Brevet FR3076365A1 — publié le 20190705

PROCEDE ET SYSTEME POUR SECURISER LES TRANSMISSIONS DE DONNEES L'invention concerne un procede et un systeme permettant de 5 securiser l'echange de donnees confidentielles au sein d'un systeme de communication utilisant la technique de codage secret plus connue sous le terme anglo-saxon « secrecy coding ». Le « secrecy coding » fait reference a un cadre theorique connu dans l'etat de l'art de la theorie de ('information qui analyse la possibilite pour 10 un emetteur Alice de transmettre a un destinataire Bob un message sur un canal de communication de maniere confidentielle sans utiliser de cle secrete partagee prealablement. Ce cadre repose uniquement sur les caracteristiques supposees distinctes du canal de propagation et du bruit en reception au niveau de Bob d'une part, et au niveau de l'attaquant potentiel 15 d'autre part (attaquant appele Eve). L'exemple theorique le plus simple est le modele du canal a jarretiere oil Bob recoit les bits transmis par Alice sans erreur et ou Eve ne peut les recuperer qu'avec un taux d'erreur non nul. Ce modele se generalise a des cas de modeles d'erreurs en reception (au niveau de Bob) et en ecoute (au niveau d'Eve) plus complexe. Un autre 20 exemple emprunte a la protection de securite physique connue sous l'abreviation anglo-saxonne PHYSEC de systeme de radio communication par ajout de bruit artificiel est le suivant Ores schematiquement) : lorsqu'Alice souhaite envoyer un message m a Bob, elle encode le message et transmet C(m) avec une technique de modulation qui ajoute un bruit artificiel Jm pour 25 tout point de l'espace, excepte la zone ot:i se trouve Bob. Ce bruit est modifie a chaque message m . Bob recoit apres demodulation, l'encodage du message avec un bruit de transmission C(m) rig. Le niveau de bruit ng permet a Bob de decoder correctement le message m. En revanche, Eve situe en dehors du point de demodulation « facile » occupe par Bob, recoit 30 l'encodage du message avec un bruit artificiel et un bruit de transmission 2 C(m) + jin + nE. Avec ce niveau de bruit Eve, ne parvient pas a decoder correctement le message. De maniere generale, dans le cadre de la theorie de l'information, pour un modele de canal de communication qui fixe les caracteristiques du bruit (au niveau de Bob, et au niveau d'Eve), on montre qu'il est possible de coder effectivement l'information utile avant sa transmission sur le canal de communication de maniere a assurer : sa confidentialite (('information d'Eve sur le message reste proche de 0), - sa transmission sans erreur (Bob decode ('information avec fres forte probabilite). Pour assurer simultanement ces deux proprietes, Ia theorie introduit une borne theorique au debit de transmission possible appelee « secrecy capacity ». Cette technique de confidentialite est alors dite inconditionnellement sure (c'est-A-dire qu'elle ne depend pas des capacites de calcul de l'attaquant) sous reserve bien entendu que le modele de canal est correct et que l'on a en consequence respecte Ia borne de secrecy capacity associee. Ces reserves peuvent limiter en pratique le niveau de securite 20 d'un procede de secrecy coding. II est toujours difficile de garantir que le modele theorique du bruit et Ia borne de secrecy capacity associee sont toujours respectes. Une vulnerabilite pratique devant toujours etre envisagee est, par exemple que de maniere momentanee, le modele de bruit qui fixe la 25 « secrecy capacity » n'est plus valide. Dans l'exemple precedent on peut par exemple envisager que le meme message repete plusieurs fois par Bob peut etre plus facilement decode par Eve. Ou encore, en raison d'une occurrence de bruit artificiel qui s'avere plus faible sur un message, Eve pourra decoder ce message particulier. 30 On se place dans le cadre general d'une mise en oeuvre d'un schema de secrecy coding quelconque qui permet de transmettre 3 successivement des blocs d'information utiles en toute confidentialite sous reserve que le bruit exploite a bien les caracteristiques qui garantissent la securite pour chaque bloc transmis. Dans l'objectif de mieux garantir Ia confidentialite des donnees echangees, 5 meme en cas de defaillance momentanee du bruit, l'idee de la presente invention consiste notamment a ajouter : cote emission, en amont du bloc de codage du « secrecy coding », une fonction de mélange qui combine le bloc d'information courant traite par le schema de secrecy coding avec les r blocs utiles transmis 10 precedemment, cote reception, en aval de la fonction de decodage du « secrecy coding », Ia fonction de melange inverse. La fonction de mélange (et son inverse) est sans cle, et peut etre parfaitement connue de l'attaquant, en fonctionnement normal du dispositif. 15 Globalement, la solution de confidentialite {fonction de mélange + secrecy coding} ainsi completee ne necessite aucun secret partage au depart par Alice et Bob, comme c'est le cas pour le secrecy coding seul. La fonction de mélange qui fait dependre le bloc courant traite par le secrecy coding, des r blocs utiles precedemment transmis est auto-synchronisante : merne si au depart l'etat - sous la forme de I'historique des r messages transmis precedemment - n'est pas identique pour l'emetteur et le recepteur, it le devient automatiquement des que r blocs consecutifs ont ete correctement traites et sans erreur en reception par Bob. En particulier, l'emetteur peut choisir l'etat initial du melangeur completement aleatoirement avant le debut de Ia transmission ou transmettre durant une phase preliminaire r blocs de donnees completement aleatoires avant de commencer a diffuser les blocs de donnees utiles. Le parametre r est selectionne suivant un compromis qui fixe le niveau de securite et le temps de synchronisation : - r est un parametre qui augmente le niveau de securite du schema global de protection. En effet, pour que l'attaquant puisse eventuellement 4 obtenir une information sur le bloc courant transmis, it faudrait qu'il dispose de l'etat complet de Ia fonction de mélange, ce qui necessite de connaitre les r blocs utiles transmis precedemment. Pour cela, it faudrait que le bruit utilise par le secrecy coding s'avere defaillant non seulement 5 sur le message courant mais aussi lors de la transmission des r blocs d'information utiles precedents r est aussi la taille de la memoire du processus de mélange. II fixe le nombre de blocs d'information a transmettre sans erreur pour que l'emetteur et le recepteur soit synchronises automatiquement. En cas 10 d'erreur en reception sur le bloc courant, cette erreur va perturber l'etat interne pendant les r blocs suivants. r doit donc etre choisi pas trop grand pour limiter le temps de synchronisation et le taux d'erreur en reception. Dans la suite de Ia description, les notations suivantes seront utilisees : 15 Le flux de donnees utiles qu'Alice transmet xl, x2, , Le flux en sortie de la fonction de mélange ou scrambling amont qui sera ('entree du bloc de « secrecy coding » 4,x; , L'encodage des blocs x;" par la technique de « secrecy coding » transmis sur la ligne est designe par C(4), C(xD, ...., C(4), 20 En reception, apres le decodage du « secrecy coding », on retombe nominalement, sauf erreur, sur le flux xi qui est ensuite decode par la couche de « descrambling » pour retrouver le flux d'informations utiles selon un procede connu de l'homme du métier. L'invention concerne un procede pour augmenter la securite dans 25 un systeme de transmission de messages utilisant un protocole de chiffrement des donnees a transmettre entre un emetteur A et un recepteur B caracterise en ce qu'il comporte au moins les &tapes suivantes : Lorsque l'emetteur A souhaite transmettre un message xi au recepteur B, l'emetteur ajoute au message xi des donnees de securite obtenues par 30 ('application d'une fonction f qui Arend en entrée les a blocs d'une memoire RA obtenus lors des a transmissions precedentes ou lors d'une 5 phase d'initialisation pour construire un message de niveau de securite plus eleve , Le message xi' est transmis a retape de codage utilisant un code secret (secrecy coding) et, en parallele, les blocs du message courant xi sont 5 ajoutes a Ia memoire de remetteur A, Le message est transmis au recepteur B, A Ia reception, B ajoute au message issu de retape du codage secret Ia sortie de Ia fonction inverse 1-1 , c'est-à-dire les a donnees contenues dans une memoire n du recepteur B pour obtenir le message decode, puis le 10 recepteur B ajoute a a les donnees issues de retape de codage secret. La fonction utilisee en amont de retape de secrecy coding est par exemple une fonction OU exclusif, XOR, considerant bit a bit le message xi et les blocs issus de la memoire qui est un registre a decalage : A remission au niveau d'Alice 15 xi f , A Ia reception au niveau de Bob xi REVENDICATIONS1 - Procede pour augmenter Ia securite dans un systerne de transmission de messages utilisant un protocole de chiffrement des donnees a transmettre 5 entre un emetteur A et un recepteur B caracterise en ce qu'iI comporte au moins les etapes suivantes : Lorsque remetteur A souhaite transmettre un message xi au recepteur B, remetteur au message xi ajoute des donnees de securite obtenues par ('application d'une fonction f qui prend en entrée les a blocs d'une memoire 10 RA obtenus lors des a transmissions precedentes ou lors d'une phase d'initialisation pour construire un message de niveau de securite plus eleve 4, (202), Le message xi est transmis a retape de codage utilisant un code secret (secrecy coding) et, en parallele, les blocs du message courant xi' sont 15 ajoutes a la memoire de remetteur A, (203), Le message est ensuite transmis au recepteur B, A la reception, B ajoute, (204), au message issu de retape du codage secret Ia sortie de Ia fonction inverse f -1, c'est-a-dire les a donnees contenues dans une memoire RIB? du recepteur B pour obtenir le message decode, puis 20 le recepteur B ajoute a RD, les donnees issues de retape de codage secret. 2 - Procede selon Ia revendication 1 caracterise en ce que Ia fonction appliquee aux donnees avant retape de secrecy coding est une fonction OU exclusif, XOR, considerant bit a bit le message xi et les blocs issus de la 25 memoire qui est un registre a decalage : A remission au niveau d'Alice 4 xi ED f. (4_1, , xt_a), A Ia reception au niveau de Bob xi 3 - Systeme pour &changer des donnees confidentielles entre au moins un emetteur A et un recepteur B, en utilisant la technique de codage secret ou secrecy coding caracterise en ce que remetteur A comporte un processeur (11) configure pour appliquer sur les donnees a transmettre une fonction de securite avant leur codage dans le bloc de codage secret et le recepteur est equipe d'un processeur (21) configure pour appliquer une fonction inverse de la fonction utilisee a remission, sur les donnees issues du bloc de codage secret (203) et retrouver les donnees initiales transmises par remetteur A, en executant les etapes du procede selon l'une des revendications precedentes. 4 - Systeme selon la revendication 3 caracterise en ce que remetteur et le recepteur comportent chacun au moins un registre a decalage (16, 26) pour memoriser les blocs de donnees lors de transmissions de donnees precedentes. 5 - Systeme selon l'une des revendications 3 ou 4 caracterise en ce qu'un emetteur et/ou un recepteur est un nceud ou un terminal dans un reseau de communication.20