Brevet FR2990817A1 — publié le 20131122

PROCEDE DE DISTRIBUTION D'UNE CLEF NUMERIQUE DE CHIFFREMENT VERS DES TERMINAUX DE TELECOMMUNICATION s DOMAINE La présente invention se rapporte au domaine technique des communications chiffrées nécessitant une clef de chiffrement pour l'identification de terminaux et de chiffrement des données, de voix et d'adresses. 10 Plus particulièrement, le domaine de l'invention se rapporte à un procédé de distribution de clef permettant la cohabitation de deux systèmes de cryptographie se basant sur des conceptions de clefs de chiffrement différentes. Le domaine de l'invention se rapporte aux problématiques de migrations de différents architecture de systèmes de communication 15 cohabitant avant un déploiement complet. ETAT DE L'ART Actuellement, il existe pour certains réseaux de communication des solutions pour chiffrer les transmissions de données et/ou de voix. 20 Certains réseaux chiffrés nécessitent le chiffrement des adresses des terminaux pour assurer un maximum de confidentialité. Typiquement, c'est généralement le cas d'une infrastructure de réseau professionnel de radiocommunication de type PMR. Les réseaux professionnels de communication PMR 25 (« Professional Mobile Radiocommunications » en anglais) de type TETRA (« Trans European Trunked Radio ») ou TETRAPOL défini par le forum d'industriels TETRAPOL (http://www.tetrapol.com) ou encore de type P25 défini par la « Telecommunications Industry Association (TIA) » pour I' « Association of Public-Safety Communications Officers (APCO)» sont des 30 réseaux indépendants de communication mobile dédiés à l'usage des entreprises ou des administrations, notamment pour assurer la sécurité publique, la sécurité industrielle ou dans les activités de transport. Les réseaux PMR sont largement utilisés par les services de sécurité publique (gendarmerie et police nationale par exemple) et des secours, et également 35 par bien d'autres catégories d'utilisateurs (transports publics, aéroports,...). Ce sont des réseaux privés qui présentent un haut niveau de sécurité. La structure des réseaux professionnels de communication est normalisée. Ces derniers reposent sur une architecture maillée commune à tout type de réseaux de communication. Les terminaux mobiles se s connectent au réseau via des points d'accès sans-fil, appelés stations de base et notées dans la suite de ce document BS. Les réseaux de communication chiffrés nécessitent une architecture dans laquelle un serveur de gestion de clefs permet de gérer 10 différentes fonctions. Notamment, il réalise différentes fonctions telles que le renouvellement des clefs ou leur acquisition depuis un système tiers. En outre, le serveur de gestion de clefs permet d'assurer la distribution des clefs aux équipements du réseau. Généralement, des clefs communes et des clefs individuelles sont 15 distribuées permettant la gestion de différentes qualités de services de communication pour les utilisateurs du réseau. Les clefs communes peuvent être utilisées pour des services de diffusion de données depuis un terminal source ou une station de base. Elles sont généralement utilisées pour des communications de type diffusion vers 20 une pluralité d'utilisateurs telles que des communications de type « cibi chiffrées » dont un utilisateur diffuse de la voix ou des données vers d'autres utilisateurs. Les clefs communes peuvent être également utilisées dans les communications entre utilisateurs notamment pour le déchiffrement des 25 adresses des terminaux. Les adresses peuvent être aussi bien des adresses individuelles ou des adresses collectives désignant alors un groupe d'au moins deux terminaux. Les clefs individuelles peuvent être utilisées pour des liaisons point-à-point entre deux terminaux. En outre, elles peuvent être utilisées de 30 manière complémentaire avec des clefs communes lorsque ces dernières chiffrent les adresses des terminaux. Il est généralement admis que le niveau de sécurité dépend notamment d'une part de la complexité d'une clef et d'autre part de l'algorithme de chiffrement / déchiffrement. De manière à augmenter les niveaux de sécurité, il est également généralement pratiqué dans de tels réseaux de changer les clefs régulièrement. Selon les architectures réseaux, les clefs peuvent être changées mensuellement, hebdomadairement, quotidiennement ou encore s toutes les heures par exemple pour des systèmes à haut degré de confidentialité. Les clefs sont alors distribuées par le serveur de gestion de clefs. Ces dernières peuvent comprendre des clefs individuelles et des clefs communes. Les clefs communes sont généralement de même type et de 10 même longueur et permettent une homogénéité de fonctionnement au sein de tous les terminaux du réseau et une interopérabilité entre les différents équipements de ce même réseau. En revanche, il existe une problématique lorsque pour augmenter la sécurité du réseau, on modifie la structure même des clefs communes de 15 chiffrement en augmentant leur taille. Ainsi pour le bon fonctionnement d'un réseau existant, il est nécessaire que tous les équipements disposent des ces nouvelles clefs.. Un inconvénient est qu'il est alors nécessaire de rappeler tous les terminaux pour modifier le matériel ou le logiciel de traitement des nouvelles 20 clefs de chiffrement. Ceci requiert une interruption de service pour chaque utilisateur et peut entrainer un surcoût de maintenance important selon le nombre de terminaux impactés par la migration. Une autre solution est de maintenir deux types de clefs communes et donc deux ensembles de terminaux fonctionnant ensemble. Un premier 25 ensemble des terminaux déjà déployés fonctionne avec des clefs anciennes de chiffrement (de taille relativement petite). Un deuxième ensemble de terminaux en déploiement fonctionne avec un nouveau type de clef de chiffrement (de taille relativement grande). Un premier inconvénient et que l'interopérabilité entre les 30 terminaux des deux ensembles n'est pas assurée et que cette gestion de clefs complexifie la maintenance du réseau. Un second inconvénient est qu'un tiers piratant les terminaux ayant un type de clefs offrant moins de sécurité constitue une menace pour tous les utilisateurs du réseau y compris les utilisateurs de nouveaux 35 terminaux ayant un type de clefs offrant une sécurité supplémentaire. Un troisième inconvénient est que les communications d'un utilisateur vers une pluralité de terminaux n'est plus possible par l'utilisation d'une unique clef commune qui serait différente selon si les terminaux appartiennent à un ensemble de terminaux déjà déployés et fonctionnant s avec des clefs anciennes ou à un ensemble de terminaux en déploiement et fonctionnant avec un nouveau type de clef de chiffrement. Enfin, un inconvénient majeur est que lorsque la clef commune est utilisée pour le chiffrement d'adresses de terminaux, et que deux types de 10 clefs sont utilisées pour le chiffrement desdites adresses, lorsqu'une communication par exemple entre deux terminaux est instanciée, il n'est plus possible pour un terminal de savoir avec quelles clefs l'adresse d'un autre terminal a été chiffrée. La conséquence de cette duplication simple de la clef commune 15 pour le groupe de nouveaux terminaux est de ne plus pouvoir discriminer sous une cellule les terminaux par leur adresse chiffrée. En effet, il est alors possible que l'adresse chiffrée d'un premier terminal et celle d'un autre terminal soit égales bien que leurs adresses claires sont différentes. 20 La gestion du chiffrement des adresses au moyen de deux clefs de chiffrement semble donc constituer une régression importante du point de vue du fonctionnement du réseau et du maintien de sa sécurité et de l'interopérabilité. 25 RESUME DE L'INVENTION L'invention permet de résoudre les inconvénients précités. L'objet de l'invention concerne un procédé de distribution de clefs de chiffrement à deux ensembles de terminaux via un réseau de 30 communication depuis un serveur de données. Un premier ensemble de terminaux utilisent un premier type de clef de taille donnée, un second ensemble de terminaux utilisent un second type de clef de taille strictement supérieure à la taille donnée, les clefs de chacun des types étant connues par le serveur à un instant donné, chaque terminal comprenant une adresse 35 d'identification. En outre, le procédé comprend dans le serveur : - une réception d'un premier message de données depuis un premier terminal, le premier message comprenant l'adresse du premier terminal ; s - une identification dudit premier terminal par une comparaison de l'adresse du terminal à des adresses des deux ensembles de terminaux pour établir l'appartenance du premier terminal à un des deux ensembles ; - une sélection d'une première clef du second type de clef ; 10 - lorsque le premier terminal appartient au premier ensemble, un traitement par le serveur de la première clef par une première fonction pour définir une seconde clef de taille égale à N et compatible avec des clefs du premier type ; - une transmission au premier terminal de la première clef ou de 15 la seconde clef selon l'appartenance du premier terminal au premier ou au second ensemble. Le procédé de distribution permet une facilité de distribution qui ne nécessite pas de traitement sur les terminaux déjà en service. Le procédé de 20 l'invention permet un gain en temps en ce qui concerne la maintenance des terminaux du réseau, notamment de ceux déjà déployés. Un avantage de l'invention est de permettre d'augmenter le degré de sécurité global des communications des terminaux du réseau tout en assurant une interopérabilité entre différentes générations de terminaux 25 opérationnels. Avantageusement, le procédé de distribution comprend une réception de la clef transmise par le premier terminal. L'avantage est de permettre un envoi et une réception d'une clef 30 qui sera compatible avec tous les terminaux de chacun des deux ensembles. Avantageusement, les clefs du premier type de clefs et du second type de clefs sont des clefs communes. L'avantage de cette caractéristique est de faciliter l'émission d'une clef commune à chaque terminal pour chacun 35 des deux ensembles. En outre, cela permet à tous les terminaux de posséder une clef commune pour au moins le déchiffrement des adresses. Avantageusement, selon un mode de réalisation, les adresses s sont individuelles et définissent un identifiant unique pour chaque terminal. Dans un autre mode, les adresses sont collectives et définissent des identifiants pour des groupes d'au moins deux terminaux. Avantageusement, le procédé comprend un traitement par le 10 premier terminal, lorsque le premier terminal appartient au second ensemble, de la première clef par une première fonction permettant définir une seconde clef de taille égale à N et compatible avec des clefs du premier type. Cette caractéristique permet de rendre des clefs communes compatibles entre les terminaux des deux ensembles. 15 Avantageusement, la première fonction est une fonction dite à sens unique. La première fonction peut être par exemple une fonction de hachage. Cette dernière possibilité permet une implémentation simple de fonctions connues et possédant des caractéristiques intéressantes pour 20 éviter de reconstruite une clef du second type à partir d'une clef du premier type générée par une telle fonction de hachage. Le choix de la première fonction permet un bon compromis entre le niveau de sécurité requis et la facilité d'implémentation d'une telle fonction dans un serveur ou dans un terminal ou encore une station de base. 25 Avantageusement, le second type de clefs comprend des clefs d'une taille supérieure à 100 bits. Avantageusement, les échanges de données entre le serveur et au moins un terminal sont réalisés au moyen d'une station de base 30 permettant d'établir la connexion et le routage des données transmises. Avantageusement, le réseau de communication est un réseau de type PMR, désignant « Professional Mobile Radiocommunications » de type TETRA désignant « Trans European Trunked Radio ». 35 Un autre objet de l'invention concerne un procédé de chiffrement de données lors d'un transfert de données depuis un terminal, ledit terminal ayant reçu une clef de chiffrement selon le procédé de distribution de l'invention. s Lorsque ledit terminal appartient au second ensemble, le procédé comprend - un chiffrement d'une adresse dudit terminal à l'aide de la seconde clef par le terminal, - un chiffrement des données à l'aide d'une troisième clef de 10 chiffrement des données par le terminal, - une transmission de l'adresse chiffrée et des données chiffrées à une station de base. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de 15 déchiffrement de données lors d'un transfert de données depuis un terminal vers une station de base, le terminal ayant reçu une clef de chiffrement selon le procédé de distribution de l'invention. Lorsque le terminal appartient au second ensemble, le procédé de déchiffrement comprend : 20 - un déchiffrement de l'adresse du terminal à l'aide de la seconde clef par la station de base, - une comparaison de l'adresse déchiffrée aux adresses des deux ensembles de terminaux pour obtenir une clef de chiffrement des données par la station de base, 25 - un déchiffrement des données à l'aide de la clef de chiffrement des données par la station de base. L'invention concerne un procédé de chiffrement de données depuis une station de base vers un terminal, ledit terminal ayant reçu une 30 clef de chiffrement selon le procédé de distribution de l'invention. Lorsque le terminal appartient au second ensemble, le procédé de chiffrement comprend : - un chiffrement d'une adresse du terminal à l'aide de la seconde clef par la station de base, - un chiffrement des données à l'aide d'une troisième clef de chiffrement des données par la station de base, - une transmission de l'adresse chiffrée et des données chiffrées au terminal. s L'invention concerne un procédé de déchiffrement de données par un terminal lors d'un transfert de données depuis une station de base vers ledit terminal, le terminal ayant reçu une clef de chiffrement selon le procédé de distribution de l'invention. 10 Lorsque le terminal appartient au second ensemble, le procédé de déchiffrement de l'invention comprend : - un déchiffrement de l'adresse du terminal à l'aide de la seconde clef par le terminal, - une comparaison de l'adresse déchiffrée aux adresses du 15 terminal pour obtenir la clef de chiffrement des données par le terminal, - un déchiffrement des données à l'aide de la clef de chiffrement des données par le terminal. 20 Avantageusement, la troisième clef de chiffrement de données est une première clef commune au premier ensemble de terminaux. Dans une alternative, la troisième clef de chiffrement de données est une clef individuelle de chiffrement du terminal. 25 En outre un autre objet de l'invention concerne un terminal mobile pour la transmission de données au sein d'un réseau de communication. Le terminal comprenant une adresse. Au moins un calculateur permet de réaliser : - une fonction d'instanciation permettant de se déclarer auprès 30 d'un serveur de gestion de clefs de chiffrement ; - une fonction de réception et de déchiffrement d'une première clef commune de chiffrement reçue après que le terminal se soit déclaré auprès dudit serveur ; - une fonction d'enregistrement de la première clef commune 35 reçue dans une mémoire; - une fonction de génération d'une seconde clef dont la taille est strictement inférieure à la taille de la première clef ; - une première fonction de chiffrement de son adresse (en émission et de déchiffrement d'une adresse en réception à s partir de la seconde clef de chiffrement ; - une seconde fonction de chiffrement des données émises du terminal et de déchiffrement des données reçues à partir d'une troisième clef de chiffrement de données. 10 Un avantage d'un tel terminal est qu'il est facilement déployable dans un réseau de communication en permettant des fonctions de chiffrement de haut degré de sécurité tout en assurant une interopérabilité avec des terminaux d'une ancienne génération. Un autre avantage est de pouvoir adapter la troisième clef en 15 fonction du cas d'application, du type de communication ou du type de terminal ou encore du degré de sécurité ou de confidentialité. Un autre objet de l'invention concerne un serveur de données pour la gestion et la distribution de clefs de chiffrement vers des terminaux d'un réseau de communication. Au moins un calculateur permet de mettre 20 en oeuvre le procédé de distribution de clefs de l'invention. Enfin, l'invention concerne une station de base pour le transfert de données au sein d'un réseau de communication vers un terminal ayant reçu une clef de chiffrement selon le procédé de distribution de l'invention. 25 La station de base comprend au moins un calculateur permettant de réaliser : - une première fonction de chiffrement d'une adresse (ADD) du terminal en émission et de déchiffrement d'une adresse du terminal en réception, à partir de la seconde clef de 30 chiffrement (CCKs2); - une seconde fonction de chiffrement des données émises vers le terminal et de déchiffrement des données reçues du terminal à partir d'une troisième clef de chiffrement de données. La troisième clef peut être selon la configuration ou le cas 35 d'application : une clef définie en rapport avec le type de communication ou - 10 - avec le type de terminal ou encore avec le degré de sécurité ou de confidentialité souhaité. Elle peut être soit une clef commune, soit une clef individuelle. s BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - figure 1 : une architecture réseau comprenant des terminaux, des 10 stations de base et un serveur de gestion de clefs ; - figure 2: une fonction permettant la génération d'une clef de chiffrement conformément à l'invention ; - figure 3 : un système d'équipement d'un réseau de communication permettant de mettre en oeuvre les procédés de l'invention ; 15 - la figure 4 : une communication entre un terminal de l'ensemble ayant un type de clef de taille supérieure aux terminaux déjà déployés et une station de base. - la figure 5: une communication entre une station de base et un terminal de l'ensemble ayant un type de clef de taille supérieure 20 aux terminaux déjà déployés. DESCRIPTION Dans la suite de la description on appelle une fonction « à sens unique », une fonction qui peut être aisément calculée, mais qui est difficile à 25 inverser. C'est-à-dire qu'étant donnée une image, il est difficile de lui trouver un antécédent. Les fonctions à sens unique sont notamment utilisées en cryptographie asymétrique et dans les fonctions de hachage cryptographiques. Dans la suite de la description on appelle indifféremment une 30 « clef de chiffrement » et une « clef de chiffrement » une clef permettant de chiffrer des données ou de la voix transmise(s) au travers d'un réseau de communication entre différents terminaux. On appelle une « clef individuelle », une clef rattachée à un premier terminal qui permet à un équipement tel qu'un serveur ou un autre 35 terminal ou encore une station de base de déchiffrer des communications provenant du premier terminal dès lors que ledit équipement à la connaissance de la clef individuelle. On appelle clef commune, une même clef transmise à différents terminaux permettant de chiffrer et déchiffrer les communications de voix et de données et à chiffrer et déchiffrer les adresses des terminaux. Le fait que la clef de chiffrement des adresses soit commune à tous les terminaux garantit une correspondance unique entre chaque adresse claire et une adresse chiffrée et réciproquement. On définit un « type de clef » pour désigner des clefs permettant 10 d'être compatibles avec un algorithme de chiffrement ou de déchiffrement d'adresses, de données ou de voix. Des clefs peuvent être renouvelées dans un système tout en restant compatibles, c'est à dire qu'elles permettent d'être associées à un algorithme invariant. On dit qu'une clef commune de taille N est compatible avec un 15 premier type de clefs lorsqu'elle est compatible avec l'algorithme de chiffrement ou de déchiffrement associé au premier type de clef. Un premier type de clef est défini par la notation CCKs quand il s'agit de clef commune de taille N. Un second type de clef est défini par la notation CCKB quand il s'agit de clef commune de taille Nsup. 20 On peut noter une clef CCKB; une clef commune du second type de clef par exemple distribuée à l'instant ti et valable pendant une durée Di. On peut noter une clef CCKsi une clef commune du premier type de clef par exemple distribuée à l'instant ti et valable pendant une durée Di. Dans la suite de la description, il pourra être noté indifféremment 25 un type de clef CCKB ou une clef commune CCKB de ce type par commodité de langage. La figure 1 représente un serveur de gestion de clefs, noté SERV, permettant de distribuer les clefs lors d'une phase d'initialisation à au moins 30 un terminal. Le serveur distribue notamment les clefs communes CCKB et CCKs. Une architecture réseau possible d'une configuration de l'invention est représentée à la figure 1. Le serveur SERV communique : - au travers d'une première liaison de données L1 avec une 35 première station de base, notée BS1, définissant une - 12 - première cellule dans laquelle est déclarée une première pluralité de terminaux TS et TB ; - au travers d'une seconde liaison de données L2 avec une seconde station de base, notée BS2, définissant une s seconde cellule dans laquelle est déclarée une seconde pluralité de terminaux TB, TS. Chaque station de base, BS1, BS2, comprend un calculateur pouvant être un serveur ou un PC et des moyens d'émission/ réception notés 10 respectivement E/R1 et E/R2. Les moyens d'émission/ réception peuvent être des relais pour la couverture de télécommunications sans fil. Selon d'autres configurations, il peut exister une seule ou une pluralité de station(s) de base permettant de définir une cellule de 15 communication dans laquelle au moins un terminal est déclaré. On dit qu'un terminal est déclaré dans la cellule lorsqu'une station de base a référencé sa présence dans une zone de couverture donnée. L'invention se rapporte à deux types de terminaux. Il y a donc deux ensembles de terminaux comprenant les terminaux de type TB et les 20 terminaux de type TS. Le premier ensemble, est noté ENSB, comprend les terminaux TB qui sont nouvellement introduits dans le réseau de communication. Ces terminaux disposent de moyens permettant de déchiffrer des données à partir d'une clef commune de chiffrement CCKB de plus grande taille, notée 25 Nsup, que les clefs communes de chiffrement TS des terminaux déjà déployés dans le réseau dont la taille est notée N dans la suite de la description. Le second ensemble, est noté ENSs, comprend les terminaux TS qui sont déjà déployés dans le réseau de communication. Ces terminaux 30 disposent de moyens permettant de déchiffrer des données à partir d'une clef de chiffrement CCKB de plus petite taille N que les clefs de chiffrement CCKB des nouveaux terminaux TB de l'ensemble ENSB. L'invention traite donc d'une problématique de déploiement d'une pluralité de terminaux comprenant de nouvelles fonctionnalités au sein d'un - 13 - ensemble de terminaux continuant à être exploités. Les deux ensembles de terminaux doivent donc cohabiter et être interopérables. On a la relation N