One-Time Pad réinventé pour rendre la copie électronique impossible

Les blocs-notes à usage unique sont le Saint Graal de la cryptographie - ils sont impossibles à déchiffrer, même en principe.

Ils fonctionnent en ajoutant un ensemble de chiffres aléatoires à un message, créant ainsi un texte chiffré qui semble aléatoire pour n'importe quel indiscret. Le récepteur décode le message en retirant le même ensemble de chiffres aléatoires pour révéler le message d'origine.

La sécurité de ce processus dépend de deux facteurs. Le premier est le caractère aléatoire des chiffres qui composent le bloc à usage unique. Si cette clé est vraiment aléatoire, elle n'offre rien que l'espion puisse utiliser pour casser le code. Bien qu'il existe certains pièges potentiels, les chiffres aléatoires sont assez simples à générer de nos jours.

Le deuxième facteur est la possibilité de garder cette clé secrète afin que seuls l'émetteur et le récepteur y aient accès. C'est beaucoup plus difficile à assurer.

La communication numérique sous forme de 0 sable un s rend la copie triviale. Chaque fois qu'un ensemble de chiffres aléatoires est stocké dans une mémoire électronique, il y a toujours une chance faible mais limitée qu'il puisse être rapidement copié et volé.

Aujourd'hui, Roarke Horstmeyer du California Institute of Technology de Pasadena et quelques amis disent avoir résolu ce problème. Leur solution est basée sur un type spécial de tampon à usage unique qui génère une clé aléatoire grâce à la complexité de sa structure physique.

Au lieu de créer et de stocker le pad à usage unique sous la forme d'une séquence aléatoire de 0 sable un s, Horstmeyer et co génèrent un signal aléatoire en faisant passer la lumière à travers une plaque de verre diffusant qui la diffuse de manière aléatoire.

La sécurité du système dépend de la complexité physique du verre. Horstmeyer et co disent que cette complexité signifie qu'il n'y a aucun moyen pour une indiscrète, Eve, de copier le verre sans que personne ne s'en aperçoive.

Cela élimine le besoin de stocker la clé électroniquement et supprime complètement cette vulnérabilité à la copie. Nous décrivons un principe de communication crypté qui peut former un lien parfaitement sécurisé entre deux parties sans enregistrer électroniquement aucune de leurs clés, disent-ils

Et même si Eve vole le verre, ils estiment qu'il lui faudrait au moins 24 heures pour extraire toute information pertinente sur sa structure.

Cette extraction ne peut se faire qu'en faisant passer la lumière à travers le verre à une vitesse limitée par la quantité de chaleur qu'elle crée (car tout échauffement modifie la microstructure du matériau). Et le temps que cela prend devrait donner aux propriétaires suffisamment de temps pour réaliser ce qui s'est passé et prendre les mesures d'atténuation nécessaires.

Le protocole d'envoi de messages secrets entre Alice et Bob, par exemple, est simple. Pour commencer, Alice et Bob doivent avoir leurs propres plaques de verre diffusant et doivent se rencontrer physiquement pour créer une clé pour encoder un message plus tard.

Ils créent cela en envoyant le même motif aléatoire de lumière à travers leurs dalles diffusantes, puis en ajoutant les résultats pour créer une clé combinée.

Ils publient ensuite cette clé combinée et le modèle utilisé pour la créer.

Pour envoyer un message, Alice envoie le motif à travers sa dalle pour générer sa moitié de clé, puis l'ajoute à son message. Elle peut maintenant l'envoyer sans craindre qu'Eve puisse le décoder.

Il est important de se rappeler que la clé aléatoire d'Alice est un composant de la clé publiquement disponible. Mais Eve ne peut pas utiliser la clé publiquement disponible pour déterminer quelle est la clé d'Alice.

Bob doit suivre un ensemble d'étapes légèrement différent pour décoder ce texte chiffré. Tout d'abord, après avoir reçu le texte chiffré, il l'ajoute à la clé combinée publiquement disponible.

Ensuite, il recrée son propre composant de la clé publiquement disponible en envoyant le modèle publiquement disponible via sa dalle. Il ajoute ensuite ceci au résultat de l'étape précédente pour révéler le message.

Tant que les deux plaques diffusantes sont physiquement détenues par Alice et Bob, le texte chiffré ne peut pas être décodé par Eve.

Bien entendu, ce processus ne peut être utilisé qu'une seule fois. Mais Alice et Bob peuvent générer un énorme volume de clés combinées en faisant passer différents motifs aléatoires à travers leurs dalles lorsqu'elles se rencontrent.

Horstmeyer et co ont testé leur idée à l'aide d'un modulateur spatial de lumière pour créer des motifs aléatoires qu'ils passent ensuite à travers du verre de diffusion opale pour générer environ 10 gigabits d'aléatoire. Ils l'ont ensuite utilisé pour envoyer des messages parfaitement sécurisés, démontrant ainsi l'utilité de la technique.

Néanmoins, des améliorations devraient être possibles, disent-ils. Par exemple, l'équipe dit que le système génère une petite quantité de bruit causé par la dérive naturelle des diffuseurs dans le verre au fil du temps. Mais c'est quelque chose qui devrait être possible de corriger avec des codes de correction d'erreurs.

Et il devrait être possible de générer un térabit d'aléatoire à partir d'un seul millimètre cube de verre diffusant avec un équipement à plus haute résolution.

Et même si cela ne peut être utilisé qu'une seule fois, les dalles peuvent être facilement réinitialisées en chauffant le verre pour changer sa microstructure, à quel point Alice et Bob doivent se rencontrer à nouveau pour créer un nouveau jeu de clés combinées.

Cela semble être une amélioration significative par rapport à tout type de cryptographie qui stocke des clés électroniquement et est donc vulnérable à une attaque électronique capable de copier parfaitement les informations numériques.

Par rapport à un grand bloc-notes unique enregistré électroniquement, la clé [du nouveau système] est extrêmement difficile à copier ou à modéliser et peut facilement évoluer pour fournir des térabits de caractère aléatoire reproductible dans un petit volume, selon Horstmeyer and co.

Ils fondent de grands espoirs sur cette approche : nous espérons que les propriétés pratiques de la diffusion optique pourront résoudre suffisamment de problèmes pratiques du tampon à usage unique pour raviver l'intérêt pour sa sécurité incassable, même en présence de ressources informatiques infinies.

Ce qu'ils signifient, c'est que ce système devrait être sécurisé même pour attaquer avec les futurs ordinateurs quantiques.

Ce n'est pas quelque chose que l'on peut dire des codes couramment utilisés pour protéger les messages aujourd'hui. Avec les ordinateurs quantiques qui commencent maintenant à effectuer des calculs sérieux, toute personne utilisant encore ces codes doit perdre une quantité importante de sommeil.

Réf : arxiv.org/abs/1305.3886 : Clavier à usage unique protégé par clé physique

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