Protéger la communication lumineuse avec des objets aléatoires

17 juillet 2023

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par KW Wesselink, Université de Twente

Les chercheurs du groupe Complex Photonic Systems (COPS) ont utilisé deux couches de matériaux aléatoires pour crypter et déchiffrer un message envoyé via une communication lumineuse. Avec cela, ils ont caché l’expéditeur et le destinataire simultanément, et le message n’a été reçu que lorsque la lumière a traversé les deux couches.

L'équipe de recherche a publié ses résultats dans la revue Optics Express et estime que cette preuve de concept a des applications dans les systèmes de communication par lumière visible, la fidélité à la lumière (LiFi) et les communications par fibre optique.

À une époque où les informations numériques sont l’élément vital de notre monde interconnecté, assurer leur sécurité est primordial. Le cryptage joue un rôle essentiel dans la protection de nos données, transformant un simple message en un modèle complexe, puis le reconvertissant, le rendant indéchiffrable si le message est intercepté au milieu.

Alors que la technologie progresse à un rythme sans précédent, l’avenir de la communication réside dans le domaine de la lumière visible. Mais comment garantir la sécurité de cette forme de communication de pointe ?

Étonnamment, la solution se trouve peut-être dans les objets du quotidien. Des chercheurs de l'Université de Twente, en collaboration avec des experts de l'Université technique d'Eindhoven et de la société innovante Signify (anciennement connue sous le nom de Philips Lighting), ont montré que des matériaux aléatoires, comme une couche de peinture, un morceau de papier ou un diffuseur en verre : améliorez le secret de la communication lumineuse en brouillant le message.

Lorsque la lumière traverse ces matériaux aléatoires, elle se disperse dans plusieurs directions, créant un motif complexe appelé motif moucheté. Ce modèle devient la base du cryptage.

Ce cryptage suit le concept de fonction physique non clonable (PUF). Un PUF est un objet si complexe qu’il ne peut être copié avec les technologies actuelles. Si un PUF est utilisé comme clé de chiffrement, seule la clé correcte (non clonable) peut accéder aux informations. Dans ce cas, la clé est l’objet aléatoire et l’information est le motif de taches.

Les chercheurs du groupe Complex Photonic Systems (COPS) ont poussé ce concept encore plus loin. Au lieu d’utiliser une seule clé pour chiffrer le message, ils utilisent deux couches de supports aléatoires comme clés doubles. Avec cela, ils cachent simultanément l’expéditeur et le destinataire, et le message n’est reçu que lorsque la lumière passe à travers les deux touches. Tout espion malveillant tentant d’intercepter le message en transit serait confronté à un mélange dénué de sens de modèles aléatoires, totalement sans rapport avec le message d’origine.

De plus, le secret est renforcé par la redondance du système. Le système proposé est basé sur la modulation de la lumière incidente à l'aide d'un dispositif similaire à un écran projecteur (ou vidéoprojecteur) au niveau de l'émetteur. Parce que les matériaux aléatoires sont si complexes, il existe des milliers de façons différentes de moduler la lumière, ce qui donne le même message, tout en modifiant le motif aléatoire entre les deux touches. Si l'émetteur bascule constamment entre les différentes modulations, un attaquant au milieu est submergé de modèles aléatoires, tandis que le récepteur n'en est pas affecté.

L'article intitulé « Enhanced secrety in optic communication using speckle from multiple scattering layer » par Alfredo Rates, Joris Vrehen, Bert Mulder, Wilbert L. Ijzerman et Willem L. Vos, paraît dans Optics Express. Les données utilisées pour la publication sont disponibles dans la base de données Zenodo