Étude des Performances des systèmes de chiffrement des images InSAR

Abstract

Les images interférométriques radar (InSAR) issues de satellites contiennent des données géospatiales sensibles (relief, infrastructures, activités humaines) à haute valeur stratégique. Leur protection contre l'interception, la modification ou le piratage est devenue un enjeu majeur de cybersécurité spatiale. L'objectif général de ce travail est d'étudier, de concevoir et d'évaluer les performances de différents systèmes de chiffrement appliqués pour la sécurisation des images InSAR, en cherchant à concilier trois exigences souvent antagonistes : une sécurité cryptographique robuste, une préservation parfaite de la qualité des données interférométriques, et une efficacité computationnelle suffisante pour des environnements embarqués ou temps réel. Pour répondre à cet objectif, plusieurs approches ont été explorées et comparées, allant des algorithmes de chiffrement classiques aux méthodes chaotiques et hybrides. Nos travaux vise précisément à renforcer la sécurité de ce type spécifique d'images satellitaires, en mettant en œuvre un processus de chiffrement multi-étages. Pour atteindre cet objectif, nous avons suivi une approche structurée en plusieurs phases. Dans un premier temps, l'interférogramme InSAR est segmenté en trois segments égaux, et trois clés distinctes sont générées à l'aide d'un générateur GEFFE pour le chiffrement de chaque segment. Chaque

segment est ensuite chiffré séparément avec l'algorithme Advanced Encryption Standard (AES- 256) en mode Output Feedback (OFB). Dans une seconde approche complémentaire, le

processus de chiffrement est renforcé par l'utilisation de deux modes opératoires de l'AES-256, à savoir l'OFB (OutFeedBack) et le mode CTR (Counter Mode), tous deux employant une clé de 256 bits générée par le générateur GEFFE. Pour assurer une protection accrue, une troisième couche de chiffrement est appliquée à l'interférogramme préalablement chiffré par les deux modes AES-256, en utilisant une carte logistique chaotique dotée de paramètres initiaux prédéfinis. Cette couche supplémentaire offre une protection renforcée contre d'éventuelles attaques. Par ailleurs, une opération de hachage à l'aide de la fonction SHA-256 est effectuée sur les interférogrammes original et déchiffré afin de vérifier l'intégrité des données après déchiffrement. L'efficacité du processus de chiffrement a été évaluée à l'aide de plusieurs métriques de qualité d'image et de sécurité, notamment l'erreur quadratique moyenne (MSE=0), le rapport signal sur bruit de crête (PSNR=infini), l'indice de similarité structurelle (SSIM=1), l'indice de similarité structurelle basé sur le gradient (GSSIM=1) et l'indice universel de qualité d'image (UIQI=1). Des analyses statistiques approfondies ont également été réalisées, incluant l'analyse d'histogramme des interférogrammes chiffrés, le calcul de l'entropie, ainsi que des analyses différentielles telles que le taux de changement du nombre de pixels (NPCR) et l'intensité moyenne unifiée de changement (UACI). Les résultats obtenus indiquent que les Cryptosystème proposé offre un degré élevé de résistance contre diverses attaques par rapport à d'autres travaux réalisés dans le même contexte. Les évaluations menées confirment la robustesse de l'approche de chiffrement, démontrant que les deux méthodes proposées améliorent significativement la sécurité des interférogrammes InSAR lors de leur transmission et constitue un moyen fiable pour la protection des données de ces interférogrammes.