Cette thèse porte sur l'étude de certains aspects des codes correcteurs d'erreurs et leurs applications à la sécurité de l'information. Plus spécifiquement, on s'est intéressé aux problèmes de décodage complet et de décodage en liste. Une nouvelle notion de codes a été introduite en liant une famille de codes et un algorithme de décodage, mettant ainsi en évidence les codes pour lesquels le décodage complet est réalisable en un temps polynomial. On présente ensuite une reformulation de l'algorithme de Koetter et Vardy pour le décodage en liste pour les codes alternant et analysons sa complexité. Cette méthode a permit de présenter une réduction de la taille de la clé du cryptosystème de McEliece, allant jusqu'à 21\% pour la variante dyadique. On s'est également intéressé à la stéganographie basée sur les codes. On propose différentes bornes caractérisant les stégosystèmes utilisant des codes linéaires, de façon à assurer la solvabilité du problème d'insertion avec des positions verrouillées. Une de ces bornes permet d'affirmer que plus le rang MDS du code utilisé est bas, plus ce code permettra de concevoir un stégosystème efficace. On montre également que les codes non-linéaires systématiques sont également de bons candidats. Enfin, on reformule le problème d'insertion bornée avec des positions verrouillées rendant ainsi l'insertion toujours possible, et on démontre que les codes de Hamming binaires permettent de satisfaire à toutes les contraintes exhibées.

Cette thèse porte sur l'étude de certains aspects des codes correcteurs d'erreurs et leurs applications à la sécurité de l'information. Plus spécifiquement, on s'est intéressé aux problèmes de décodage complet et de décodage en liste. Une nouvelle notion de codes a été introduite en liant une famille de codes et un algorithme de décodage, mettant ainsi en évidence les codes pour lesquels le décodage complet est réalisable en un temps polynomial. On présente ensuite une reformulation de l'algorithme de Koetter et Vardy pour le décodage en liste pour les codes alternant et analysons sa complexité. Cette méthode a permit de présenter une réduction de la taille de la clé du cryptosystème de McEliece, allant jusqu'à 21\% pour la variante dyadique. On s'est également intéressé à la stéganographie basée sur les codes. On propose différentes bornes caractérisant les stégosystèmes utilisant des codes linéaires, de façon à assurer la solvabilité du problème d'insertion avec des positions verrouillées. Une de ces bornes permet d'affirmer que plus le rang MDS du code utilisé est bas, plus ce code permettra de concevoir un stégosystème efficace. On montre également que les codes non-linéaires systématiques sont également de bons candidats. Enfin, on reformule le problème d'insertion bornée avec des positions verrouillées rendant ainsi l'insertion toujours possible, et on démontre que les codes de Hamming binaires permettent de satisfaire à toutes les contraintes exhibées.

Une des préoccupations dans le domaine des communications sécurisées est le concept de sécurité de l'information. Aujourd’hui, la réalité a encore prouvé que la communication entre deux parties sur de longues distances a toujours été sujet au risque d'interception. Devant ces contraintes, de nombreux défis et opportunités s’ouvrent pour l'innovation. Afin de pouvoir fournir une communication sécurisée, cela a conduit les chercheurs à développer plusieurs schémas de stéganographie. La stéganographie est l’art de dissimuler un message de manière secrète dans un support anodin. L’objectif de base de la stéganographie est de permettre une communication secrète sans que personne ne puisse soupçonner son existence, le message secret est dissimulé dans un autre appelé medium de couverture qui peut être image, video, texte, audio,…. Cette propriété a motivé les chercheurs à travailler sur ce nouveau champ d’étude dans le but d’élaborer des systèmes de communication secrète résistante à tout type d’attaques. Cependant, de nombreuses techniques ont été développées pour dissimuler un message secret dans le but d’assurer une communication sécurisée. Les contributions majeures de cette thèse sont en premier lieu, de présenter une nouvelle méthode de stéganographie permettant la dissimulation d’un message secret dans un signal de parole. La dissimulation c’est le processus de cacher l’information secrète de façon à la rendre imperceptible pour une partie tierce, sans même pas soupçonner son existence. Cependant, certaines approches ont été étudiées pour aboutir à une méthode de stéganogaraphie robuste. En partant de ce contexte, on s’est intéressé à développer un système de stéganographie capable d’une part de dissimuler la quantité la plus élevée de paramètre tout en gardant la perceptibilité du signal de la parole. D’autre part nous avons opté pour la conception d’un algorithme de stéganographie assez complexe afin d’assurer l’impossibilité d’extraction de l’information secrète dans le cas ou son existence été détecter. En effet, on peut également garantir la robustesse de notre technique de stéganographie à l’aptitude de préservation du message secret face aux tentatives de détection des systèmes de stéganalyse. Notre technique de dissimulation tire son efficacité de l’utilisation de caractéristiques spécifiques aux signaux de parole et àl’imperfection du système auditif humain. Des évaluations comparatives sur des critères objectifs et subjectifs de qualité sont présentées pour plusieurs types de signaux de parole. Les résultats ont révélé l'efficacité du système développé puisque la technique de dissimulation proposée garantit l’imperceptibilité du message secret voire le soupçon de son existence. Dans la suite expérimentale et dans le même cadre de ce travail, la principale application visée par la thèse concerne la transmission de parole sécurisée par un algorithme de stéganographie. Dans ce but il s’est avéré primordial d’utiliser une des techniques de codage afin de tester la robustesse de notre algorithme stéganographique face au processus de codage et de décodage. Les résultats obtenus montrent la possibilité de reconstruction du signal original (contenant des informations secrètes) après codage. Enfin une évaluation de la robustesse de notre technique de stéganographie vis à vis des attaques est faite de façon à optimiser la technique afin d'augmenter le taux de sécurisation. Devant cette nécessité nous avons proposé une nouvelle technique de stéganalyse basée sur les réseaux de neurones AR-TDNN. La technique présentée ici ne permet pas d'extraire l'éventuel message caché, mais simplement de mettre en évidence sa présence. / One of the concerns in the field of secure communication is the concept of information security. Today’s reality is still showing that communication between two parties over long distances has always been subject to interception. Providing secure communication has driven researchers to develop several cryptography schemes. Cryptography methods achieve security in order to make the information unintelligible to guarantee exclusive access for authenticated recipients. Cryptography consists of making the signal look garbled to unauthorized people. Thus, cryptography indicates the existence of a cryptographic communication in progress, which makes eavesdroppers suspect the existence of valuable data. They are thus incited to intercept the transmitted message and to attempt to decipher the secret information. This may be seen as weakness in cryptography schemes. In contrast to cryptography, steganography allows secret communication by camouflaging the secret signal in another signal (named the cover signal), to avoid suspicion. This quality motivated the researchers to work on this burning field to develop schemes ensuring better resistance to hostile attackers. The word steganography is derived from two Greek words: Stego (means cover) and graphy (means writing). The two combined words constitute steganography, which means covert writing, is the art of hiding written communications. Several steganography techniques were used to send message secretly during wars through the territories of enemies. The major contributions of this thesis are the following ones. We propose a new method to secure speech communication using the Discrete Wavelet Transforms (DWT) and the Fast Fourier Transform (FFT). Our method exploits first the high frequencies using a DWT, then exploits the low-pass spectral properties of the speech magnitude spectrum to hide another speech signal in the low-amplitude high-frequencies region of the cover speech signal. The proposed method allows hiding a large amount of secret information while rendering the steganalysis more complex. Comparative evaluation based on objective and subjective criteria is introduced for original speech signal, stego-signal and reconstructed secret speech signal after the hiding process. Experimental simulations on both female and male speakers revealed that our approach is capable of producing a stego speech that is indistinguishable from the cover speech. The receiver is still able to recover an intelligible copy of the secret speech message. We used an LPC10 coder to test the effect of the coding techniques on the stego-speech signals. Experimental results prove the efficiency of the used coding technique since intelligibility of the stego-speech is maintained after the encoding and decoding processes. We also advocate a new steganalysis technique to ensure the robustness of our steganography method. The proposed classifier is called Autoregressive time delay neural network (ARTDNN). The purpose of this steganalysis system is to identify the presence or not of embedded information, and does not actually attempt to extract or decode the hidden data. The low detecting rate prove the robustness of our hiding technique.

Les systèmes dynamiques discrets, œuvrant en itérations chaotiques ou asynchrones, se sont avérés être des outils particulièrement intéressants à utiliser en sécurité informatique, grâce à leur comportement hautement imprévisible, obtenu sous certaines conditions. Ces itérations chaotiques satisfont les propriétés de chaos topologiques et peuvent être programmées de manière efficace. Dans l’état de l’art, elles ont montré tout leur intérêt au travers de schémas de tatouage numérique. Toutefois, malgré leurs multiples avantages, ces algorithmes existants ont révélé certaines limitations. Cette thèse a pour objectif de lever ces contraintes, en proposant de nouveaux processus susceptibles de s’appliquer à la fois au domaine du tatouage numérique et au domaine de la stéganographie. Nous avons donc étudié ces nouveaux schémas sur le double plan de la sécurité dans le cadre probabiliste. L’analyse de leur biveau de sécurité respectif a permis de dresser un comparatif avec les autres processus existants comme, par exemple, l’étalement de spectre. Des tests applicatifs ont été conduits pour stéganaliser des processus proposés et pour évaluer leur robustesse. Grâce aux résultats obtenus, nous avons pu juger de la meilleure adéquation de chaque algorithme avec des domaines d’applications ciblés comme, par exemple, l’anonymisation sur Internet, la contribution au développement d’un web sémantique, ou encore une utilisation pour la protection des documents et des donnés numériques. Parallèlement à ces travaux scientifiques fondamentaux, nous avons proposé plusieurs projets de valorisation avec pour objectif la création d’une entreprise de technologies innovantes. / Discrete dynamical systems by chaotic or asynchronous iterations have proved to be highly interesting toolsin the field of computer security, thanks to their unpredictible behavior obtained under some conditions. Moreprecisely, these chaotic iterations possess the property of topological chaos and can be programmed in anefficient way. In the state of the art, they have turned out to be really interesting to use notably through digitalwatermarking schemes. However, despite their multiple advantages, these existing algorithms have revealedsome limitations. So, these PhD thesis aims at removing these constraints, proposing new processes whichcan be applied both in the field of digital watermarking and of steganography. We have studied these newschemes on two aspects: the topological security and the security based on a probabilistic approach. Theanalysis of their respective security level has allowed to achieve a comparison with the other existing processessuch as, for example, the spread spectrum. Application tests have also been conducted to steganalyse and toevaluate the robustness of the algorithms studied in this PhD thesis. Thanks to the obtained results, it has beenpossible to determine the best adequation of each processes with targeted application fields as, for example,the anonymity on the Internet, the contribution to the development of the semantic web, or their use for theprotection of digital documents. In parallel to these scientific research works, several valorization perspectiveshave been proposed, aiming at creating a company of innovative technology.

Avec l'avènement de l'informatique grand public, du réseau Internet et de la photographie numérique, de nombreuses images naturelles (acquises par un appareil photographique) circulent un peu partout dans le monde. Les images sont parfois modi- fiées de façon légitime ou illicite pour transmettre une information confidentielle ou secrète. Dans ce contexte, la sténographie constitue une méthode de choix pour trans- mettre et dissimuler de l'information. Par conséquent, il est nécessaire de détecter la présence d'informations cachées dans des images naturelles. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle approche statistique pour effectuer cette détection avec la meilleure fiabilité possible. Dans le cadre de ces travaux, le principal enjeu est la maîtrise des probabilités d'erreur de détection. Pour cela, un modèle paramétrique localement non-linéaire d'une image naturelle est développé. Ce modèle est construit à partir de la physique du système optique d'acquisition et de la scène imagée. Quand les paramètres de ce modèle sont connus, un test statistique théorique est proposé et ses propriétés d'optimalité sont établies. La difficulté principale de la construction de ce test repose sur le fait que les pixels de l'image sont toujours quantifiés. Lorsqu'aucune information sur l'image n'est disponible, il est proposé de linéariser le modèle tout en respectant la contrainte sur la probabilité de fausse alarme et en garantissant une perte d'optimalité bornée. De nombreuses expérimentations sur des images réelles ont confirmé la pertinence de cette nouvelle approche.