Systèmes de Crypto-Compression basés Chaos en Temps Réel et Portablespour Architectures embarquées Efficaces

Image and video protection have gained a lot of momentum over thelast decades. In this work, first we designed and realized in anefficient and secure way a pseudo-chaotic number generator(PCNG) implemented in sequential and parallel (with P-threads)versions. Based on these PCNGs, two central applications weredesigned, implemented and analyzed. The former application dealswith the realization of a random number generator (RNG) basedPCNG, and the obtained results are very promising. The latterapplication concerns the realization of a chaos-based stream cipher.The cryptographic analysis and the statistical study of the realizedchaotic systems show their robustness against known attacks. Thisresult is due to the proposed recursive architecture which has astrong non-linearity a technique of disturbance, and a chaoticmultiplexing. The computation performance indicate their use in realtime applications. Second, based on the previous chaotic system,we designed and implemented in effective manner a real time jointcrypto-compression system for embedded architecture. Anend-to-end selective encryption solution that protects privacy in theHEVC video content is realized. Then, a ROI encryption isperformed at the CABAC bin string level for the most sensitiveHEVC parameters including motion vectors and transformcoefficients. The format compliant encryption of Intra PredictionModes has been also investigated. It increases a little bit the bitrate. Subjective evaluation and objective rate-distortion-complexitytests showed that the proposed solution performs a protection ofprivacy in the HEVC video content with a small overhead in bit rateand coding complexity.
La protection des images et vidéos est une problématique cruciale.Dans ce travail nous avons d’abord, conçu et réalisé d’une façonefficace et sécurisée un générateur de nombre pseudo-chaotique(PCNG) mis en oeuvre en séquentielle et en parallèle par P-threads.Basé sur ces PCNGs, deux applications centrales ont été conçues,mises en oeuvre et analysées. La première traite la réalisation d’ungénérateur de nombre aléatoire et les résultats obtenus sont trèsprometteurs. La deuxième concerne la réalisation d’un système dechiffrement/déchiffrement par flux. L’analyse cryptographique dessystèmes chaotiques réalisés montrent leur robustesse contre desattaques connues. Ce résultat est dû à la structure récursiveproposée qui intègre une forte non-linéarité, une technique deperturbation et un multiplexage chaotique. La performance obtenueen complexité de calcul indique leurs utilisations dans desapplications temps réel. Ensuite, basé sur le système chaotiqueprécédent, nous avons conçu et mis en oeuvre efficacement unsystème de crypto-compression pour des applications temps réel etportable pour architectures embarquées. Une solution dechiffrement par flux sélectif des contenus vidéo HEVC est réalisée.Puis, un chiffrement d’une région d’intérêt est effectué au niveauCABAC pour les paramètres les plus sensibles incluant desvecteurs de mouvement et des coefficients transformés. Le formatle chiffrage conforme de Modes de Prédiction Intra a été aussivérifié. L’évaluation subjective et des tests de complexité d’altérationde taux objectifs ont montré que la solution proposée sécurise lecontenu vidéo avec un débit binaire et une complexité de codagelégèrement augmentés.