Stéganographie (1) Chiffrement par substitution mono-alphabétique lors de la transcription du message en ADN.

Transcription

1 Stéganographe (1) Prncpe : Chffrement par substtuton mono-alphabétque lors de la transcrpton du message en ADN. Ajout d un prmer secret pour retourver le brn parm beaucoup d autres. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.1/18

2 Stéganographe (2) Avantage : Compacté de l ADN. Deux facteurs de sécurté : soler le message des autres brns sans connaître le prmer secret. trouver la clé du chffrement (la correspondance entre les caractères du message et les trplets de nucléotdes). Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.2/18

3 Stéganographe (3) S un adversare vent à bout d un des deux facteurs, l peut déchffrer le message : connassant le prmer secret, on peut séquencer le brn du message et casser la susbttuton mono-alphabétque par analyse fréquentelle. connassant la clé de chffrement, on peut utlser le chffrement des mots fréquents comme prmer pour chercher le bon brn (crblage en nombre d tératon logarthmque). Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.3/18

4 Stéganographe (4) Les deux mesures de sécurté sont donc nterdépendantes. Améloraton : chffrement plus sûr que la substtuton mono-alphabétque (par exemple AES ou RSA). Cela revent à fare de la cryptographe classque et à utlser l ADN comme un smple moyen de stockage. On voudrat plutôt fare le chffrement et le déchffrement par calcul moléculare. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.4/18

5 Masque jetable (1) Exemple : Chffrement bt à bt d un message de bts avec une clé aléatore de bts pour obtenr un cryptogramme de bts également. Déchffrement : dem Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.5/18

6 Masque jetable (2) Deux façons de vor le masque jetable : Substtuton aléatore à usage unque. ou exclusf (comparason). Chacune de ces approches peut servr à mplémenter une verson génétque du masque jetable. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.6/18

7 Verson par blocs (1) C 1 P 1 S C P S C +1 P S C P S Hybrdaton : 5 3 P S C P S Polymérase : 5 3 C P S C P S Dénaturaton : 5 3 C P Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.7/18

8 Verson par blocs (2) Les sont les blocs de message en clar et les adjacents sont les blocs chffrés aléatores correspondants. Les sont des stoppers. Les et les dovent utlser des alphabets dfférents (A-C et T-G par exemple) pour évter qu un se fxe à cheval sur un qu contrendrat. Chaque dot apparaître au mons une fos par lvre. Un ne peut apparaître qu une fos au plus par lvre. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.8/18

9 Verson par blocs (3) La producton des lvres n est pas à pror un problème car une parte de chaque lvre est aléatore ( ) alors que le reste est structuré. Les partes détermnstes peuvent être construtes. La génératon de séquences aléatores a déjà réalsée par Thomas LABEAN dans le cadre des projets de constructon de bblothèques de gènes mas cette fos-c l faut également que les blocs aléatores soent tous dfférents. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.9/18

10 Verson par blocs (4) Calculons la probablté de générer aléatores deux à deux dstncts parm les possbles. Lorsque, on a. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.10/18

11 Verson par blocs (5) Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.11/18

12 '& %$ '& %$ ) +, %$ * Verson par blocs (6) Résultats : Lvre A B C D E Talle Nombre Talle Nombre Talle ( ( !#" !#" Talle lvre !#" Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.12/18

13 ( -. / /, ( -. / / 6 Verson par blocs (7) Lvre A : bjecton aléatore Lvre B : njecton aléatore Lvre C et D : dem lvre A et B mas avec des.. seulement ( suffsament grands pour être dstncts avec une probablté de / Chaque lvre de codes dot être utlsé une seule fos pour chffrer un seul bloc. Il faut donc produre beaucoup de lvres mas le volume reste rasonnable comme l s agt d ADN. On pourrat donc être tenté d utlser des blocs plus grands mas la talle des lvres augmente alors de manère exponentelle. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.13/18

14 Verson bt à bt (1) Tressage à trple hélce : table, stcky ends pour répeter le motf, permet de réalser le XOR. Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.14/18

15 8 8 8 Verson bt à bt (2) S on place deux premères hélces du tressage TAO, on peut obtenr au total un grand brn T : :9 9 9 et sur les = < ; ; ; où On peut ensute extrare, le chffrement du message avec la clé. De la même manère, on peut effectuer le déchffrement de avec. ; ; Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.15/18

16 Botechnologes (1) Hdng messages n DNA mcrodots, C. T. CLELLAND, V. RISCA, C. BANCROFT (1999) DNA-Based Cryptography, A. GEHANI, T. H. LABEAN, H. J. REIF (1999) Expermental progress n computaton by self-assembly of DNA tlngs, T. H. LABEAN, E. WINFREE, H. J. REIF (1999) Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.16/18

17 Botechnologes (2) The constructon, analyss, lgaton and self-assembly of DNA trple crossover complexes, T. H. LABEAN, H. YAN, J. KOPATSCH, F. LIU, E. WINFREE, H. J. REIF, N. C. SEEMAN (2000) Desgn of synthetc gene lbrares encodng random sequences protens wth desred ensemble characterstcs, T. H. LABEAN, S. A. KAUFFMAN (1993) Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.17/18

18 Cryptographe The Codebreakers, D. KAHN (Scrbner, 2 e édton, 1996) Appled Cryptography : Protocols, Algorthms, and Source Code n C, B. SCHNEIER (John Wley and Sons, 2 e édton, 1995) Unversté de Montréal IFT6100 Séquençage d ADN Cryptographe Génétque p.18/18