Fonction de hachage basées sur les réseaux de points pour la génération de clés.

par Charbel Saliba

Projet de thèse en STIC - Cergy

Sous la direction de Inbar Fijalkow et de Laura Luzzi.

Thèses en préparation à Cergy-Pontoise , dans le cadre de ED SI - Sciences et Ingénierie , en partenariat avec Equipes Traitement de l'Information et Systèmes (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Les futurs réseaux de communication de 5ème génération (5G) seront caractérisés par la communication directe entre dispositifs connectés et par l'Internet des objets. Cette nouvelle génération de réseaux représente un véritable défi pour la conception des systèmes, et la sécurité des communications est un problème majeur. Dans les systèmes de communications traditionnels, la fiabilité est assurée par le codage canal au niveau de la couche physique, alors que la sécurité est garantie par des protocoles au niveau des couches réseau et liaison des données, qui nécessitent d'une distribution centralisée des clés de cryptage. Cela s'avère difficile dans le cas des réseaux décentralisés. La sécurité couche physique est un nouveau paradigme visant à exploiter le caractère aléatoire des canaux sans fil pour protéger les communications. En effet, les études de Maurer, Ahlswede et Csiszár en théorie de l'information ont montré que deux utilisateurs légitimes peuvent générer des clés communes à partir d'observations corrélées du canal physique, même en présence d'un adversaire qui a accès à une troisième séquence d'observations et qui intercepte tous les messages échangés par les utilisateurs sur un canal public. Le travail de thèse vise à développer des algorithmes efficaces pour générer des clés de cryptage à partir de canaux sans fil ou multi-antennes (MIMO). Cette recherche s'appuiera sur nos résultats préliminaires sur la génération de clés à partir de sources gaussiennes corrélées, utilisant une nouvelle fonction de hachage basée sur les réseaux de points algébriques. L'objectif est de fournir une preuve de concept de la faisabilité de la génération de clés au niveau de la couche physique pour remplacer ou renforcer les protocoles existants. On abordera également le problème très important de l'authentification des utilisateurs légitimes. Le projet comporte trois grandes étapes: l'étude théorique des limites fondamentales de la génération de clés sur les canaux sans fil et multi-antennes, le développement de protocoles à faible complexité, et enfin une phase de tests expérimentaux.

  • Titre traduit

    Lattice hash functions for secret key generation.


  • Résumé

    Future fifth-generation (5G) wireless networks will see the rise of direct device-to-device communications, leading to the Internet of things, a unified network of smart connected objects. The new generation of networks poses great challenges for system design, and security is a major concern. In traditional communication systems, reliability is guaranteed by channel coding at the physical layer, while security is entrusted to encryption protocols at the network and data link layers. This architecture is ill-suited to mobile, decentralized networks since it requires the centralized distribution of secret keys through a trusted link. Physical layer security aims at harnessing the randomness inherent in wireless propagation, such as fading and noise, in order to secure information. The works by Maurer, Ahlswede and Csiszár in information theory have shown that two legitimate users can exploit correlated observations of noisy channels to generate a shared secret key, even in the presence of an adversary who has access to a third sequence of observations and can intercept all the messages exchanged by the users over a public channel. The proposed Ph.D. thesis will develop novel techniques to generate secret keys for realistic wireless channel models, such as fading and multiple-antenna (MIMO) channels. This research will leverage our preliminary results on secret-key agreement from Gaussian sources using a new extractor based on lattice codes, and will provide a proof of concept of the feasibility of secret key generation at the physical layer, either in replacement or as a complement of existing higher layer techniques. The essential problem of authentication at the physical layer will also be addressed. The objectives of the project are three-fold: studying the fundamental information-theoretic limits of secret key generation from wireless channel observations, developing low-complexity key agreement protocols based on lattice extractors, and experimental testing.