Brevet FR2914520A1 — publié le 20081003

Olivier LENOIR, mars 2007 Demande de brevet Français ENCODEUR-TRANSMETTEUR A CLE DE CRYPTAGE SYMETRIQUE DE LONGUEUR INFINIE. -1- -2- Définition Appareil de transmission de données assurant un cryptage sans algorithme à base de clés symétriques de longueur tendant vers l'infini. Positionnement Technique L'histoire des systèmes de transmission secrets montre que les systèmes les plus robustes ont toujours reposé sur la division des canaux de transmission de telle façon que le message ne puisse être compréhensible que par le rassemblement des informations transmises sur chaque canal au point d'arrivée. L'Homme est toujours venu à bout des systèmes reposant sur l'intelligence, la ruse ou les algorithmes, systèmes dans :lesquels toute l'information est contenue dans les messages transmis La puissance de calcul, l'esprit d'analyse et La patience ont relevé, en ce domaine, des défis présentés comme insurmontables. La machine Enigma qui est présentée comme un modèle en matière de cryptage symétrique a été vaincue d'un côté par ses limitations mécaniques, d'un autre côté par les défaillances humaines. Même complexe, le mode mécanique d'Enigma introduisait un déterminisme autorisant la construction d'appareils à décoder. Parallèlement au travail de décryptage, les méthodes classiques de renseignement classique étaient mises en oeuvre : les faiblesses humaines, du manque de vigilance à la trahison permirent de valider les recherches des décrypteurs. La leçon retenue de la machine Enigma est que l'utilisation d'un deuxième circuit pour transmettre la clé de cryptage nuit à la réactivité du système et est financièrement inadaptée dès que le nombre de circuits à protéger augmente. Une réponse à ce problème a été donnée par les systèmes de cryptage à clés asymétriques. Cependant, ces derniers systèmes ont toujours été -3- vaincus par le temps . Ceci les rend inappropriés dès que l'information transmise doit rester confidentielle. La complexité croissante des systèmes de sécurité, l'augmentation des temps de calcul et l'augmentation de la consommation en bande passante constituent des obstacles à la circulation de l'information. Face à une dialectique de l'arme et du bouclier coûteuse, la seule issue consiste à sortir de cette logique et de se placer sur un terrain différent avec le parti-pris de la simplicité et de l'économie de moyens. Dans l'histoire des codes secrets, la meilleure protection du secret a toujours été le transport de l'information via deux canaux, de telle façon que chaque message pris isolément n'ait plus aucun sens. Transmettre un secret via plusieurs canaux suppose que l'un au moins des canaux soit sûr, la première mesure de sécurité consistant à s'assurer que les deux canaux n'ont ni la même nature ni de points communs. Appliqué au domaine de transmission des données, un système qui réclamerait en permanence l'envoi de la clé du message par un moyen totalement différent et totalement déconnecté n'aurait aucun sens puisque la mise à disposition de l'information serait systématiquement retardée La meilleure solution en usage reste le transport des clés de codage via un canal sûr, ce qui exclut la télé-transmission. D'une part cela rend les systèmes lourds et coûteux, d'autre part cela réintroduit les facteurs humains d'imprudence, d'erreur ou de trahison. L'invention décrite ci-dessous résout ce problème par 30 la transmission, une fois et une seule fois de la clé assurant le secret des communications. La présente invention repose sur les principes des clés symétriques et du double canal de communication. Elle permet, hors le cas de complicité criminelle de tous les 35 acteurs la mettant en oeuvre, d'assurer le secret des transmissions de données. Définitions : (1)Canal de Transmission (TC): Moyen de transmission d'informations. 5 (2)Canal de Télé-Transmission (TTC): Tout Canal de Transmission fondé sur l'utilisation des ondes et rayonnements (téléphonique, radio, optique...). (3)Canal de Transmission Physique (PTC): 10 Tout canal non fondé sur l'utilisation des ondes et des rayonnements (papier, supports magnétiques, mémoire humaine...). (4) Centre Serveur (SC) : Centre informatique sécurisé connecté aux réseaux de 15 transmissions de données . (5)Encodeur-Transmetteur (ET) : Appareil sécurisé connecté sur un réseau permettant de relier un ordinateur à un Centre Serveur. (6)Utilisateur (U): 20 Personne à laquelle est confié un Encodeur-Transmetteur et un ordinateur destiné à transmettre confidentiellement des données à un autre Utilisateur. (7) Clé symétrique (SIC): Masque formé d'une suite aléatoire de bits et utilisé 25 en application de la réversibilité de l'opération booléenne dite OU EXCLUSIF. (8) Clé Symétrique Infinie (ISK) : Clé symétrique circulaire dont la longueur est telle que la clé elle même ne peut pas constituer un motif 30 répétitif et dont le renouvellement permanent empêche la reconstitution à partir d'un message connu. -4-5-(9) Portion de Clé Symétrique Infinie (PSK) : Partie de la clé symétrique de type (ISK) utilisée pour protéger une transaction. (10)Authentification fiable (A): Mécanisme de contrôle de la personne mettant en oeuvre le procédé et de vérification des conditions dans lesquelles le procédé est mis en oeuvre. (11)RemoteSignature (RS): Procédé breveté (PCT/FROO/01681) pouvant assurer l'Authentification fiable des personnes mettant en service :Les Encodeurs-Transmetteurs porteurs de la présente invention. Composants mis en oeuvre dans la présente invention : (1)Les Encodeurs-Transmetteurs (ET) mis en relation avec 15 un Centre Serveur (SC). (2)Les Encodeurs-Transmetteurs (ET) individualisés par un paramétrage interne dont les éléments qui participent au secret sont détruits par un moyen non programmé en cas d'ouverture de l'appareil. 20 (3)Une clé symétrique (ISK) distincte attribuée à chaque Encodeur-Transmetteur (ET). (4)Un canal de transmission physique (PTC) utilisé pour transmettre chaque Encodeur-Transmetteur (ET) ainsi que sa clé symétrique initiale (SK) 25 (5)Un Canal de Télé-Transmission (TTC) destiné d'une part à transmettre et recevoir des données secrètes, d'autre part à recevoir la mise à jour permanente de la clé symétrique (ISK). Positionnement de l'invention par rapport à l'état de l'art : 30 Les mécanismes de protection actuels font un usage plus ou moins intense des clés asymétriques : L'optimisation technique consistant à transmettre une clé symétrique en -6- protégeant cette transmission à l'aide d'une clé asymétrique ne met nullement à communications. En effet, reconstituer les premiers privées à part:Lr des clés l'abri d'un espionnage des l'écoute du réseau permet de échanges et de recalculer les clés publiques. Même courte, la période d'initialisation des échanges constitue une faille de sécurité incompatible avec la stricte. La présente invention 10 solutions par sa simplicité, insensibilité à l'espionnagenotion de confidentialité se distingue des autres son indépendance, son son principe de cloisonnement, et sa conformité aux exigences légales. Simplicité : L'opération d'encodage utilise une instruction OU 15 Exclusif (XOR) présente dans tous les ordinateurs et n'allongeant pas le temps de traitement. Les autre 20 mécanismes de cryptage ont un coût élevé en termes de temps de traitement. Indépendance : 20 Le système ne fait appel à aucune autorité de certification externe mais il n'interdit en aucune manière la protection des données transmises avec d'autres moyens car les données confiées au système lui sont neutres : le système est conçu de telle façon que les données transmises 25 restent la stricte propriété de l'utilisateur. Insensibilité à l'espionnage : Le fait de placer une écoute en entrée ou en sortie d'un Encodeur-Transmetteur ne permet ni de faire une corrélation entre les données qui entrent et sortent, ni de 30 reconstituer des messages à partir de messages qui auraient été divulgués. Principe de cloisonnement : L'agencement des composants de l'invention est conçu de façon telle que seul le viol de la totalité de ses 35 dispositifs de sécurité permet la fraude. L'invention est un -7- produit de facteurs de sécurité ayant notamment pour fonction d'éliminer le risque humain. Conformité aux exigences légales (fig 2) : L'utilisation incontournable d'un centre serveur 5 garantit qu'un flux de données émanant d'une source faisant l'objet de poursuites légalement constituées peut être décrypté. Description : A) Principe de fonctionnement. (fig 3) L'Encodeur-Transmetteur (ET) à clé de cryptage de longueur infinie (ISK) est placé en interface logique entre un Canal de Télé-Transmission (TTCu) privé appartenant à un utilisateur (U) et un autre Canal de Télé-Transmission public (TTC ) considéré comme visible par des tiers. (U) (ETu) (SC) Il crypte toutes les Informations (Iu) de l'utilisateur (U) échangées sur le Canal de Télé-Transmission (TTC ) avec un centre serveur (I ) avec une P sc portion (PSKu)la clé symétrique (ISKu) de l'utilisateur (U) 20 La fonction de cryptage f(ISK ) est . u Pour chaque élément en de donnée transitant sur (TTCp), on applique l'élément k(n+t) de la clé (ISKu), t variant circulairement de 0 à longueur de (ISK) -1 [Lg (ISKu) ] : u f (ISK) = en XOR k (n+t) Afin d'empêcher la reconstitution de la clé (ISKu) le schéma de transmission précédent est modifié de la façon suivante : (U) (ETu) (SC) (U) (ETu) (Iu) > f (ISKu) (I ) (SC) p - - (PSKu) * (Iu) - -> f (ISKu) - -> (Iu) .vlg(ISKu) -1] Clé utilisée à la première transaction (PSKu) vt+0, .. ,vt+Lg(Iu) -1 Nouvelle clé mise à jour avec les éléments n de (PSK ): usc -8- (I) > f(ISK ) --(PSK )*(I u u u u)----> (I ) (I u) (ISK ) usc [v0, v1, ..,nt,nt+1, ..nt+Lg(PSKusc) -1, ..,vig(ISKu) -1] 15 t variant circulairement de 0 à Lg(ISK )-1 : u t = t modulo (Lg (ISKu) ) Ainsi, l'utilisation de l'indice t permettant de faire varier en permanence les valeurs [v0' . .'vlg(ISKu)-l] de 20 (ISKu) la longueur de (ISKu) tend vers l'infini. Eléments conventionnels du procédé : 1) La nouvelle valeur de t pourra prendre conventionnellement une valeur telle que t = t + Lg (Iu) 25 ou..DTD: t = t + Lg (PSKusc) 2) Afin de permettre la re-synchronisation de (SC) et (ET), u les informations [to, (PSKuo) ] , .. , [tn, (PSKun) ] , -9- (-1 (ETu) pouvant devoir être protégée, une deuxième clé (ISKu2) est mise en oeuvre tel que : 1. que l'Encodeur-Transmetteur (Etu) de l'utilisateur(U) est initialisé avec la clé (ISKu) avant son 15 installation, 2. que chaque clé (ISKx) associée à chaque (ETx) est connue du Centre Serveur (SC)33. que l'offset de démarrage (tx) de la clé (ISK x) , attribué distinctement pour chaque (ETx) est connu du 20 Centre Serveur (SC), 4. que les Encodeurs-Transmetteurs sont équipés d'un dispositif anti-effraction non programmé chargé d'effacer (tx) et (ISKx) lors de l'ouverture du boîtier, 5. que chaque personne chargée de mettre en marche un 25 Encodeur-Transmetteur est personnellement authentifiée et qu'elle signe librement une déclaration de mise en service de l'équipement mentionnant notamment l'aspect vierge de toute effraction de l'appareil. D) La phase de :Fabrication : (figl) 30 Les Encodeurs-Transmetteurs sont fabriqués en quatre (U) (Iu) --> f (ISKu2) (IsC) (ETu) - - - (ISKu2) * (Iu) - -> f (ISKu2) .. . La deuxième étape (al) concerne l'unité centrale de l'Encodeur-Transmetteur, l'implantation de son logiciel, son boîtier et son alimentation. La troisième étape (a2)est l'insertion du dispositif anti-effraction. et son armement lors de la fermeture du 10 boîtier. A la fin de cette troisième étape, le boîtier est inutilisable tel quel. Il ne sera utilisable qu'à la fin de la quatrième étape (b), lorsqu'il aura reçu son numéro de série externe, la première clé symétrique et l'adresse du 15 Centre Serveur (SC). Cette dernière opération se déroule juste avant l'envoi (c) de l'Encodeur-Transmetteur afin de limiter les manipulations. E) La phase d'exploitation : La phase d'exploitation comprend au minimum le 20 mécanisme d'authentification cité au point C 5. [page-8 ligne-10] Cette authentification s'effectue selon le procédé RemoteSignature(), (Brevet PCT/FR00/01681). Il y est fait appel pour toute opération faisant suite à un incident dont la durée est supposée suffire à une tentative de viol du 25 boîtier F) La phase de destruction : Le remplacement ou la mise hors service du boîtier (ET) comprend . • l'étape de désactivation de la clé (effacement de la 30 valeur de t puis de la clé elle même), • l'étape de retour au Centre Serveur afin de vérifier l'intégrité physique de l'appareil, • enfin l'étape de destruction physique de l'appareil. Revendications . 1. Procédé par lequel des données à transmettre secrètement sont confiées à un appareil Encodeur-Transmetteur, physiquement et logiquement inviolable, utilisant une clé symétrique de longueur infinie et assurant une transmission vers un centre serveur possédant seul la même clé et chargé de relayer la communication vers le destinataire selon le même procédé. 2. Procédé par lequel la clé symétrique est dite infinie en 10 ce qu'elle est renouvelée en permanence, son contenu étant encodé par la clé symétrique elle-même. 3. Procédé physiquement et logiquement inviolable en ce sens qu'un dispositif non programmé efface les paramètres du secret en cas d'effraction et qu'il est 15 fait appel à un mécanisme d'authentification irrépudiable engageant la responsabilité du dépositaire.