La montée considérable des débits et de la
quantité d'information qui circule dans les réseaux de
transmission par fibre optique rend paradoxalement
ces réseaux plus fragiles en terme de confidentialité et de
sécurité. Le piratage de l'information se voit ainsi
facilité. Les méthodes de cryptage classiques deviennent en
effet inopérantes, car trop lentes, lorsque les signaux à
crypter ont des débits élevés. Le laboratoire d'Optique
Pierre-Michel Duffieux (CNRS-Université de Besançon), en
collaboration avec le CNET-France Télécom, vient de mettre au
point une méthode de cryptage utilisant des phénomènes
de chaos en longueur d'onde.
A partir d'une diode laser et d'un effet non linéaire original, ces
équipes viennent
de démontrer la possibilité de crypter et de décrypter
par voie optique, un signal
à des cadences qui peuvent être potentiellement
élevées. Cette nouvelle méthode
a fait l'objet d'un dépôt de brevet par
France-Télécom, en cours d'extension
à l'étranger.
Un intérêt de plus en plus marqué est actuellement
porté aux systèmes de transmission optique à haut
degré de sécurité, notamment ceux dédiés
à la transmission de données confidentielles, par exemple
entre des banques ou des marchés financiers de plus en plus
interconnectés à travers le monde, entre des administrations
telles que les ambassades, qui nécessitent un niveau de
confidentialité élevé. Les réseaux par fibre
optique sont en effet vulnérables : l'information qui y circule
peut être prélevée et écoutée, voire
réinjectée après modification.
Pour y remédier, des méthodes de cryptage sont
utilisées. En cryptographie, la clef de codage est
généralement constituée par une série de nombres
pseudoaléatoires contrôlant par voie informatique l'algorithme
de codage. Toutefois, les vitesses de cryptage sont lentes et ne
sont plus du tout adaptées lorsque les débits de transmission
sont supérieurs à une dizaine
de Mbits/s.
La méthode qui vient d'être développée consiste
à crypter optiquement le signal à transmettre sous forme d'un
chaos en longueur d'onde généré par une diode laser.
Celle-ci est munie d'un élément non linéaire en
longueur d'onde et d'une boucle de contre-réaction qui introduit un
retard entre le signal émis par la diode laser et le signal qui lui
est réinjecté. La diode laser émet alors de la
lumière dont la longueur d'onde fluctue rapidement au cours du
temps, et de façon chaotique. L'émission en longueur d'onde
s'apparente à celle d'un bruit de fréquence
déterministe, dont le spectre est comparable à celui d'un
bruit blanc. L'opération de cryptage consiste alors à masquer
le message par ce bruit. Ce masquage est d'autant plus efficace que
la complexité du bruit est grande (en terme de physique du chaos,
le chaos ainsi généré obéit à une
équation différentielle à retard, ou équation
d'Ikeda ; la complexité du chaos obtenu est d'autant plus
élevée que le paramètre de bifurcation est grand).
Le décryptage s'effectue en générant un second chaos en
longueur d'onde, identique
au précédent. Pour cela, le système de décryptage
utilise un générateur de chaos comportant les mêmes
éléments que ceux utilisés pour produire le chaos de
cryptage, notamment un retard et un élément non
linéaire en longueur d'onde identiques aux précédents.
Ce système
fonctionne toutefois en boucle ouverte, le signal se propageant dans la
boucle de commande étant le signal crypté que l'on veut
analyser. Le signal alors produit est un chaos dont la comparaison au
chaos de cryptage permet d'extraire le message.
L'originalité de cette méthode réside dans le fait que
la non linéarité à l'origine du chaos ainsi produit est
une non linéarité en longueur d'onde et non en énergie,
comme c'est généralement le cas. L'un des avantages est
d'éviter d'opérer avec des densités de puissance
élevées - ce qui pose souvent des problèmes de
stabilité de fonctionnement et de vieillissement de matériaux
en optique non linéaire. Cette particularité permet d'obtenir
un chaos extrêmement stable au cours du temps, dont de plus, le
paramètre de bifurcation peut être facilement
contrôlable. Le second avantage est de pouvoir modifier de
façon très simple la fonction non linéaire à
l'origine du chaos, c'est-à-dire, en terme de cryptage, la clef
utilisée pour coder les signaux.
Ce procédé de cryptage s'applique à tout type de signal, analogique ou numérique. L'intérêt réside dans le fait que le chaos, qui constitue la clef de cryptage, peut être facilement modifié par le biais de son diagramme de bifurcation tout en permettant des débits de transmission élevés adaptés aux fibres optiques. Le niveau de confidentialité peut être beaucoup plus élevé que ce que l'on pensait possible jusqu'à présent du fait des fonctions non linéaires très complexes avec lesquelles le système peut fonctionner.