Algorithmes de chiffrement / déchiffrement basé chaos pour la sécurité des images transmises

Chaos base encryption/decryption algorithms for secure transmitted images

• Auteur / Autrice : Abir Awad
• Direction : Safwan El Assad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques - École polytechnique universitaire de Nantes Université

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cryptographie

Mots clés libres

Sécurité

Signaux chaotiques

Crypto-systèmes

Tests statistiques

Cryptanalyse

Résumé

La mondialisation des échanges (Internet, messagerie électronique, commerce électronique, …), grâce à l’émergence des nouvelles technologies de l’information et de la communication, pose le problème de la sécurité de l’information transmise à travers les canaux publics non sécurisés. L’utilisation du chaos dans des crypto-systèmes, apporte de l’amélioration (temps de chiffrement, sécurité) par rapport aux méthodes standards de la cryptographie (DES, IDEA, AES), ceci grâce aux caractéristiques des signaux chaotiques tels que : bonnes propriétés cryptographiques, reproductibilité à l’identique (déterministes), et l’hyper sensibilité à la clé secrète. Dans cette thèse, une nouvelle structure d’algorithmes « CBCSTI » de chiffrement/déchiffrement  basés chaos, supportant quatre versions différentes selon l’association des méthodes de permutation  adoptées au niveau des bits et au niveau des pixels est réalisée. Chaque version comporte quatre modes opératoires: OFB, CBC, CFB, CTR et la structure  est conforme au standard de NIST vis-à-vis de la propagation des erreurs de transmission. La carte chaotique PWLCM utilisée inclut une technique de perturbation permettant d’améliorer les dynamiques chaotiques et ainsi d’augmenter et de contrôler la longueur des séquences chaotiques générées. L’analyse de la sécurité, utilisant les tests standards les plus significatifs : sensibilité (à la clé secrète en émission et en réception, et à l’image claire), tests statistiques (histogramme, densité de probabilité, corrélation des pixels adjacents) sur l’image claire et l’image chiffrée, série des tests statistiques de NIST sur des images chiffrées montre l’intérêt de la structure proposée.

Recently, a large amount of work using digital chaotic systems to construct cryptosystems has been studied and has attracted more and more attention in the last years. Because of the chaotic signal characteristics, such as: good cryptographic properties, reproducibility with identical (deterministic), and the hyper sensitivity to secret key, the chaos based cryptosystems are more rapid and secure then the standard encryption algorithms (DES, IDEA, AES). In this thesis, a novel chaos-based cryptosystem for secure transmitted images (CBCSTI) is proposed. This cryptosystem contains four different versions according to adopted association of bits and pixels permutation methods. Each version comprises four cryptographic modes: OFB, CBC, CFB, CTR, each of them is in conformity with the standard of NIST with respect to the error propagation. A perturbed PWLCM chaotic map was used to control the different operations (substitutions and permutations) in the algorithm. The proposed disturbance technique allow us to improve the dynamic chaotic and thus to increase and control the length of the generated chaotic sequences. The security analysis, key sensitivity at the emission and the reception, the statistical tests applied on the original images and the ciphered ones like: histogram, probability density, correlation of adjacent pixels and NIST tests on the encrypted images prove the efficacy of the proposed cryptosystem.