Le premier système de communication secrète au monde avec camouflage garanti

Le monde de la cryptographie a connu une révolution tranquille ces dernières années. C'est en grande partie à cause de l'avènement de techniques qui exploitent les lois de la mécanique quantique pour envoyer des messages en toute confidentialité. La cryptographie dite quantique garantit qu'un espion ne peut pas décoder un message sous garantie par les lois de la physique.

Mais parfois, une intimité parfaite ne suffit pas. Parfois, savoir qu'un message a été envoyé est tout ce dont un adversaire a besoin. La question se pose alors de savoir comment masquer un message pour qu'un espion ne puisse pas dire s'il a été envoyé ou non.

La discipline, connue sous le nom de stéganographie ou communication secrète, est aussi ancienne que son cousin cryptographique mais a reçu beaucoup moins d'attention ces dernières années. Mais cela change aujourd'hui grâce aux travaux de Boulat Bash de l'Université du Massachusetts à Amherst et de quelques copains qui ont trouvé comment camoufler les messages d'une manière mathématiquement garantie.

Et ils ont mis leurs idées en pratique avec une démonstration de preuve de principe. Nous avons construit le premier système opérationnel qui fournit une communication secrète prouvée mathématiquement sur un canal physique, disent-ils.

La technique est relativement simple, s'appuyant sur une méthode de communication connue sous le nom de modulation de position d'impulsion. Celui-ci divise chaque seconde (ou autre unité de temps) en un certain nombre de tranches horaires qui correspondent chacune à un symbole. Alice envoie un message à Bob en transmettant des impulsions pendant les bandes qui correspondent au symbole requis, que Bob recherche ensuite dans l'ordre où il les reçoit.

Il y a une mise en garde importante, bien sûr. Ce système nécessite que l'expéditeur et le destinataire se mettent d'accord sur la structure de la bande et les symboles auxquels ils se réfèrent. Et cela doit être fait à l'avance en secret.

Cela permet à Alice et Bob d'envoyer des messages cryptés (dont la longueur dépend de la longueur des informations partagées à l'avance).

La question est de savoir comment masquer ces informations. Et la réponse est bien en vue. Bash et co supposent que le message est envoyé à l'aide de photons et que l'environnement fournit une certaine quantité de bruit contre laquelle leur signal est camouflé. Par exemple, ils supposent que les détecteurs de photons ne sont pas parfaits et produisent donc toujours un certain nombre de comptes sombres dans lesquels ils enregistrent un photon sans en recevoir.

Bash and co se concentre sur le calcul du nombre de photons de signalisation qui peuvent être envoyés dans cet environnement bruyant tout en garantissant qu'un espion ne puisse pas les distinguer de l'arrière-plan. Cela est possible parce que l'observateur (Willie, comme l'appellent Bash et ses collègues) ne sait pas quand les impulsions de signalisation sont envoyées et détecte toujours des photons bruités supplémentaires qui compliquent encore plus les choses.

La percée consiste à montrer que le message peut toujours être camouflé avec une probabilité de détection arbitraire, à condition que le bruit se situe dans certaines limites. Bash et co montrent que cela est vrai même lorsque Willie collecte tous les photons que Bob ne reçoit pas.

Autrement dit, Alice et Bob peuvent choisir à l'avance le secret de leur message. Et bien qu'ils ne puissent pas choisir le secret parfait, ils peuvent s'en approcher autant qu'ils le souhaitent. Ainsi, Alice et Bob peuvent choisir un débit binaire inférieur pour les messages pour lesquels ils souhaitent avoir une moindre chance de détection.

Pour prouver la viabilité de leur projet, Bash and co ont construit et testé un prototype qui envoie des messages via une fibre optique. Alice transmet les impulsions et un séparateur de faisceau à l'autre extrémité garantit que Willie collecte tous les photons qui ne voyagent pas jusqu'à Bob.

Et l'expérience fonctionne bien. Nous avons démontré que la communication optique secrètement prouvée est pratiquement réalisable, disent Bash and co.

Cela devrait avoir des applications intéressantes. Mais qui pourrait être intéressé par de telles communications secrètes, Bash et ses collègues ne le disent pas. Suggestions s'il vous plaît dans la section commentaires.

Réf : arxiv.org/abs/1404.7347 : Communication optique secrète

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