EP3769461A1 - Procede d'emission de donnees depuis un vehicule automobile et procede de reception desdites donnees par un autre vehicule, a travers un canal de communication radio - Google Patents

Procede d'emission de donnees depuis un vehicule automobile et procede de reception desdites donnees par un autre vehicule, a travers un canal de communication radio

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Publication number
EP3769461A1
EP3769461A1 EP19711980.3A EP19711980A EP3769461A1 EP 3769461 A1 EP3769461 A1 EP 3769461A1 EP 19711980 A EP19711980 A EP 19711980A EP 3769461 A1 EP3769461 A1 EP 3769461A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
key
message
vehicle
numbers
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19711980.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvain PATUREAU MIRAND
Antoine BOULANGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP3769461A1 publication Critical patent/EP3769461A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0869—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords involving random numbers or seeds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0877—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords using additional device, e.g. trusted platform module [TPM], smartcard, USB or hardware security module [HSM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3226—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using a predetermined code, e.g. password, passphrase or PIN
    • H04L9/3228—One-time or temporary data, i.e. information which is sent for every authentication or authorization, e.g. one-time-password, one-time-token or one-time-key

Definitions

  • the present invention generally relates to a method for securely transmitting data from a motor vehicle A, through a communication channel, and a secure data receiving method by a motor vehicle B through a communication channel .
  • the challenges are to guarantee the authenticity, integrity and anonymization of the data. For example, it must be impossible to follow a vehicle while listening to the data it emits.
  • a known solution to anonymize the data transmitted by a vehicle while ensuring the confidentiality and integrity of this data is based on the use of public and private key certificates.
  • This solution requires a PKI infrastructure capable of generating a very large number of certificates. It is estimated that with such a system, each communicating vehicle must use a new certificate every 800 meters. At the scale of a country like France, it would therefore generate billions of certificates per year, which would require deploying several hundred servers in France.
  • a first aspect of the invention relates to a data transmission method, from a motor vehicle (A), through a radio communication channel, comprising:
  • a obtaining step in which said vehicle obtains from a distribution entity a plurality of series of numbers each containing
  • a first key Z said first key Z being the result of a calculation consisting of raising the base g, to a power z, ⁇ , where z, is a secret number chosen by said distribution entity, in order to obtain g 1 , then calculate g t Zi modulo p, ⁇
  • a step of creating a message M conveying the data (data) from a first group of numbers containing p, ⁇ , g, and Z, during which the vehicle A:
  • the present invention makes it possible to anonymize the communications of the vehicle while ensuring the confidentiality and integrity of the message.
  • the cryptographic means used are efficient, very fast and little consuming in computing resources.
  • the second key K aZi is for single use, intended to be used only for the message M.
  • the vehicle performs at least one of the cryptographic operations of the group comprising an operation of encrypting the content of the body of the message using the second key K aZi and a cryptographic operation of signing the message to the user. using the second key K aZi .
  • the vehicle executes said cryptographic operation using the second key K aZi only on the body of the message.
  • the vehicle can insert a random number into the body of the message.
  • the invention also relates to a method of receiving, by a second vehicle, a message M transmitted by a first vehicle, through a communication channel, according to the transmission method that has just been defined, characterized in that it comprises: a obtaining step in which said second vehicle obtains from a distribution entity and stores in memory, in a table, a plurality of series of numbers each containing a base g,
  • a first key Z said first key being the result of a calculation consisting of raising the base g, to a power z, ⁇ , where z, is a secret number chosen by said distribution entity, in order to obtain g 1 , then to calculate g 1 modulo p, ⁇
  • a step of calculating a second key K aZi consisting of raising the first key Z to the power a to obtain Z t a and then calculating Z t a modulo p, ⁇ ;
  • At least one cryptographic processing step of the message M received using the second key K aZi is at least one cryptographic processing step of the message M received using the second key K aZi .
  • the second vehicle verifies the authenticity of the message M by verifying the validity of the signature using the second key K aZi .
  • the second vehicle decrypts the message using the second key K az i t ue st year C
  • a device for securing radio communications for a motor vehicle comprising means arranged to implement the steps of the transmission method and the steps of the reception method, as previously defined.
  • a final aspect of the invention relates to a motor vehicle incorporating a security device according to the preceding claim.
  • FIG. 1 represents a phase of obtaining series of numbers by two vehicles A and B with a distribution entity BO ("backoffice"), according to a particular embodiment
  • FIG. 2 illustrates a particular implementation of the transmission method and of the reception method of the invention
  • FIG. 3 represents substeps of a step of preparing a message M conveying data (called "data") to be transmitted;
  • FIG. 4 represents a block diagram of a vehicle
  • vehicle A configured to implement the transmission and reception methods of FIG. 2.
  • the present invention relates to securing communications of a motor vehicle communicating. More particularly, it relates to a method for the secure transmission of data by a motor vehicle through a communication channel, a method for the secure reception of data by a motor vehicle through a communication channel and a method for the secure transmission of data between a first motor vehicle and a second motor vehicle.
  • a method of data transmission called "data" from a motor vehicle A, said transmitter, to a motor vehicle B, said receiver.
  • the invention applies more generally to the transmission of data from a motor vehicle through a communication channel and to the receipt of data by a motor vehicle through a communication channel.
  • FIG. 1 there is shown a system for implementing the transmission and reception methods of the invention, according to a particular embodiment.
  • the system comprises a public key infrastructure (PKI), an entity (for example a server) for distribution, also called a backoffice server "BO", a motor vehicle A and a motor vehicle B.
  • PKI public key infrastructure
  • BO backoffice server
  • A motor vehicle
  • B motor vehicle
  • each of the entities comprising the server BO obtains a certificate containing a public and private key pair from the PKI infrastructure.
  • the backoffice server BO obtains a CBO certificate containing a public and private key pair from the PKI infrastructure.
  • vehicle A obtains a CA certificate containing a public and private key pair from the PKI infrastructure.
  • vehicle B obtains a certificate CB containing a pair of public and private keys from the PKI infrastructure.
  • the certificates are here to allow the establishment of secure communications between each of the entities comprising the vehicle A, the vehicle B and the backoffice server BO.
  • the communications between each vehicle A, B and the backoffice server BO could be secured by the use of an identifier and a password or by any other method of securing.
  • the backoffice server BO generates series of numbers, for example N series of numbers (different from each other), during a step E04.
  • N series of numbers
  • i index of each series where i is an integer between 1 and N.
  • Each series of index numbers i contains the following elements:
  • V i a validity number associated with said first key Z, and more specifically with a first group of numbers containing p, ⁇ , g, and
  • the first key Z is generated from a secret number
  • the computation of the first key Z consists of raising the base g, to a power z, ⁇ , where, in order to obtain g ⁇ Z ⁇ , then to calculate gi Zi modulo pi.
  • the number where z is advantageously a random number generated by the backoffice server BO.
  • the validity V i is an identifier, for example a number, assigned to the series of index numbers i and identifying this series in a unique manner.
  • This number is a sequence of X digits (each digit being a natural integer between 0 and 9) where X is large enough to provide a unique identification of the index series i.
  • X is greater than or equal to 20, preferably greater than or equal to 30.
  • Each vehicle A (B) then executes a step E1 1 (E12) obtaining series of numbers, prior to the establishment of secure and anonymous communications, for the purpose of obtaining sets of numbers. numbers generated by the backoffice server and intended for securing and anonymizing communications.
  • E1 1 obtaining series of numbers
  • Step E11 comprises a first substep E1 10 mutual authentication between the vehicle A and the backoffice server BO.
  • the vehicle A connects to the backoffice server BO and the two entities A and BO mutually authenticate each other using their respective certificates CA and CBO.
  • the vehicle A transmits to the backoffice server BO a request to obtain a plurality of series of numbers, during a second substep.
  • the initialization message is advantageously signed by the backoffice server BO using its CBO certificate. In a particular embodiment, the initialization message is partially signed.
  • the vehicle A checks the signature of the message using the public key of the server BO to verify its authenticity, in a fourth substep. If the authentication of the message is successful, the vehicle A stores in memory, in a table, the series of numbers retrieved from the backoffice server BO, during a fifth substep. In case of authentication failure, the obtaining of series of numbers is interrupted.
  • the initialization message may also contain, for each series of numbers, time information relating to the use of the key Zi, for example a start date of use of the key Zi.
  • time information relating to the use of the key Zi, for example a start date of use of the key Zi.
  • the keys can indeed have a limited validity period, predefined, from this date of beginning of use.
  • the transmission of the data data from the vehicle A to the vehicle B comprises a method of transmitting the data by the vehicle A and a method of receiving the data by the vehicle B.
  • the data data are both encrypted and signed. Encryption ensures the confidentiality of transmitted data.
  • the signature makes it possible to guarantee the integrity of the electronic message and to authenticate the author (that is to say here the emitting vehicle A) while guaranteeing the anonymization of the data.
  • the vehicle A To transmit the data data, the vehicle A creates a message M to convey said data data. Prior to the creation of the message M, the vehicle A generates an encryption key (hereinafter called a "second encryption key") for use only, to be used to encrypt and / or sign only on the message M.
  • an encryption key hereinafter called a "second encryption key”
  • the generation of the single-use key comprises three steps E20 to E22.
  • the vehicle A In the first step E20, the vehicle A generates a random number and then, during the second step E21, it extracts from the storage table a first key Zi and the numbers associated with this first key Zi in the table, namely the base g ,, the prime number ,, and the validity 1
  • the key Zi is chosen randomly in the table or in a predefined order scheduling keys in the table. In this case, the key Zi is chosen according to its period of validity.
  • the vehicle A calculates a second key K azi raising the first Z drive, the power has to obtain Zi then calculating Z t modulo able
  • the method then comprises a step E23 for preparing or creating the message M containing the data data to be transmitted, from the first group of numbers containing pg, and and using the one-time encryption key or second encryption key K aZi to encrypt the message.
  • the step E23 for preparing the message M comprises a substep E230 in which the vehicle A extracts the numbers p and gi, associated with the first key Zi, from its table or storage memory, and then a sub-step.
  • encryption uses the Advanced Encryption Standard (AES) symmetric encryption algorithm.
  • the preparation step E23 of the message M also comprises a substep E232 for encrypting data data consisting in encrypting the data data using a symmetric encryption algorithm. , for example AES, and using the second key K aZi as a symmetric encryption key.
  • the data data is concatenated with a random number RAND, for example four bits of value "0" or "1", generated by the vehicle A
  • the concatenated data ( data, RAND) are encrypted by symmetric encryption using the second key K aZ ⁇ .
  • the encrypted data is written (data, RAND) AES RaZl and constitutes the message body.
  • Body (data, RAND) aes RaZl .
  • the step E23 for preparing the message M then comprises a message signature sub-step E233 in which the vehicle A generates an electronic signature of the message M using a digital signature algorithm.
  • a signature is generated from the body of the "Body" message.
  • the signature of the message M is, for example, a message authentication code of the HMAC (keyed-hash message authentication code) type (for authentication code of a key message cryptographic fingerprint), calculated at the end of the message. using a hash function such as SHA-256. In this case, the signature is denoted HMAC K aZi (Body) SHA ⁇ 256 . Another hash function or other signature algorithm could be used.
  • the message M thus has a format corresponding to the ordered concatenation of these elements, as represented below: However, the message M could have a different format. For example, the elements composing the message M could be concatenated in a different order.
  • the step E23 for preparing the message M is followed by a step E24 for transmitting this message M, through a radio transmission channel, to the vehicle B.
  • the transmitted message M is then received and processed by the user. vehicle B as described below.
  • the message is both encrypted and signed using the K aZi single use key.
  • the message could be encrypted using only the key K aZi or only signed with the key K azi
  • the transmitter vehicle A performs at least one cryptographic operation (encryption or signature) on said message M using the key K aZi disposable (that is to say, valid only for the message M).
  • a first step E30 the message M is received by the vehicle B. It is then processed to verify its authenticity and extract the data data conveyed in clear.
  • a second step E31 the vehicle B extracts from the message M the validity value V i.
  • a third step E32 the vehicle B extracts from its table or storage memory the first key that is associated with the validity Vi.
  • a fourth step E33 the vehicle B decrypts the message header using the first key Z, and thus obtains the numbers a, pi and g, ⁇ . Then, in a fifth step E34, the vehicle B calculates a second key K aZi by raising the first key to the power a to obtain Z £ "and then calculating Z? modulo p r In other words, the vehicle B calculates the second key K aZi according to the following expression K aZi
  • the vehicle B then performs a first step E35 cryptographic processing of the message M received, consisting of checking the signature HMAC K aZi (Body) SHA ⁇ 256 of the message, using the second key K az i calculated at step E34, to verify the authenticity of the message.
  • Body contains the data data, possibly concatenated with a random number RAND.
  • Steps E1 1 and E12 are respectively reiterated by vehicles A and B, regularly and / or depending on the needs of keys Zi.
  • each vehicle A, B connects to the backoffice server BO and retrieves new series of numbers (g, ⁇ , r, -, Z), VI), as previously described.
  • each vehicle A, B incorporates a device for securing radio communications, in particular for securing radio communications between motor vehicles, comprising means arranged to implement the steps of the transmission method and the steps of the reception method, as previously described.
  • each vehicle comprises:
  • a radio communication interface 1 through a radio communication channel
  • a module 8 for processing a message M received able to implement steps E31 to E36,
  • a module 9 for transmitting and receiving data through the radio interface in particular able to implement steps E24 and E30 so as to send and receive messages M conveying data data.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Le procédé d'émission comprend une étape d'obtention par ledit véhicule (A) auprès d'une entité de distribution (BO) d'une pluralité de séries de nombres contenant chacune une base gi, un nombre premier pi, une première clé (voir clé 1), avec (voir formule 1), où Zi est un nombre secret, un nombre de validité Vi associé, et stocke en mémoire les N séries de nombres; une étape (E20) de génération d'un nombre aléatoire a; une étape (E22) de calcul d'une deuxième clé (voir clé 2) où (voir formule 2), une étape (E23) de création d'un message M, lors de laquelle le véhicule A insère dans ledit message M le nombre de validité Vi; le deuxième groupe de nombres a, pi et gi chiffré à l'aide de la première clé (voir clé 1), dans un entête du message, et les données data, dans un corps du message; et effectue une opération cryptographique sur ledit message M en utilisant la deuxième clé (voir clé 2); et une étape (E24) d'émission du message créé M par le véhicule (A) à travers un canal de communication radio.

Description

PROCEDE D’EMISSION DE DONNEES DEPUIS UN VEHICULE
AUTOMOBILE ET PROCEDE DE RECEPTION DESDITES
DONNEES PAR UN AUTRE VEHICULE, A TRAVERS UN CANAL
DE COMMUNICATION RADIO.
[0001] La présente invention concerne de manière générale un procédé d’émission sécurisée de données depuis un véhicule automobile A, à travers un canal de communication, et un procédé de réception sécurisée de données par un véhicule automobile B à travers un canal de communication.
[0002] Les communications entre véhicules automobiles sont soumises à des dispositions légales qui réglementent la liberté de traitement des données personnelles. En France par exemple, la CNIL (Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés) veille à la mise en conformité des véhicules automobiles communicants avec la loi « Informatique et Libertés ».
[0003] En matière de communication entre véhicules automobiles, les défis sont de garantir l’authenticité, l’intégrité et l’anonymisation des données. Par exemple, il doit être impossible de suivre un véhicule en écoutant les données qu’il émet.
[0004] Une solution connue pour anonymiser les données émises par un véhicule tout en permettant de garantir la confidentialité et l’intégrité de ces données repose sur l’utilisation de certificats de clés publique et privée. Cette solution requiert une infrastructure PKI capable de générer un nombre très important de certificats. Il est estimé qu’avec un tel système, chaque véhicule communicant doit utiliser un nouveau certificat tous les 800 mètres. A l’échelle d’un pays comme la France, il faudrait donc générer des milliards de certificats par année, ce qui nécessiterait de déployer plusieurs centaines de serveurs sur le territoire français.
[0005] La présente invention vient améliorer la situation. [0006] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de d’émission de données data, depuis un véhicule automobile (A), à travers un canal de communication radio, comprenant :
- une étape d’obtention lors de laquelle ledit véhicule obtient auprès d’une entité de distribution une pluralité de séries de nombres contenant chacune
• une base g,,
• un nombre premier p,·,
• une première clé Z, ladite première clé Z étant le résultat d’un calcul consistant à élever la base g, à une puissance z,·, où z, est un nombre secret choisi par ladite entité de distribution, afin d’obtenir g 1, puis à calculer gt Zi modulo p,·
• un nombre de validité V i associé à un premier groupe de nombres contenant p/, g, et ,
où i est un nombre entier représentant un indice de ladite série de nombres avec i = 1 , 2, ..., N ;
et stocke en mémoire, dans une table, les N séries de nombres ;
- une étape de génération d’un nombre aléatoire a ;
- une étape de calcul d’une deuxième clé KaZi en élevant la première clé a la puissance a pour obtenir Zt a puis en calculant Z·1 modulo p ,· ;
- une étape de création d’un message M véhiculant les données {data) à partir d’un premier groupe de nombres contenant p,·, g, et Z, lors de laquelle le véhicule A :
• chiffre un deuxième groupe de nombres contenant a, p,· et g, à l’aide de la première clé Z ;
• insère dans ledit message M le nombre de validité V i associé à la première clé Z, le deuxième groupe de nombres a, p,· et g, chiffré à l’aide de la première clé Z\, dans un entête du message, les données data, dans un corps du message ;
• et effectue une opération cryptographique sur ledit message M en utilisant la deuxième clé KaZi ;
- une étape d’émission du message créé M par le véhicule à travers ledit canal de communication.
[0007] La présente invention permet d’anonymiser les communications du véhicule tout en garantissant la confidentialité et l’intégrité du message. Les moyens cryptographiques utilisés sont performants, très rapides et peu consommateurs en ressources de calcul.
[0008] Avantageusement, la deuxième clé KaZi est à usage unique, destinée à être utilisée uniquement pour le message M.
[0009] Avantageusement encore, le véhicule effectue au moins l’une des opérations cryptographiques du groupe comportant une opération de chiffrement du contenu du corps du message à l’aide de la deuxième clé KaZi et une opération cryptographique de signature du message à l’aide de la deuxième clé KaZi.
[0010] Dans un mode de réalisation particulier, le véhicule exécute ladite opération cryptographique utilisant la deuxième clé KaZi uniquement sur le corps du message.
[001 1 ] Le véhicule peut insérer un nombre aléatoire dans le corps du message.
[0012] L'invention concerne aussi un procédé de réception, par un deuxième véhicule, d’un message M transmis par un premier véhicule, à travers un canal de communication, selon le procédé d’émission qui vient d’être défini, caractérisé en ce qu’il comprend : - une étape d’obtention lors de laquelle ledit deuxième véhicule obtient auprès d’une entité de distribution et stocke en mémoire, dans une table, une pluralité de séries de nombres contenant chacune o une base g,,
o un nombre premier p,·,
o une première clé Z, ladite première clé étant le résultat d’un calcul consistant à élever la base g, à une puissance z,·, où z, est un nombre secret choisi par ladite entité de distribution, afin d’obtenir g 1, puis à calculer g 1 modulo p,·
o un nombre de validité Vi associé à un premier groupe de nombres contenant p/, g, et Z, où i est un nombre entier représentant un indice de ladite série de nombres avec i = 1 , 2, ... , N ;
- une étape d’extraction du nombre de validité Vi du message M reçu ; - une étape d’extraction de la première clé Z associée au nombre de validité
Vi de la table stockée en mémoire ;
- une étape de déchiffrement de l’entête du message à l’aide de la première clé Zi, afin d’obtenir les nombres a, p/ et g, ;
- une étape de calcul d’une deuxième clé KaZi consistant à élever la première clé Z à la puissance a pour obtenir Zt a puis à calculer Zt a modulo p,· ;
- au moins une étape de traitement cryptographique du message M reçu à l’aide de la deuxième clé KaZi .
[0013] Avantageusement, dans le cas où le message M est signé, le deuxième véhicule vérifie l’authenticité du message M en vérifiant la validité de la signature à l’aide de la deuxième clé KaZi.
[0014] Avantageusement encore, dans le cas où le message est chiffré, le deuxième véhicule déchiffre le message à l’aide de la deuxième clé Kazi en tant que C|é e déchiffrement. [0015] Un autre aspect de l’invention concerne un dispositif de sécurisation des communications radio pour véhicule automobile, comportant des moyens agencés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d’émission et les étapes du procédé de réception, tels que précédemment définis.
[0016] Un dernier aspect de l’invention concerne un véhicule automobile intégrant un dispositif de sécurisation selon la revendication précédente.
[0017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 représente une phase d’obtention de séries de nombres par deux véhicules A et B auprès d’une entité de distribution BO (« backoffice »), selon un exemple particulier de réalisation ;
- la figure 2 illustre une mise en oeuvre particulière du procédé de d’émission et du procédé de réception de l’invention ;
la figure 3 représente des sous-étapes d’une étape de préparation d’un message M véhiculant des données (dites « data ») à transmettre ;
- la figure 4 représente un schéma bloc fonctionnel d’un véhicule
(ici le véhicule A) configuré pour mettre en oeuvre les procédés d’émission et de réception de la figure 2.
[0018] La présente invention concerne la sécurisation des communications d’un véhicule automobile communicant. Plus particulièrement, elle concerne un procédé d’émission sécurisée de données par un véhicule automobile à travers un canal de communication, un procédé de réception sécurisée de données par un véhicule automobile à travers un canal de communication et un procédé de transmission sécurisée de données entre un premier véhicule automobile et un deuxième véhicule automobile. [0019] A titre d’exemple illustratif, on va décrire un procédé de transmission de données, dites « data » depuis un véhicule automobile A, dit émetteur, vers un véhicule automobile B, dit récepteur. Toutefois, l’invention s’applique de manière plus générale à l’émission de données depuis un véhicule automobile à travers un canal de communication et à la réception de données par un véhicule automobile à travers un canal de communication.
[0020] Sur la figure 1 , on a représenté un système pour la mise en oeuvre des procédés d’émission et de réception de l’invention, selon un exemple particulier de réalisation. Le système comporte une infrastructure à clés publiques ou PKI (de l’anglais « Public Key Infrastructure »), une entité (par exemple un serveur) de distribution, également appelée serveur de backoffice « BO », un véhicule automobile A et un véhicule automobile B.
[0021 ] Avant toute émission ou réception de données par les véhicules A et B, chacune des entités comportant le serveur BO, le véhicule A et le véhicule B obtient un certificat contenant une paire de clés publique et privée auprès de l’infrastructure PKI. Ainsi, lors d’une première étape initiale d’obtention de certificat E01 , le serveur de backoffice BO obtient un certificat CBO contenant une paire de clés publique et privée auprès de l’infrastructure PKI. Lors d’une deuxième étape initiale d’obtention de certificat E02, le véhicule A obtient un certificat CA contenant une paire de clés publique et privée auprès de l’infrastructure PKI. Enfin, lors d’une troisième étape initiale d’obtention de certificat E03, le véhicule B obtient un certificat CB contenant une paire de clés publique et privée auprès de l’infrastructure PKI. Les étapes E01 , E02 et E03 sont mises en oeuvre de façon connue de l’homme du métier.
[0022] Afin d’assurer la traçabilité des communications, des nombres aléatoires générés au niveau des véhicules (comme cela sera décrit ultérieurement) sont remontés au serveur BO.
[0023] Les certificats sont ici destinés à permettre l’établissement de communications sécurisées entre chacune des entités comportant le véhicule A, le véhicule B et le serveur de backoffice BO. De façon alternative, les communications entre chaque véhicule A, B et le serveur de backoffice BO pourraient être sécurisées par l’utilisation d’un identifiant et d’un mot de passe ou par toute autre méthode de sécurisation.
[0024] Le serveur de backoffice BO génère des séries de nombres, par exemple N séries de nombres (différentes les unes des autres), lors d’une étape E04. On note « i » l’indice de chaque série où i est un nombre entier compris entre 1 et N. Chaque série de nombres d’indice i contient les éléments suivants :
o une base p,·,
o un nombre premier p,·,
o une première clé Z,
o un nombre de validité V i associé à ladite première clé Z, et plus précisément à un premier groupe de nombres contenant p,·, g, et
Zi.
[0025] La première clé Z, est générée à partir d’un nombre secret
Z, choisi ou généré par le serveur de backoffice BO et en utilisant l’algorithme cryptographique d’échange de clés Diffie-Hellman à l’aide de la base p/ et du nombre premier p,. Plus précisément, le calcul de la première clé Z consiste à élever la base g, à une puissance z,·, où, afin d’obtenir g έ Zί, puis à calculer g iZi modulo pi. Le nombre où z, est avantageusement un nombre aléatoire généré par le serveur de backoffice BO.
[0026] La validité V i est un identifiant, par exemple un nombre, attribué à la série de nombres d’indice i et identifiant cette série de façon unique. Ce nombre est une suite de X chiffres (chaque chiffre étant un entier naturel compris entre 0 et 9) où X est suffisamment grand pour assurer une identification unique de la série d’indice i. Par exemple, X est supérieur ou égal 20, de préférence supérieur ou égal à 30.
[0027] Chaque véhicule A (B) exécute ensuite une étape E1 1 (E12) d’obtention de séries de nombres, préalable à l’établissement de communications sécurisées et anonymisées, aux fins d’obtenir des séries de nombres générées par le serveur de backoffice et destinées à la sécurisation et l’anonymisation des communications. On va maintenant décrire l’étape d’obtention de séries de nombres E11 , mise en oeuvre par le véhicule A.
[0028] L’étape E11 comporte une première sous-étape E1 10 d’authentification mutuelle entre le véhicule A et le serveur de backoffice BO. Lors de cette première sous-étape, le véhicule A se connecte au serveur de backoffice BO et les deux entités A et BO s’authentifient mutuellement à l’aide de leurs certificats respectifs CA et CBO. Une fois l’authentification mutuelle réussie, le véhicule A transmet au serveur de backoffice BO une requête d’obtention d’une pluralité de séries de nombres, lors d’une deuxième sous- étape. En réponse à sa requête, lors d’une troisième sous-étape, le véhicule A reçoit un message d’initialisation contenant les N séries de nombres (g,, ph Z, VI) avec i=1 , ..., N. Le message d’initialisation est avantageusement signé par le serveur de backoffice BO à l’aide de son certificat CBO. Dans un mode de réalisation particulier, le message d’initialisation est partiellement signé. Par exemple, seule la partie du message contenant Zi et V i est signée. Le véhicule A vérifie la signature du message à l’aide de la clé publique du serveur BO afin de vérifier son authenticité, lors d’une quatrième sous-étape. Si l’authentification du message est réussie, le véhicule A stocke en mémoire, dans une table, les séries de nombres récupérées auprès du serveur de backoffice BO, lors d’une cinquième sous-étape. En cas d’échec de l’authentification, l’obtention des séries de nombres est interrompue.
[0029] Le message d’initialisation peut également contenir, pour chaque série de nombres, une information temporelle relative à l’usage de la clé Zi, par exemple une date de début d’usage de la clé Zi. Les clés peuvent en effet avoir une durée de validité limitée, prédéfinie, à compter de cette date de début d’usage.
[0030] L’étape d’initialisation qui vient d’être décrite est également mise en oeuvre par le véhicule B, de façon analogue, lors d’une étape d’initialisation E12. [0031 ] A l’issue des étapes E1 1 et E12 d’obtention de séries de nombres, chaque véhicule A et B possède en mémoire un lot de séries de nombres (g,, p, Z, VI) avec i=1 , N.
[0032] On va maintenant décrire la transmission sécurisée de données data depuis le véhicule A vers le véhicule B à travers un canal de transmission, selon un exemple particulier de mise en oeuvre de l’invention. La transmission des données data du véhicule A au véhicule B comprend un procédé d’émission des données par le véhicule A et un procédé de réception des données par le véhicule B.
[0033] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, les données data sont à la fois chiffrées et signées. Le chiffrement permet de garantir la confidentialité des données data transmises. La signature permet de garantir l'intégrité du message électronique et d'en authentifier l'auteur (c’est-à-dire ici le véhicule A émetteur) tout en garantissant l’anonymisation des données.
Procédé d’émission des données data par le véhicule A
[0034] Pour transmettre les données data, le véhicule A crée un message M pour véhiculer lesdites données data. Préalablement à la création du message M, le véhicule A génère une clé de chiffrement (appelée « deuxième clé de chiffrement » par la suite) à usage unique, destinée être utilisée pour chiffrer et/ou signer uniquement sur le message M.
Génération de la clé de chiffrement à usage unique
[0035] La génération de la clé à usage unique comporte trois étapes E20 à E22.
[0036] Lors de la première étape E20, le véhicule A génère un nombre aléatoire a puis, lors de la deuxième étape E21 , il extrait de la table de stockage une première clé Zi ainsi que les nombres associés à cette première clé Zi dans la table, à savoir la base g,, le nombre premier ,, et la validité 1 La clé Zi est choisie de façon aléatoire dans la table ou selon un ordre prédéfini d’ordonnancement des clés dans la table. Le cas échéant, la clé Zi est choisie selon sa période de validité.
[0037] Lors de la troisième étape E22, le véhicule A calcule une deuxième clé KaZi en élevant la première clé Z, à la puissance a pour obtenir Zia puis en calculant Zt a modulo pu Autrement dit, la deuxième clé est calculée selon l’expression KaZi = Z modulo pt.
Préparation du message M
[0038] Le procédé comprend ensuite une étape E23 de préparation ou création du message M contenant les données data à transmettre, à partir du premier groupe de nombres contenant p g, et et en utilisant la clé de chiffrement à usage unique ou deuxième clé de chiffrement KaZi pour chiffrer le message.
[0039] L’étape E23 de préparation du message M comprend une sous-étape E230 lors de laquelle le véhicule A extrait les nombres p et gi, associés à la première clé Zi, de sa table ou mémoire de stockage, puis une sous-étape E231 de chiffrement d’un deuxième groupe de nombres contenant a, pi et gi à l’aide de la première clé Z utilisée comme clé de chiffrement symétrique. Par exemple, le chiffrement utilise l’algorithme de chiffrement symétrique AES (« Advanced Encryption Standard »). On note
le deuxième groupe de nombres chiffré par AES et la clé de chiffrement Zi. Il constitue un entête du message M.
[0040] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, l’étape de préparation E23 du message M comprend également une sous-étape E232 de chiffrement des données data consistant à chiffrer les données data à l’aide d’un algorithme de chiffrement symétrique, par exemple AES, et en utilisant la deuxième clé KaZi comme clé de chiffrement symétrique. Les données data chiffrées sont notées (data)AES RaZ et constituent un corps de message, appelé « Body ». Autrement dit, on a l’expression suivante : Body = {dat )AES RaZ . [0041 ] En variante, afin d’augmenter le niveau de sécurisation, les données data sont concaténées avec un nombre aléatoire RAND, par exemple quatre bits de valeur « 0 » ou « 1 », généré par le véhicule A, les données concaténées (data, RAND) sont chiffrées par chiffrement symétrique à l’aide de la deuxième clé KaZί. Dans ce cas, les données chiffrées sont notées (data, RAND)AES RaZl et constituent le corps de message. Autrement dit, on a dans ce cas l’expression suivante : Body = (data, RAND)aes RaZl .
[0042] L’étape E23 de préparation du message M comprend ensuite une sous-étape E233 de signature du message lors de laquelle le véhicule A génère une signature électronique du message M à l’aide d’un algorithme de signature numérique. Dans l’exemple de réalisation décrit, une signature est générée à partir du corps du message « Body ». La signature du message M est par exemple un code d’authentification de message de type HMAC (de l’anglais « keyed-hash message authentication code » pour code d'authentification d'une empreinte cryptographique de message avec clé), calculé à l’aide d’une fonction de hachage telle que SHA-256. Dans ce cas, la signature est notée HMAC KaZi (Body)SHA~256. Une autre fonction de hachage ou un autre algorithme de signature pourraient être utilisées.
[0043] Lors d’une sous-étape finale E234 de création du message M, les composants ou éléments suivants sont concaténés dans r \AES Z
l’ordre : la validité Vi, l’entête (a, p., g.) chiffré avec la première clé Zi, le corps de message (Body)AES K<lZl chiffré avec la deuxième clé KaZi et la signature HMAC KaZi (Body)SHA~256. Le message M a ainsi un format correspondant à la concaténation ordonnée de ces éléments, comme représenté ci-après : [0044] Toutefois, le message M pourrait avoir un format différent. Par exemple, les éléments composant le message M pourraient être concaténés dans un ordre différent.
[0045] L’étape E23 de préparation du message M est suivie d’une étape E24 de transmission de ce message M, à travers un canal de transmission radio, vers le véhicule B. Le message M transmis est ensuite reçu et traité par le véhicule B comme décrit ci-après.
[0046] Dans l’exemple de réalisation qui vient d’être décrit, le message est à la fois chiffré et signé à l’aide de la clé KaZi à usage unique. En variante, selon les besoins en termes de sécurisation, le message pourrait être chiffré uniquement à l’aide de la clé KaZi ou uniquement signé à l’aide de la clé Kazi En toute hypothèse, le véhicule émetteur A effectue au moins une opération cryptographique (chiffrement ou signature) sur ledit message M en utilisant la clé KaZi à usage unique (c’est-à-dire valable uniquement pour le message M).
Procédé de réception et de traitement du message M reçu par le véhicule B
[0047] Lors d’une première étape E30, le message M est reçu par le véhicule B. Il est ensuite traité afin de vérifier son authenticité et en extraire les données data véhiculées en clair.
Traitement du message M
[0048] Lors d’une deuxième étape E31 , le véhicule B extrait du message M la valeur de validité V i.
[0049] Lors d’une troisième étape E32, le véhicule B extrait de sa table ou mémoire de stockage la première clé qui est associée à la validité Vi.
[0050] Lors d’une quatrième étape E33, le véhicule B déchiffre l’entête du message à l’aide de la première clé Z, et obtient ainsi les nombres a, pi et g,·. [0051 ] Puis, lors d’une cinquième étape E34, le véhicule B calcule une deuxième clé KaZi en élevant la première clé à la puissance a pour obtenir Z£“ puis en calculant Z? modulo pr Autrement dit, le véhicule B calcule la deuxième clé KaZi selon l’expression suivante KaZi
[0052] Le véhicule B effectue ensuite une première étape E35 de traitement cryptographique du message M reçu, consistant à vérifier la signature HMAC KaZi (Body)SHA~ 256 du message, en utilisant la deuxième clé K azi calculée à l’étape E34, afin de vérifier l'authenticité du message.
[0053] En cas de vérification réussie de la signature du message M reçu, le véhicule B effectue une deuxième étape E36 de traitement cryptographique du message M reçu, consistant à déchiffrer le corps du message Body = ( data)AES K<Z en utilisant la deuxième clé KaZi calculée à l’étape E34, afin d’obtenir le corps du message en clair. Comme précédemment indiqué, Body contient les données data, éventuellement concaténées avec un nombre aléatoire RAND.
[0054] En cas d’échec de l’authentification du message M, le traitement du message M est interrompu. Un message signalant que le message n’a pas pu être authentifié peut être remonté à un utilisateur du véhicule.
[0055] Les étapes E1 1 et E12 sont réitérées respectivement par les véhicules A et B, de façon régulière et/ou en fonction des besoins en clés Zi. A cet effet, chaque véhicule A, B se connecte au serveur de backoffice BO et récupère de nouvelles séries de nombres (g,·, r,-, Z), VI), comme précédemment décrit.
[0056] Dans la description qui vient d’être faite, c’est le véhicule
A qui transmet des données au véhicule B. Bien entendu, le véhicule B pourrait transmettre de façon analogue des données au véhicule A ou à tout autre équipement à travers un canal de transmission radio. [0057] En référence à la figure 4, chaque véhicule A, B intègre un dispositif de sécurisation des communications radio, notamment pour sécuriser les communications radio entre véhicules automobiles, comportant des moyens agencés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d’émission et les étapes du procédé de réception, telles que précédemment décrites. En particulier, chaque véhicule comporte :
- une interface de communication radio 1 à travers un canal de communication radio ;
- un module 2 d’obtention de séries de nombres, apte à mettre en oeuvre l’étape E1 1 (E12) ;
- une mémoire ou table 3 de stockage des séries de nombres obtenus ;
- un générateur de nombres aléatoires 4 ;
- un module 5 de chiffrement/déchiffrement apte à mettre en oeuvre un algorithme de chiffrement / déchiffrement symétrique, ici AES,
- un module 6 de génération d’une clé à usage unique, apte à mettre en oeuvre les étapes E20 à E22 ;
- un module 7 de préparation ou de création d’un message M pour véhiculer des données data à transmettre, apte à mettre en oeuvre l’étape E23 ;
- un module 8 de traitement d’un message M reçu, apte à mettre en oeuvre les étapes E31 à E36,
- un module 9 d’émission et de réception de données à travers l’interface radio, notamment apte à mettre en oeuvre les étapes E24 et E30 de manière à émettre et recevoir des messages M véhiculant des données data.
[0058] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’émission de données data, depuis un véhicule automobile (A), à travers un canal de communication radio, comprenant : - une étape d’obtention (E1 1 ) lors de laquelle ledit véhicule (A) obtient auprès d’une entité de distribution (BO) une pluralité de séries de nombres contenant chacune
o une base g,,
o un nombre premier p,·,
o une première clé Z, ladite première clé Z étant le résultat d’un calcul consistant à élever la base g, à une puissance z,·, où z, est un nombre secret choisi par ladite entité de distribution, afin d’obtenir g 1, puis à calculer g 1 modulo p,·
o un nombre de validité V i associé à un premier groupe de nombres contenant p/, g, et Z,
où i est un nombre entier représentant un indice de ladite série de nombres avec i = 1 , 2, ... , N ;
et stocke en mémoire, dans une table, les N séries de nombres ;
- une étape (E20) de génération d’un nombre aléatoire a ; - une étape (E22) de calcul d’une deuxième clé KaZi en élevant la première clé
Zi à la puissance a pour obtenir Z £“ puis en calculant Z £“ modulo p ,· ;
- une étape (E23) de création d’un message M véhiculant les données {data) à partir d’un premier groupe de nombres contenant p,·, p/ et Z, lors de laquelle le véhicule A :
o chiffre un deuxième groupe de nombres contenant a, p,· et g, à l’aide de la première clé Z ;
o insère dans ledit message M
le nombre de validité V i associé à la première clé Z; le deuxième groupe de nombres a, p, et g, chiffré à l’aide de la première clé Z, dans un entête du message ;
les données data, dans un corps du message ;
o et effectue une opération cryptographique sur ledit message Men utilisant la deuxième clé KaZi ;
- une étape (E24) d’émission du message créé M par le véhicule (A) à travers ledit canal de communication radio.
2. Procédé d’émission selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la deuxième clé KaZi est à usage unique, destinée à être utilisée uniquement pour le message M.
3. Procédé d’émission selon la revendication 1 , dans lequel, le véhicule (A) effectue au moins l’une des opérations cryptographiques du groupe comportant une opération (E232) de chiffrement du contenu du corps du message à l’aide de la deuxième clé KaZi et une opération cryptographique (E233) de signature du message à l’aide de la deuxième clé KaZi.
4. Procédé d’émission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le véhicule (A) exécute ladite opération cryptographique utilisant la deuxième clé KaZi uniquement sur le corps du message (Body).
5. Procédé d’émission selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le véhicule (A) insère un nombre aléatoire rdans le corps du message.
6. Procédé de réception, par un deuxième véhicule (B), d’un message M émis par un premier véhicule (A), à travers un canal de communication, selon le procédé d’émission défini par l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape d’obtention (E12) lors de laquelle ledit deuxième véhicule (B) obtient auprès d’une entité de distribution (BO) et stocke en mémoire, dans une table, une pluralité de séries de nombres contenant chacune
o une base g,, o un nombre premier p,·,
o une première clé Z, ladite première clé Z étant le résultat d’un calcul consistant à élever la base g, à une puissance z,·, où z, est un nombre secret choisi par ladite entité de distribution, afin d’obtenir g 1, puis à calculer g 1 modulo p,·
o un nombre de validité V i associé à un premier groupe de nombres contenant p/, g, et Z,
où i est un nombre entier représentant un indice de ladite série de nombres avec i = 1 , 2, ... , N ;
- une étape (E31 ) d’extraction du nombre de validité V i du message M reçu ;
- une étape (E32) d’extraction de la première clé Z associée au nombre de validité V i de la table stockée en mémoire ;
- une étape (E33) de déchiffrement de l’entête du message à l’aide de la première clé Z, afin d’obtenir les nombres a, p/ et g ,·; - une étape (E34) de calcul d’une deuxième clé KaZi consistant à élever la première clé à la puissance a pour obtenir Z puis à calculer Zt a modulo
Pi ;
- au moins une étape (E35, E36) de traitement cryptographique du message M reçu à l’aide de la deuxième clé KaZi.
7. Procédé de réception selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans le cas où le message M est signé, le deuxième véhicule (B) vérifie (E35) l’authenticité du message M en vérifiant la validité de la signature à l’aide de la deuxième clé KaZi.
8. Procédé selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que, dans le cas où le message est chiffré, le deuxième véhicule (B) déchiffre (E36) le message à l’aide de la deuxième clé KaZi en tant que clé de déchiffrement.
9. Dispositif de sécurisation des communications radio pour véhicule automobile, comportant des moyens agencés pour mettre en oeuvre les étapes du procédé d’émission selon l’une des revendications 1 à 5 et les étapes du procédé de réception selon l’une des revendications 6 à 8.
10. Véhicule automobile intégrant un dispositif de sécurisation selon la revendication 9.
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