Randomness in Fiber-Based Photonics for Secure Communications

Dans notre ère d'information, une quantité croissante d’informations personnelles et de nos communications est transmise par l'Internet, qui est sujet aux cyberattaques, à l'espionnage et aux intrusions. La sécurité de nos communications est donc une préoccupation croissante pour toutes les entités qui traitent des informations sensibles comme les gouvernements, les institutions bancaires, les agences de renseignement et même le grand public. Pour garantir la confidentialité de nos informations, les systèmes de télécommunications s'appuient désormais sur des protocoles cryptographiques qui chiffrent les messages à l'aide de clés secrètes, garantissant ainsi que seul le destinataire prévu peut déchiffrer les informations contenues dans le message. Ces clés secrètes sont basées sur des nombres aléatoires, qui sont généralement générés par des algorithmes complexes afin de garantir qu'ils présentent la non-reproductibilité et la non-périodicité requises. Cependant, ces protocoles de communication n'offrent pas une sécurité absolue, et présentent certaines faiblesses qui peuvent être exploitées par certains attaquants. Par exemple, les algorithmes générant les nombres aléatoires sont déterministes et pourraient potentiellement être reproduits ou simulés, ce qui mettrait en danger la confidentialité des communications. Pour résoudre ce problème, de nouvelles techniques sont conçues pour améliorer les protocoles de communication sécurisés, par exemple en intégrant un niveau physique supplémentaire de sécurité en plus des algorithmes cryptographiques. De plus, comme alternative aux nombres pseudo-aléatoires algorithmiques, les sources physiques d'entropie sont étudiées pour générer de véritables nombres aléatoires basés sur des processus physiques, comme le bruit d’une diode. Dans cette thèse, l'utilisation de l'aléatoire dans les dispositifs photoniques à base de fibres est étudiée comme une solution potentielle pour améliorer la sécurité des protocoles cryptographiques existants. La recherche est orientée selon deux axes principaux. Le premier axe est basé sur la fabrication de nouveaux dispositifs physiques basés sur l'aléatoire, qui sont ensuite utilisés à plusieurs étapes du protocole de communication. Le second axe se concentre sur le développement d’une nouvelle source d'entropie, ainsi que l’évaluation de son potentiel pour la génération de nombres aléatoires.