectivement sur une entrée d'un circuit ou exclusif de façon que la combinaison résultante vérifie l'équation logique Si = Mi ou excl Ri + Mi. A la réception, le déchiffrement a lieu en utilisant également un circuit OU exclusif en appliquant sur deux de ses entrées les signaux Si et Ri de façon à restituer les bits Mi. L'exemple de la figure 4 montre une réalisation d'un circuit de chiffrement pour un message et un mot clé de trois bits. Les circuits 26 à 34 délivrent les signaux Sî à S3 de sorte que: -9- Si = Ml ou excl Ri S2 = M2 ou exci R2 S3 = M3 ou excl R3 Le fonctionnement du système de transmission d'informations chiffrées selon l'invention est le suivant. L'apparition du message en clair sur les entrées El et E2 de l'émetteur 1 provoque le déclenchement du générateur d'adresse de l'émetteur et du récepteur GAl et GA2 ainsi que du générateur de code aléatoire ou de clé banale GE. L'identité du message est reconnue par les générateurs d'adresses GA1 et GA2 qui transmettent alors l'adresse du code d'identité In correspondant dans les objets portatifs 4 et 5. Les clés propres R1 et R2 sont alors calculées par les organes de traitement de chacun des objets portatifs à l'aide des équations RX = p (E, S. In)* Si les objets portatifs sont de même nature c'est-à-dire s'ils contiennent chacun le même programme p le même code S et le même code d'identification In, les clés banales Rl et R2 se trouvent être les mêmes, la clé banale Rl est appliquée au dispositif de chiffrement 7 alors que la clé R2 est appliquée au dispositif de déchiffrement 11, le message reçu en 14 est alors identique au message en clair transmis 6. L'exemple qui vient d'être donné d'une réalisation préférée de l'invention n'est nullement limitatif, il va de soi que tout homme de l'art bien au fait des techniques de transmission de données pourra concevoir d'autres modes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir de son cadre. - 40- REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission d'informations confidentielles entre un appareil émetteur 1 et un appareil récepteur 3 reliés par un système de voie de transmission 2, le récepteur comprenant pour la réception un dispositif de -déchiffrement 1l caractérisé en ce qu'il consiste à faire émettre par l'émetteur une clé banale E à destination du récepteur et à faire calculer par chacun des niveaux respectifs de l'émetteur et du récepteur une clé propre R1 pour chiffrer l'information à transmettre au niveau de l'émetteur et une clé propre R2 pour déchiffrer l'information reçue au niveau du récepteur. 2. Procédé de transmission d'informations confidentielles entre un appareil émetteur 1 et un appareil récepteur 3 selon la revendication 1 caractérisé en ce que les clés propres de chiffrement et déchiffrement délivrées au niveau de l'émetteur et du récepteur sont les mêmes. 3. Procédé de transmission d'informations confidentielles selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que chaque clé propre est déterminée à partir d'un code secret S, du code d'identification In lié à l'information à transmettre et de la clé banale E délivrée par l'émetteur 1 à destination du récepteur 3. 4. Procédé de transmission d'informations confidentielles selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la clé banale E émise par l'émetteur 1 à destination du récepteur 2 est un nombre aléatoire. 5. Système pour la transmission - d'informations confidentielles entre un émetteur 1 et un récepteur 3 reliés entre. eux par un dispositif de voie de transmission 2, l'émetteur et le récepteur comprenant respectivement les premiers moyens et deuxièmes moyens pour chiffrer et déchiffrer l'information transmise caractérisé en ce qu'il comprend dans l'émetteur des troisièmes moyens pour émettre une clé banale E à destination du récepteur 2, des quatrièmes moyens 4 situés au niveau de l'émetteur, pour appliquer aux dits premiers moyens de chiffrement une clé propre R1 ainsi que des cinquièmes moyens 5, situés au niveau du récepteur pour appliquer auxdits deuxièmes moyens de déchiffrement une clé propre R2. 6. Système pour la transmission d'informations confidentielles entre un émetteur 1 et un récepteur 3 selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdits 4ème et ème moyens sont constitués chacun d'un objet portatif électronique comportant un dispositif de mémorisation contenant un code secret S et un code d'identification l'é à l'information pouvant être transmise, un programme P et des. moyens d'accouplement ainsi que des moyens de traitement disposés entre les moyens d'accouplement et ledit dispositif de mémorisation pour délivrer une clé propre par exécution du programme P en fonction des valeurs du code secret S, du code d'identification In lu dans le dispositif de mémorisation ainsi qu'en fonction de la clé banale transmise par l'émetteur 1 aux dits moyens de traitement par l'intermédiaire desdits moyens d'accouplement. 7. Système pour la transmission d'informations confidentielles entre un émetteur 1 et un récepteur 3 selon les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que les troisièmes moyens d'émission de la clé banale E sont constitués par un générateur de code aléatoire. 8. Système pour la transmission d'informations confidentielles entre un émetteur 1 et un récepteur 3 selon la revendication 6 caractérisé par l'usage d'un objet portatif protégeant de toute lecture frauduleuse un code secret S inconnu des porteurs de l'objet lui-même.