Brevet FR2736484A1 — publié le 19970110

PROCEDE POUR ENVOYER DE MANIERE SORE, SUR UN CANAL NON SÛR, UN SIGNAL NUMéRIQUE ENTRE UN EMETTEUR ET UN RECEPTEUR ET UTILISATION DE CE PROCEDE POUR LE CONTROLE D'ACCES ET/OU LE CHIFFREMENT DE MESSAGES La présente invention concerne un procédé pour envoyer de manière sûre, sur un canal non sûr, un signal numérique entre un émetteur et un récepteur. Dans les systèmes à contrôle d'accès, tels que les systèmes de télévision à péage ou autres systèmes donnant lieu à des échanges d'informations confidentielles, on utilise en général un signal numérique de N bits formant un mot de contrôle permettant de commander l'embrouillage et le désembrouillage des informations transmises. De même, un signal numérique aléatoire peut aussi être utilisé pour chiffrer et déchiffrer des messages qui doivent être transmis de manière confidentielle. Dans les systèmes à accès conditionnel utilisant un mot de contrôle, celui-ci ne doit être accessible qu'à la personne autorisée. De ce fait, le mot de contrôle est chiffré durant sa transmission vers le récepteur qui est constitué par un système sécurisé tel qu'une carte à puce. Ce récepteur est éventuellement appairé à un système de désembrouillage non sécurisé et fournit alors à ce dernier le mot de contrôle après déchiffrement. Pour réaliser ce type d'opération, différents procédés de traitement sont connus de l'homme de l'art. Ainsi, comme représenté sur la figure 1, on peut utiliser un chiffreur à clé secrète réalisant une fonction f tel que le DES. Dans ce cas, comme représenté sur la figure 1, un signal numérique aléatoire m appelé mots de contrôle est tiré au hasard par l'émetteur E qui comporte un circuit de génération de signal numérique aléatoire A. L'image du signal numérique aléatoire m par le chiffreur donne un signal numérique aléatoire confidentiel m. L'émetteur E transmet ce signal numérique aléatoire m sur un canal de transmission, qui est en général un canal non sûr, vers le récepteur R. Le récepteur R reçoit le signal numérique aléatoire confidentiel m. II I'envoie sur un circuit réalisant la fonction f-1 de déchiffrement qui est la fonction inverse de la fonction implémentée au niveau de l'émetteur.De ce fait, on obtient en sortie un signal numérique aléatoire m identique au signal numérique aléatoire m appelé mots de contrôle tiré au niveau de l'émetteur. La présente invention concerne un nouveau procédé qui permet d'envoyer de manière sûre sur un canal non sûr, un signal numérique entre un émetteur et un récepteur sans avoir besoin d'utiliser une fonction réversible pour obtenir un même signal numérique au niveau de l'émetteur et du récepteur. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé pour envoyer de manière sûre sur un canal non sûr, un signal numérique entre un émetteur et un récepteur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - générer au niveau de l'émetteur un signal numérique aléatoire appelé germe - transmettre ledit germe au récepteur par l'intermédiaire dudit canal; - au niveau de l'émetteur, transformer ledit germe à l'aide d'une fonction à sens unique, de manière à obtenir un signal numérique aléatoire confidentiel ; et - au niveau du récepteur, transformer ledit germe à l'aide de la même fonction à sens unique de manière à obtenir le même signal numérique aléatoire confidentiel. De préférence, la fonction à sens unique est une fonction de hachage à clé secrète. Selon une caractéristique de la présente invention, le signal numérique aléatoire confidentiel est utilisé comme mot de contrôle dans les systèmes à contrôle d'accès. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le signal numérique aléatoire confidentiel est utilisé comme masque pour le chiffrement et/ou le déchiffrement d'un signal numérique connu, comme par exemple les messages de gestion ou EMM. De tels messages sont souvent utilisés dans les systèmes à contrôle d'accès pour donner ou retirer des droits à un usager. Selon un mode de réalisation préférentiel, lors du chiffrement et/ou du déchiffrement, chaque bit du signal numérique appelé message et chaque bit du masque sont envoyés en entrée d'un circuit "OU exclusif" de manière à obtenir en sortie soit le message chiffré, soit le message déchiffré. De préférence, lorsque le signal numérique appelé message à une longueur L en octets supérieure à la longueur K en octets du masque, les N premiers octets du masque sont utilisés comme masque et les K-N octets suivants sont utilisés comme germe pour créer de nouveaux masques. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 déjà décrite représente schématiquement l'utilisation d'une fonction réversible à clé secrète selon l'art antérieur lors de la transmission d'un signal numérique entre un émetteur et un récepteur; - la figure 2 représente schématiquement l'utilisation d'une fonction à sens unique lors de la transmission d'un signal numérique entre un émetteur et un récepteur conformément à un premier mode de réalisation;; - la figure 3 représente schématiquement l'utilisation d'une fonction à sens unique lors du chiffrement et du déchiffrement d'un signal numérique conformément à la présente invention, et - la figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif permettant de chiffrer des messages de gestion dans un système de contrôle d'accès en utilisant le procédé de la présente invention. Sur la figure 2, on a représenté un émetteur et un récepteur utilisant la même fonction à sens unique à clé secrète pour obtenir un mot de contrôle dans un système à accès conditionnel. De manière plus détaillée et comme représenté sur la figure 2, un signal numérique aléatoire ml appelé sélecteur de mots de contrôle est tiré au hasard par l'émetteur El comportant un circuit de génération de signal numérique aléatoire référencé Al. Son image par la fonction à sens unique f est alors le signal numérique aléatoire confidentiel mi partagé par l'émetteur El et le récepteur R1. Ce signal numérique est appelé mot de contrôle. Conformément à la présente invention, l'émetteur El transmet le sélecteur de mots de contrôle m1 au récepteur, et l'émetteur et le récepteur calculent son image par la même fonction de hachage à sens unique f avec la même clé obtenant ainsi le même mot de contrôle m1. Les contraintes imposées pour la confidentialité est qu'il doit être impossible de calculer le mot de contrôle ml à partir du sélecteur du mot de contrôle ml sans connaître un certain secret, la clé partagée, qui se trouve dans deux domaines sécurisés, l'émetteur et le récepteur. De même, connaissant les mots de contrôle m1 et le sélecteur de mots de contrôle ml, il doit être impossible de calculer la clé. De préférence, la fonction à sens unique est une fonction de hachage paramétré par une clé secrète. Selon un mode de réalisation particulier, la fonction de hachage peut être la fonction appelée MD5. Une telle fonction est décrite, par exemple, dans la revue technique RSA Laboratories Technical Report : TR-101 Version 2.0" mise à jour le 30 Juillet 1993. On décrira maintenant, avec référence aux figures 3 et 4, I'utilisation du signal numérique aléatoire confidentiel généré par la même fonction à sens unique au niveau de l'émetteur et du récepteur pour générer un masque utilisé dans le chiffrement et/ou le déchiffrement d'un signal numérique connu appelé message. Ainsi, comme représenté schématiquement à la figure 3, le signal numérique aléatoire en entrée référencé Alea est envoyé à partir de l'émetteur El vers un récepteur R1 symbolisé chacun par un rectangle en tiretés. Au niveau de l'émetteur comme du récepteur, l'aléa est envoyé sur une même fonction de hachage à clé secrète appelée KOWF de manière à obtenir en sortie le même signal numérique binaire appelé masque.Ce masque est utilisé dans un chiffreur garantissant une confidentialité parfaite appelé en langue anglaise "one time pad". Dans le cas d'un tel chiffreur, le signal numérique à chiffrer appelé message est envoyé sur un circuit "OU exclusif" représenté par un d3 sur la figure 3, de telle sorte que chaque bit du message à chiffrer et chaque bit du masque sont envoyés sur les deux entrées du circuit "OU exclusif". On obtient donc en sortie un signal numérique chiffré qui est envoyé au niveau du récepteur pour être déchiffré. Dans ce cas, on effectue la même opération à l'aide du même masque qui a été obtenu au niveau du récepteur comme mentionné ci-dessus. Ainsi, le signal numérique chiffré est envoyé en entrée d'un circuit "OU exclusif" référencé aussi &commat; avec le masque de manière à obtenir en sortie un signal numérique en clair. L'utilisation d'une fonction à sens unique identique au niveau de l'émetteur et du récepteur rend difficile la possibilité de remonter à la clé secrète étant donné la génération du signal numérique aléatoire appelé aléa et du signal numérique confidentiel appelé masque. D'autre part, comme symbolisé sur la figure 3, l'émetteur et le récepteur ont une structure identique. On décrira maintenant avec référence à la figure 4, un mode spécifique d'application de cette méthode de chiffrement utilisée pour chiffrer les messages de gestion EMM comportant l'adresse plus les nouveaux droits dans les systèmes à contrôle d'accès utilisés, notamment dans la télévision à péage. Comme représenté sur la figure 4, qui concerne uniquement la partie émetteur, le dispositif comporte tout d'abord un circuit 1 générant un signal numérique appelé aléa qui, dans le mode de réalisation représenté, a une longueur en octets référencée LA. Ces aléas sont envoyés sur un circuit de calcul du masque référencé 2 comportant un circuit 23 implémentant une fonction de hachage. De manière plus spécifique, le circuit 2 comporte un premier circuit 20 dupliquant l'aléa de longueur LA de manière à obtenir en sortie un signal numérique référencé aléa 1 présentant une longueur en octets LS. Le circuit 2 comporte aussi un second circuit 22 générant un signal numérique appelé secret S présentant une longueur en octets de LS. Cette longueur est, de préférence, identique à celle du signal référencé aléa 1.Les signaux référencés aléa 1 et le secret S sont envoyés respectivement en entrée d'un circuit "OU exclusif" 21 référencé aussi XOR. Ce circuit 21 donne en sortie un signal numérique aléatoire de longueur en octets LS référencé "seed" qui est utilisé comme germe pour la fonction de hachage implémentée dans le circuit 23. Comme mentionné plus haut, cette fonction de hachage peut être la fonction MD5. En sortie du circuit 23, on obient un signal numérique appelé masque qui, dans ce cas, aura une longueur en octets LM. LM est en général différent de LA et tel que LM = LA + LM'. Comme représenté sur la figure 4, le masque est envoyé en entrée d'un circuit "OU exclusif" 3 qui reçoit sur son autre entrée un signal numérique appelé message de gestion ou EMM venant d'une source d'EMM et comportant notamment l'adresse du récepteur ainsi que les nouveaux droits. Le message a une longueur LE en octets qui, le plus souvent est égal à LM. Le circuit 3 donne en sortie un message chiffré EMM. Le récepteur décrit sur la figure 4 comporte aussi un circuit 5 d'insertion de l'aléa de telle sorte que l'aléas et les messages chiffrés soient multiplexés en un signal numérique confidentiel EMM1 et envoyés sur un canal de transmission qui dans le présent cas peut être un canal non sûr, vers un récepteur comportant une fonction de hachage à clé secrète identique à celle de l'émetteur réalisant le déchiffrement du message. D'autre part, si le signal numérique appelé message ou EMM a une longueur LE inférieure à la longueur LM du masque, au niveau du circuit 3, I'on utilise uniquement les premiers bits du masque pour obtenir le message chiffré EMM. Si, au contraire, le signal numérique appelé EMM a une longueur LE supérieure à la longueur LM du masque, alors on crée plusieurs masques de longueur LA, plus un masque tronqué. Dans ce cas, il faut diviser (LE - LM) par LM', le quotient p et le reste LE' satisfaisant l'équation suivante (LE - LM) = PLM' + LE'. Ainsi, les p premières itérations génèrent chacune un masque dont seulement LM' octets sont conservés pour constituer progressivement le masque final et LA octets sont réinjectés comme aléa pour l'itération suivante. Même chose pour l'itération de rang p + 1, mais ici seuls LE' octets parmi les LM' sont conservés. Le processus s'achève sur l'itération de rang p + 2 où l'ensemble des LM octets générés par la fonction de hachage sont conservés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour envoyer de manière sûre, sur un canal non sûr, un signal numérique entre un émetteur et un récepteur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - générer au niveau de l'émetteur un signal numérique aléatoire appelé germe - transmettre ledit germe au récepteur par l'intermédiaire dudit canal; - au niveau de l'émetteur, transformer ledit germe à l'aide d'une fonction à sens unique, de manière à obtenir un signal numérique aléatoire confidentiel ; et - au niveau du récepteur, transformer ledit germe à l'aide de la même fonction à sens unique de manière à obtenir le même signal numérique aléatoire confidentiel. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction à sens unique est une fonction de hachage à clé secrète. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le signal numérique aléatoire confidentiel est utilisé comme mot de contrôle dans les systèmes à contrôle d'accès. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le signal numérique aléatoire confidentiel est utilisé comme masque pour le chiffrement et le déchiffrement d'un signal numérique connu appelé message de gestion dans un système de contrôle d'accès. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lors du chiffrement et/ou du déchiffrement, chaque bit du signal numérique appelé message et chaque bit du masque sont envoyés en entrée d'un circuit "OU exclusif" de manière à obtenir en sortie soit le message chiffré, soit le message déchiffré. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lorsque le signal numérique appelé message à une longueur LE en octets supérieure à la longueur LM en octets du masque. on crée p fois un masque de longueur LA, LA représentant la longueur en octets du germe plus un masque tronqué de longueur LE, en octets inférieure à LE.