Développement d'un crypto-système basé sur le standard AES et la théorie du chaos pour le chiffrement des images satellitaires à bord d'un satellite d'observation de la terre.

Abstract

الملخص (بالعربية) : يتعرض إرسال الصور من الأقمار الصناعية إلى الأرض لتهديدات مختلفة قد تؤثر على سرية البيانات. لذا من المهم جدا إستعمال خوارزميات فعالة قادرة على تشفير الصور وتأمينها. الصور الفضائية غالبا ما تكون عالية التكرار و ذات حجم كبير. وفي نفس الوقت، تعمل الأقمار الصناعية (خاصةً الصغيرة منها) تحت محددات صارمة من حيث الطاقة وموارد الحوسبة. و بالإضافة إلى ذلك، تعمل الأقمار الصناعية في بيئة معادية، وبالتالي، فإن أي دارات إلكترونية مستخدمة على متنها، بما في ذلك إلكترونيات التشفير ،من المحتمل أن تتأثر بالإشعاعات. في هذه الأطروحة، سنقوم بدراسة إشكالية سرية نقل الصور من الأقمار الصناعية إلى الأرض. سنقوم أولا بدراسة تشفير صور الأقمار الصناعية بواسطة معيار التشفير المتقدم (بالإنجليزية: Advanced Encryption Standard) ويُدعى اختصارًاAES وفقًا للقيود المذكورة أعلاه. و أيضا، فإننا نقترح نظامين فعالين لتشفير الصور. النظام الأول يعتمد كليا على أنظمة الفوضى معتمدين في ذلك على مقترح Fridrich. بينما يعتمد المخطط الثاني على استعمال مختلط بين أنظمة الفوضى وAES الكلمات المفتاحية :تأمين البيانات في المهمات الفضائية, التشفير المتناظر, التشفير غير المتناظر, التشفير المعياري, خرائط الفوضى, مخطط فريدريش Résumé (en Français) : La transmission d'images depuis les satellites vers la terre est exposée à des menaces pouvant affecter la confidentialité des données. Il est donc important de considérer des algorithmes de chiffrement capables de sécuriser les images transmises. Les images satellitaires ont souvent une redondance élevée et un volume important. Dans le même temps, les satellites (en particulier les petits satellites) opèrent sous des limitations sévères en termes de puissance et de ressources de calcul. De plus, les satellites fonctionnent dans un environnement hostile et, par conséquent, toute électronique utilisée à bord, y compris l’électronique de chiffrement, est susceptible de présenter des défauts induits par le rayonnement. Dans cette thèse, nous étudions le problème de la confidentialité de la transmission d’images du satellite à la terre. Tout d'abord, l’implémentation du standard de chiffrement avancé AES pour chiffrer les images satellitaires à bord est traitée en fonction des contraintes susmentionnées. Ainsi, nous proposons deux schémas de chiffrement d'images efficaces. Le premier schéma est complètement chaotique basé sur la structure de Fridrich et le deuxième schéma est basé sur une combinaison entre des cartes chaotiques et le standard AES. Les mots clés : sécurisation des données dans les missions spatiales, chiffrement symétrique, Advanced encryptions standard (AES), les cartes chaotique discrétisées, chiffrement chaotique, schéma de Fridrich.

Abstract (en Anglais) : Image transmission from satellites to earth is exposed to threats that can affect the confidentiality of data. Hence, it is important to consider encryption algorithms able to secure the transmitted images. Satellite images have often a high redundancy and a large volume, at the same time; satellites (especially small satellites) operate under severe limitations in terms of power and computational resources. In addition, satellites operate in a hostile environment and therefore any electronics used on board, including the electronic encryption, is susceptible to defects induced by radiation. In this thesis, we study the problem of image transmission confidentiality from satellite to earth. Firstly, the implementation of the Advanced Encryption Standard (AES) to encrypt images on board a satellite is discussed according to the aforementioned constraints. Thus, we propose two efficient image encryption schemes. The first scheme is completely chaotic based on the Fridrich structure and the second one is based on a combination of chaotic maps and the AES algorithm. Keywords : Data security in space missions, symmetric encryption, Advanced Standard Encryption (AES), discrete chaotic maps, chaotic encryption, Fridrich scheme