cryptage physique de données optiques de seconde génération
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Cryptage physique de données optiques deseconde génération
M. Nourine, Y. K. Chembo, M. Peil & L. Larger
Groupe Optoélectronique, Département d’Optique P.M. Duffieux,Institut FEMTO-ST, UMR CNRS 6174
Université de Franche-Comté, Besançon, France
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Outline
IntroductionPrincipe de la sécurisation de l’information par chaosObjectifs
Générateur de chaos à modulateur QPSKFonction non linéaireMise en équations de l’émetteur
Étude de l’émetteur : résultats numériques et expérimentauxSystème à 1 boucle de rétroactionSystème à 2 boucle de rétroaction
Système de cryptographie completConditions de synchronisation
Conclusion
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Principe de la cryptographie physique par chaos
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Principe de la cryptographie physique par chaos
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Principe de la cryptographie physique par chaos
• Le générateur de chaos est la partie la plus importante du système.
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Objectifs principaux :
• Production de signaux chaotiques d’une grande complexité ;• Transmission de données optiques sécurisée par chaos en temps réel à haut
débit ;• Augmentation de la taille de la clé cryptographique ;• ...
Définition :La clé cryptographique ≡ nombre de paramètres physiques du système générateur du
chaos.
Solution proposée : Oscillateur chaotique non linéaire à retard(s)
Caractéristiques :• Chaos déterministe ;• Spectre large ;• Évolution temporelle d’apparence erratique (bruit) ;• Dimension d’espace infinie ;• ...
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Objectifs principaux :
• Production de signaux chaotiques d’une grande complexité ;• Transmission de données optiques sécurisée par chaos en temps réel à haut
débit ;• Augmentation de la taille de la clé cryptographique ;• ...
Définition :La clé cryptographique ≡ nombre de paramètres physiques du système générateur du
chaos.
Solution proposée : Oscillateur chaotique non linéaire à retard(s)
Caractéristiques :• Chaos déterministe ;• Spectre large ;• Évolution temporelle d’apparence erratique (bruit) ;• Dimension d’espace infinie ;• ...
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Générateur de chaos à modulateur QPSK
T
T
Message
Diode Laser
connecteur
Photodiode
Photodiode
Coupleur optique
(2 2)´
Coupleur optique
(1 2)´
Fibre optiqueAmpli. RF
FiltreAmpli. RF
Fibre optique
Première boucle
Deuxième boucle
Vers le canalde transmission
ModulateurQPSK
Ga
Gb
Filtre
a
b
=⇒ Générateur de chaos opto–électronique à double retard en modulation d’intensitéoptique.
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Fonction non linéaire du systèmeLe modulateur QPSK :
Différentes coupes de modulateur QPSK :
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Fonction non linéaire du systèmeModélisation :
j1(t)
j2(t)f3
e ej jw j0 2
( )t t(1+ )
e j w0t
Ö-
0P -2
e jw0t
Ö-
0P
-2
e jw0t
Ö-
0P
-2
e jw0tÖ
-0P
-2
e jw0tÖ
-0P
E (t)out
E (t)in
(1+ )e jj1( )te jw0
t
2
Ö-
0P
Ö2--
2
Ö-
0P
Ö2--
- Déphasages statiques (électrodes DC) : - Déphasages dynamiques (électrodes RF) :
φm = πVDCm
VπDCm
; (m = 1, 2, 3); ϕ1,2(t) = πva,b(t)
VπRF1,2
+ φ1,2;
Le champ électrique Eout(t) en sortie du modulateur QPSK :
Eout(t) =
√P0
4
[1 + exp
(jϕ1(t)
)+[1 + exp
(jϕ2(t)
)]exp (jφ3)
]exp (jω0t)
Intensité optique Iout(t) en sortie du modulateur QPSK :
Iout(t) = 〈|Eout(t)|2〉 = fNL[va, vb](t)
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
La non linéarité 2DExpression analytique de la fonction non linéaire :
fNL[va, vb](t) =P0
4
cos(ψ3)
[cos(ψ3) + 2 cos
(ψ1 + ψ2
)cos(ψ2 + ψ3 − ψ1
)]+ cos2(
ψ2 + ψ3 − ψ1)
avec : ψ1 =ϕ1(t)
2 ; ψ2 =ϕ2(t)
2 ; ψ3 =φ32
Vue en 3D Vue de dessus
=⇒ Fonction non linéaire bidimensionnelle.
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Influence des tensions appliquées sur les électrodes DC
Action sur l’électrode : (DC1, DC2, DC3)
→ Translation horizontale de la cannelure
j (rad)j (rad)
12
¦[
]v
, v
ab
NL
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Influence des tensions appliquées sur les électrodes DC
Action sur l’électrode : (DC1, DC2, DC3)
→ Translation verticale de la cannelure
j (rad)j (rad)
12
¦[
]v
, v
ab
NL
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Influence des tensions appliquées sur les électrodes DC
Action sur l’électrode : (DC1, DC2, DC3)
→ Agit sur l’amplitude de la non linéarité
j (rad)j (rad)
12
¦[
]v
, v
ab
NL
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mesure expérimentale de la non linéarité
DC1
DC2 DC3
RF1
RF2
Entréeoptique
MZ
MZ1
2
P ( )ts
Puissance optique
v ( )t1
v ( )t2
P ( )tsSignal: v ( ) @ 1 MHzt
Signal: v ( ) @ 10 kHzt
1
2
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mesure expérimentale de la non linéarité
DC1
DC2 DC3
RF1
RF2
Entréeoptique
MZ
MZ1
2
P ( )ts
Puissance optique
v ( )t1
v ( )t2
zoom
P ( )ts
P ( )tsv ( )t1
v ( )t2
Signal: v ( ) @ 1 MHzt
Signal: v ( ) @ 10 kHzt
1
2
![Page 17: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/17.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mesure expérimentale de la non linéarité
DC1
DC2 DC3
RF1
RF2
Entréeoptique
MZ
MZ1
2
P ( )ts
Puissance optique
v ( )t1
v ( )t2
zoom
P ( )ts
P ( )tsv ( )t1
v ( )t2
V (V)1V (V)2
P(m
W)
s
Non linéarité 2D: ExpérimentaleVue en 3D
Signal: v ( ) @ 1 MHzt
Signal: v ( ) @ 10 kHzt
1
2
![Page 18: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/18.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mesure expérimentale de la non linéarité
DC1
DC2 DC3
RF1
RF2
Entréeoptique
MZ
MZ1
2
P ( )ts
Puissance optique
v ( )t1
v ( )t2
P ( )ts
V (V)1
V(V
)2
P(m
W)
s
Non linéarité 2D: Expérimentale SimulationVue de dessus
V (V)1
V(V
)2
Signal: v ( ) @ 1 MHzt
Signal: v ( ) @ 10 kHzt
1
2
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mise en équations de l’oscillateur émetteur
S
A
B
x (t)t , t
1a 2a
RF1
RF2
aa
P , l
a0
aa00
a
t , tSb
x (t)b
2b1b
T
T
Message
Diode Laser
connecteur
Photodiode
Photodiode
Coupleur optique
(2 2)´
Coupleur optique
(1 2)´
Fibre optiqueAmpli. RF
FiltreAmpli. RF
Fibre optique
Vers le canalde transmission
ModulateurQPSK
Ga
Gb
Filtre
a
b
g0
Gains globaux de rétroaction :
βa = πP0.γ0.α0.αa.Sa.Ga
2.VπRF1
βb = πP0.γ0.α0.Sb.Gb
2.VπRF2
Modélisation :xa(t) + [τ1a + τ2a] dxa
dt (t) + τ1a · τ2ad2xadt2
(t) = βa · τ2a · ddt
[fNL[xa, xb](t − Ta)
]xb(t) + [τ1b + τ2b]
dxbdt (t) + τ1b · τ2b
d2xbdt2
(t) = βb · τ2b · ddt
[fNL[xa, xb](t − Tb)
]=⇒ Système de 2 EDRs du 2ieme ordre.=⇒ Méthode de résolution numérique : Prédicteur-Correcteur.
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Première architecture :
Système à une seule boucle de rétroaction
(Générateur de chaos de 1ière génération)
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Première architecture : Système à une seule boucle de rétroaction
S
A
B
x (t)t , t
1a 2a
RF1
RF2
aa
P , l
a0
aa00
a
t , tSb
x (t)b
2b1b
T
T
Diode Laser
connecteur
Photodiode
Photodiode
Coupleur optique
(2 2)´
Coupleur optique
(1 2)´
Fibre optiqueAmpli. RF
FiltreAmpli. RF
Fibre optique
Vers le canalde transmission
ModulateurQPSK
Ga
Gb
Filtre
a
b
g0
OUVERTE
Conditions de fonctionnement :
1. La boucle (B) est ouverte⇒ βb = 0 ;
2. La non linéarité est ramenée à celle d’un modulateur MZ simple, c’est-à-dire :
fNL[va, vb](t) =P0
4
cos(
=0︷︸︸︷ψ3 )
[cos(ψ3) + 2 cos
(ψ1 + ψ2︸ ︷︷ ︸ψ1=ψ2
)cos(ψ2 + ψ3 − ψ1
)]+ cos2(
ψ2 + ψ3 − ψ1)
= P0 cos2(ψ1),
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Première architecture : Système à une seule boucle de rétroaction
Diagramme de bifurcation Diagramme entropique
(Chaos déterministe≡ saturation d’entropie)
Entropie statistique : Ωa = −NH−1∑
k=0
Pk log2 Pk,
Pk : est la densité de probabilité à l’intervalle k,NH : est le nombre de segments utilisés pour le calcul de P,
0 ≤ Ωa ≤ log2(NH) = log2(250) = 7, 9658
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
∗ Dispositif expérimental de traçage des diagrammes de bifurcation :
Diode LaserEM253-080-YYY RF2
ConnecteurAPC/APC
RF1
Coupleur optique50/50
Coupleur optique50/50
Atténuateur optiquevariable (HA9)
Interface USB/GPIBAgilent 82357A
Ampli SHF 2100CPS
MiteqDR-125G-A
MiteqDR -125G-A
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaTektronix CSA 80000
Atténuateur optiquevariable (HA11)
MiteqDR-125G-A
Ampli SHF 100CP
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
0scilloscopeTektronixCSA 8000
CâbleGPIB
PCinterface
LabVIEWContrôleur en
courant du laser(LDC 210)
Contrôleur detempérature
(TED 200)
OscilloscopeCSA 8000
InterfaceLabVIEW
Câble GPIB
∗ Dispositif expérimental de relevé des traces temporelles et spectrales :
Atténuateuroptique variable
(HA9) Atténuateuroptique variable
(HA11)
Analyseur despectre RF
OscilloscopeLeCroy
Générateursd'alimentation continue
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Diagramme de bifurcation Séries temporelles La statistique Le spectre
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
baS
ign
al
dé
te
cté
(V
)
Temps (ns)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)P
uis
sa
nc
e (
dB
m)
Variable dynamique (V)
Variable dynamique (V)
Fréquence (MHz)
Fréquence (GHz)
x: 8.25
y: -6.27
» 1/2Ta
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
baS
ign
al
dé
te
cté
(V
)
Temps (ns)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Variable dynamique (V)
Variable dynamique (V)
Fréquence (MHz)
Fréquence (GHz)
x: 8.25
y: -6.27
» 1/2Ta
ba» 0,3
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
ba» 1,3
ba» 1,8
ba» 2,7
ba» 4,0
ba» 5,0
![Page 25: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/25.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Diagramme de bifurcation Séries temporelles La statistique Le spectre
Expérimental
Simulation
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Den
sit
é d
e p
rob
ab
ilit
é d
e x
(t)
ba
a
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)
Temps (ns)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)P
uis
sa
nc
e (
dB
m)
Variable dynamique (V)
Variable dynamique (V)
Fréquence (MHz)
Fréquence (GHz)
x: 8.25
y: -6.27
» 1/2Ta
Expérimental
Simulation
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Den
sit
é d
e p
rob
ab
ilit
é d
e x
(t)
ba
a
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)
Temps (ns)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Variable dynamique (V)
Variable dynamique (V)
Fréquence (MHz)
Fréquence (GHz)
x: 8.25
y: -6.27
» 1/2Ta
ba» 0,3
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
ba» 1,3
ba» 1,8
ba» 2,7
ba» 4,0
ba» 5,0
![Page 26: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/26.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Deuxième architecture :
Système à double boucle de rétroaction
(Générateur de chaos de 2ième génération)
![Page 27: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/27.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Deuxième architecture : Système à double boucle de rétroaction
T
T
Diode Laser
ModulateurQPSK
S
A
B
x (t)
t , t1a 2a
RF1
RF2
a
a
P , l
a0
aa
g
00
0
Ga
t , tSb
Gb
x (t)b
a
b
2b1b
St , t2NL1NL
v (t)
BP: 30 kHz - 13 GHz
BP: 50 kHz - 13 GHz
BP: 30 kHz - 13 GHz
NL
Dispositif de mesure
NL
f [v , v ](t)NL a b
Modélisation :
xNL(t) + [τ1NL + τ2NL]dxNL
dt(t) + τ1NL · τ2NL
d2xNL
dt2(t) = βNL · τ2NL ·
d
dt
[fNL[xa, xb](t)
]
=⇒ Dynamique de filtrage passe-bande du 2ieme ordre.
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Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Diagramme de bifurcation Séries temporelles Les spectres
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Temps (ns)
Variable dynamique (V)Fréquence (GHz)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)P
uis
sa
nc
e (
dB
m)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
Fréquence (GHz)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)S
ign
al
dé
tec
té (
V)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
De
ns
ité
de
pro
ba
. n
or.
ba» 0,5
ba» 1,2
ba» 2,9
a» 1/2(T - T )
bx: 0.55y: -6.417
bb» 0,4
![Page 29: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/29.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Diagramme de bifurcation Séries temporelles Les spectres
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Temps (ns)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)P
uis
sa
nc
e (
dB
m)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
Fréquence (GHz)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)S
ign
al
dé
tec
té (
V)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)
ba
» 3,5
ba
» 4,2
ba
» 5,1
bb» 0,4
![Page 30: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/30.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Diagramme de bifurcation Séries temporelles Les spectres
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Expérimental
De
ns
ité
de
pro
ba
. d
u s
ign
al
dé
tec
té
ba
Temps (ns)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)P
uis
sa
nc
e (
dB
m)
Pu
iss
an
ce
(d
Bm
)
Fréquence (GHz)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)S
ign
al
dé
tec
té (
V)
Sig
na
l d
éte
cté
(V
)
ba
» 3,5
ba
» 4,2
ba
» 5,1
bb» 0,4
Simulation
baa
Den
sité
de
pro
bab
ilité
de
x (
t)N
L bb» 0,4
![Page 31: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/31.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Système de cryptographie complet :
Émetteur & Récepteur
![Page 32: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/32.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
1ère architecture : Émetteur & Récepteur en boucle fermée
Canal de transm
ission
Messagedécodé
S
K
S
Soustracteur
EMETTEUR
~
~
~
~
A
B
RECEPTEUR
S
S
x (t)
x (t)
T
T
Diode Laser
connecteur
a
b
t , t1a 2a
RF1
RF2b
a
a
G
G
P , l
a0
aa
00
b
a
b
A
B
S
S
x (t)
T
a
b
a
a
G
G
a0
b
a
1
K~
2
~~~
~
~
~
~
~
~
~~
~
~
s(t)
Diode Laser
connecteur
CO:1/2
~ ~
m(t)
(50/50)
Signal du chaosrépliqué
Signal deréférence
RF1
RF2
ModulateurQPSK
ModulateurQPSK
Message:
Tb
P , l00
x (t)b
~2
1
~
~
a.
t , t1b 2b
t , t1a 2a
t , t1b 2b
Coupleur optiquevariable (2/1)
a C
aa~
Þ Transmission unidirectionnelle
¦ [v ,v ](t)NL a b
¦ [v ,v ](t)NL a b~
~ ~
![Page 33: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/33.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mise en équation du système cryptographique
Canal de transm
ission
Messagedécodé
S
K
S
Soustracteur
EMETTEUR
~
~
~
~
RECEPTEUR
A
B
S
S
x (t)
T
a
b
a
a
G
G
a0
b
a
1
K~
2
~~~
~
~
~
~
~
~
~~
~
~
s(t)
Diode Laser
connecteur
CO:1/2
~ ~
(50/50)
Signal du chaosrépliqué
Signal deréférence
RF1
RF2
ModulateurQPSK
Tb
P , l00
x (t)b
~2
1
~
~
t , t1a 2a
t , t1b 2b
Coupleur optiquevariable (2/1)
a C
aa~
Þ Transmission unidirectionnelle
Taux de masquage
Message
¦ [v ,v ](t)NL a b~
~ ~
![Page 34: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/34.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mise en équation du système cryptographique
Canal de transm
ission
Messagedécodé
S
K
S
Soustracteur
EMETTEUR
~
~
~
RECEPTEUR
1
K~
2
s(t)
CO:1/2(50/50)
Signal du chaosrépliqué
Signal deréférence
2
1
Þ Transmission unidirectionnelle
Taux de masquage
Message
Coefficient de couplage
![Page 35: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/35.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Mise en équation du système cryptographique
Canal de transm
ission
Messagedécodé
S
K
S
Soustracteur
EMETTEUR
~
~
~
RECEPTEUR
1
K~
2
s(t)
CO:1/2(50/50)
Signal du chaosrépliqué
Signal deréférence
2
1
Taux de masquage
Message
Coefficient de couplage
x (t)
réfx (t)
rép
![Page 36: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/36.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Condition de synchronisation émetteur-récepteur
Erreur de synchronisation : ε(C) = 100 ·
⟨(xréf − xrép)2
⟩< x2
réf >(%)
Évolution de l’erreur de synchronisation en fonction Décryptage d’un message binaire codé NRZdu taux de couplage entre l’émetteur et le récepteur à un débit de 3,33 Gbit/s
C
e(
)%
b = 10;a m
(t)
s (t
)s
(t)
Temps (ns)
Message
DécryptageCI identiques
DécryptageCI différentes
(C = 0.9; βa = 10; βb = 0.5; α = 1.6 %)
=⇒ Le couplage total (C = 1) est privilégié : Récepteur en boucle ouverte.
![Page 37: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/37.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Condition de synchronisation émetteur-récepteur
Erreur de synchronisation : ε(C) = 100 ·
⟨(xréf − xrép)2
⟩< x2
réf >(%)
Évolution de l’erreur de synchronisation en fonction Décryptage d’un message binaire codé NRZdu taux de couplage entre l’émetteur et le récepteur à un débit de 3,33 Gbit/s
C
e(
)%
b = 10;a m
(t)
s (t
)s
(t)
Temps (ns)
Message
DécryptageCI identiques
DécryptageCI différentes
(C = 0.9; βa = 10; βb = 0.5; α = 1.6 %)
=⇒ Le couplage total (C = 1) est privilégié : Récepteur en boucle ouverte.
![Page 38: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/38.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
2ème architecture : Émetteur & Récepteur en boucle ouverte (C = 1)
Can
al de tran
smissio
n
Messagedécodé
S
K
S
Soustracteur
EMETTEUR
~
~
~
~
A
B
RECEPTEUR
S
S
x (t)
x (t)
T
T
Diode Laser
connecteur
a
b
t , t1a 2a
RF1
RF2b
a
a
G
G
P , l
a0
aa
00
b
a
b
A
B
S
S
x (t)
T
a
b
a
a
G
G
a0
b
a
1
K~
2
~~~
~
~
~
~
~
~
~~
~
~
s(t)
Diode Laser
connecteur
CO:1/2
~ ~
m(t)
(50/50)
Signal du chaosrépliqué
Signal deréférence
RF1
RF2
ModulateurQPSK
ModulateurQPSK
Message:
Tb
P , l00
x (t)b
~2
1
~
~
a.
t , t1b 2b
t , t1a 2a
t , t1b 2b
a
![Page 39: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/39.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Condition de synchronisation émetteur-récepteur
Évolution de l’erreur de synchronisation en fonction Décryptage d’un message binaire codé NRZdu gain βb de la seconde boucle de rétroaction à un débit de 3,33 Gbit/s
bb
e(
)%
b = 10;a
CI différentes+
Désaccords de 1%des paramètres
±*
CI différentes
Couplage total( =1)C
( )
m (
t)s
(t)
s (t
)
Temps (ns)
Message
Décryptage
a = %3
Décryptage
a = %15
(∗)Les paramètres sont les gains globaux du système (C = 1; βa = 10; βb = 2.2;± 1% de (∗); CI 6=)et les fréquences de coupure des filtres.
=⇒ Un gain global modéré de la seconde boucle est privilégié (βb < 3).
![Page 40: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/40.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Condition de synchronisation émetteur-récepteur
Évolution de l’erreur de synchronisation en fonction Décryptage d’un message binaire codé NRZdu gain βb de la seconde boucle de rétroaction à un débit de 3,33 Gbit/s
bb
e(
)%
b = 10;a
CI différentes+
Désaccords de 1%des paramètres
±*
CI différentes
Couplage total( =1)C
( )
m (
t)s
(t)
s (t
)
Temps (ns)
Message
Décryptage
a = %3
Décryptage
a = %15
(∗)Les paramètres sont les gains globaux du système (C = 1; βa = 10; βb = 2.2;± 1% de (∗); CI 6=)et les fréquences de coupure des filtres.
=⇒ Un gain global modéré de la seconde boucle est privilégié (βb < 3).
![Page 41: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/41.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Conclusions
• Un générateur opto-électronique de chaos à modulateur QPSK, originalpar son architecture et robuste par le nombre de paramètres physiquesde sa clé cryptographique, est étudié numériquement et réaliséexpérimentalement.
• Diverses configurations pour la production du chaos large bande(≈ 13 GHz), complexe (évoluant dans un espace des phases dedimension infinie) en intensité optique sont explorées.
• Les conditions de synchronisation entre un émetteur et un récepteurautorisé sont définies, et une transmission de données optiquessécurisée par modulation chaotique à haut débit (≈ 3 Gbit/s) est miseen évidence numériquement.
• Perspective : possibilité d’une transmission bidirectionnelle grâce àl’architecture de double boucle de rétroaction.
![Page 42: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/42.jpg)
Intro Générateur de chaos Étude de l’émetteur Sys. de crypto. complet Conclusion
Merci pour votre attention... ! ! ! !
![Page 43: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/43.jpg)
Diode laser dansson support
Ampli. RFSHF 2100CPS
ModulateurQPSK
Ampli. RFSHF 100CP
Photodétec.Miteq
Coupleursoptiques(50/50)
Atténuateuroptiquevariable(HA9)
Alimentation DC(Bias)
Contrôleurs deTemp. & courant
Atténuateuroptiquevariable(HA11)
![Page 44: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/44.jpg)
InterfaceLabVIEW
OscilloscopeCSA 8000
Contrôleur encourant du laser
(LDC 210)
Analyseur despectre RF
Oscillo.LeCroy
Atténuateuroptiquevariable(HA11)
Atténuateur optiquevariable (HA9)
Contrôleur detempérature(TED 200)
Câble GPIB
![Page 45: Cryptage physique de données optiques de seconde génération](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051521/586e248a1a28abfe5f8b9652/html5/thumbnails/45.jpg)
Diode LaserEM253-080-YYY RF2
ConnecteurAPC/APC
RF1
Coupleur optique50/50
Coupleur optique50/50
Atténuateur optiquevariable (HA9)
Interface USB/GPIBAgilent 82357A
Ampli SHF 2100CPS
MiteqDR-125G-A
MiteqDR -125G-A
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaTektronix CSA 80000
Atténuateur optiquevariable (HA11)
MiteqDR-125G-A
Ampli SHF 100CP
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
0scilloscopeTektronixCSA 8000
CâbleGPIB
PCinterface
LabVIEW