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21 décembre 2017

Thèse ENS Paris Saclay : Stratégies de sécurisation des communications sans fil basées sur le canal de propagation pour les futurs systèmes de télécommunications


Catégorie : Doctorant


Dans le contexte actuel du développement de l’Internet of Everything (IoE), les communications sans fil se multiplient considérablement, aussi bien dans le domaine des réseaux mobiles (de la 2G à la future 5G) que dans le domaine des objets connectés. Ces systèmes exploitent des des réseaux WPAN tels que Zigbee, BLE ou 6LoWPAN, ou les standards LPWAN apparus récemment tels que LoRaWAN et Sigfox. Dans un tel contexte où les communications permettent aux « objets » d’échanger des données, d’interagir pour surveiller voire gérer des infrastructures ou des personnes (smart cities, smart cars, e-santé, smart grids, etc.), la sécurisation et la confidentialité des données transmises représentent un enjeu extrêmement important.

La cryptographie est l’un des moyens permettant de sécuriser des communications. Le problème réside dans l’échange de clés entre les deux entités A et B voulant communiquer, clés susceptibles d’être récupérées par un tiers pour intercepter les messages, voire les modifier : attaques man-in-the-middle par exemple. Récemment, des techniques de génération de clés secrètes exploitant le caractère aléatoire du canal de propagation ont été proposées. Basées sur la réciprocité du canal A/B, A et B estiment chacun des caractéristiques du canal pour générer une clé dynamiquement à partir de ces valeurs extraites. Ainsi, A et B disposeront des mêmes clés sans qu'il y ait pour cela d'échange d'information. Il s’agit typiquement de la puissance du signal reçu (RSSI), de la matrice du canal (CSI- Channel State Information) accessible dans les systèmes MIMO-OFDM par exemple, ou de la réponse impulsionnelle du canal (CIR-Channel Impulse Response) pour les systèmes (ultra) large bande. Toutefois, les conditions de transmissions - environnement statique/dynamique, transmission MIMO large bande (par exemple WiFi 802.11ac ou LTE-A) ou au contraire SISO ultra faible bande (par exemple Sigfox), - impactent sur la qualité de génération de clés, cette dernière se basant sur la variabilité temporelle et la décorrélation spatiale entre le canal A/B et le canal écouté par un tiers (eavesdropper).

 

Dans notre groupe Méthodes et Outils pour les Signaux et Systèmes (MOSS), une méthode de génération de clés dynamiques a été récemment proposée en exploitant l’amplitude des multi-trajets du canal, pour réaliser conjointement l’encryptage et le codage correcteur d’erreur, la structure du code correcteur étant dynamiquement modifiée grâce aux clés de cryptage générées.

L’objectif de la thèse est d’étudier théoriquement puis expérimentalement de nouvelles stratégies de sécurisation des communications sans fil basées sur le canal de propagation, en fonction de paramètres tels que le type de technologie antennaire (SISO/MIMO), la largeur de bande (s’étendant de 100 Hz pour Sigfox, jusqu’à plus de 100 MHz pour le 802.11ac ou la LTE-A avec agrégation de porteuses), la mobilité, ou encore le type modulation (OFDM, étalement de spectre..), afin de couvrir les scénarios et standards associés à l’Internet of Everything.

Mots-clés :

Communications sans fil, canal de propagation, sécurité, codage de canal

Profil et compétences recherchées :

Conditions scientifiques matérielles et financières du projet de recherche :

Lieu de la thèse :

ENS Paris Saclay (Cachan/Gif-sur-Yvette)

Candidature :

Les candidats intéressés doivent soumettre par email :

à jean-pierre.barbot@satie.ens-cachan.fr et isabelle.vin@satie.ens-cachan.fr.

 

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