Cryptographie – utiliser l’ADN pour crypter des messages sensibles.

S’inspirer d’un modèle présent dans la nature : c’est ce qu’ont fait les chercheuses et chercheurs en exploitant l’ADN pour développer une méthode cryptographique qui pourrait fournir une alternative aux méthodes de distribution de clé quantiques. Les équipes de recherche du CNRS, en collaboration avec celles des Universités de Tokyo et de Limoges, de l’IMT Atlantique et de l’Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI, Paris – PSL), ont développé une approche de chiffrement sur ADN permettant de générer et de partager des clés aléatoires pour coder des messages sans que la distance entre expéditeur et destinataire n’ait d’impact.

Une révolution pour la protection des données numériques

Obtenir une communication sécurisée résistante à toute attaque informatique est un défi pour nos sociétés modernes. Actuellement, il existe bien une approche « inconditionnelle » – c’est-à-dire qui ne repose pas sur des conditions ou hypothèses – pour le chiffrement de données sensibles, appelée le « chiffrement de Vernam » (ou méthode OTP – « One Time Pad »)¹. Or, bien qu’elle offre une sécurité parfaite, elle comporte plusieurs contraintes. Partagée à l’avance entre l’expéditeur et le destinataire et utilisée une seule fois, la clé de chiffrement du message doit être aussi longue que le contenu du message lui-même et parfaitement aléatoire, donc impossible à prédire – quelque chose de très difficile à produire avec les méthodes existantes.

C’est ici que notre technologie intervient : en s’appuyant sur les molécules d’ADN, les chercheurs sont capables de synthétiser, puis d’assembler des chaînes d’ADN dont l’ordre des bases est statistiquement aléatoire. D’origine entièrement synthétique et copiées à l’identique, ces séquences d’ADN sont ensuite partagées entre un expéditeur et un destinataire, tous deux conservant une copie. Les fragments d’ADN permettent ainsi aux correspondants de générer des clés de chiffrement parfaitement aléatoires et pourtant identiques deux à deux. Ceci est réalisé juste avant la communication, grâce à de puissantes machines de séquençage, qui vont extraire l’information moléculaire pour assembler une clé binaire permettant d’encrypter, puis de décrypter un message allant jusqu’à plusieurs centaines de mégabits.

Fiabilité, sécurité et performance malgré la distance

Cette approche a de nombreux avantages : l’ADN présente une densité de stockage impressionnante – l’équivalent d’un million de disques durs pour le contenu d’une éprouvette ! – et une stabilité remarquable. La génération de clés cryptographiques partagées via ADN est indépendante de la distance entre émetteur et récepteur.

Ainsi, l’approche sur ADN rend plus accessible la seule méthode cryptographique dont on a prouvé mathématiquement la sécurité inconditionnelle. De plus, en testant certains scénarii d’attaque, les scientifiques ont démontré que même si l’ADN utilisé pour générer les clés était intercepté, le canal resterait inviolable. En reliant biologie biotechnologie moléculaire et cryptographie, cette technologie de distribution de clés basée sur l’ADN donne des perspectives prometteuses pour une sécurité inconditionnelle dans les réseaux de communication à travers le monde.