Crypto-systèmes basés chaos et systèmes de crypto-compression

The security of image and video data is important formany applications which require in real-time a highsecurity level. In the first part of this work, fourchaos-based cryptosystems, flexible, efficient, andmore robust against cryptanalysis, are designed andrealized. The first two cryptosystems are based on thesubstitution-permutation network. The substitution isachieved by a proposed modified Finite Skew TentMap (FSTM) to overcome various problems: fixedpoint, key space restriction, and limitation of mappingbetween plaintext and ciphertext. The thirdcryptosystem is a new and efficient structure. It isbased on a binary diffusion layer of pixels, followed bya bit-permutation layer. The permutation is achievedby an efficient proposed formulation of the 2-D catmap. The fourth cryptosystem is faster than theothers, having a very high security level. Theconfusion and the diffusion are performed in a singlescan. Its design is based on a partial cryptanalysisthat we performed on the Zhang algorithm. In thesecond part, two fast and secure selectivechaos-based crypto-compressions are designed andrealized to secure the High Efficiency Video Coding(HEVC) and its scalable version. In the firstcrypto-compression, a new algorithm is proposed todefine the encryptable bits in the bit stream of theHEVC and the SHVC systems. The proposed solutionencrypts a set of sensitive SHVC parameters at theentropy encoder (CABAC), while preserving all SHVCfunctionalities. Based on the tile concept, the secondproposed crypto-compression provides protection ofthe ROI defined in the standard HEVC.La sécurité des données images et vidéos estimportante pour beaucoup d’applications qui exigentdu temps réel et un haut niveau de sécurité. Dans lapremière partie de ce travail, quatre cryptosystèmesbasés chaos flexibles, efficaces et très robustes contrela cryptanalyse sont conçus et réalisés. Les deuxpremiers s’appuient sur le réseau SPN. La substitutionest réalisée par une carte Skew tent (FSTM) modifiéepour surmonter différents problèmes : point fixe,restriction de la taille de la clé et limitation de lacartographie entre les textes d’origines et chiffrés. Letroisième cryptosystème est de structure nouvelle etégalement efficace. Il est basé sur une couche dediffusion binaire de pixels, suivi par une couche depermutation des bits. La permutation est réalisée parune nouvelle formulation efficace de la carte 2-D Cat.Le quatrième cryptosystème, est plus rapide que lesautres avec un niveau de sécurité très élevé. Saconception s’appuie sur une cryptanalyse partielle,que nous avons réalisée, de l’algorithme de Zhang.Dans la deuxième partie, deux crypto-compressionbasés chaos sélectifs et rapides sont utilisés poursécuriser le flux HEVC et SHVC. Dans le premiercrypto-compression, un nouvel algorithme pour définirles bits chiffrables dans le flux binaire du HEVC et duSHVC est proposé. La solution proposée chiffre unensemble de paramètres SHVC sensibles au niveaudu codeur entropique (CABAC), tout en préservantl’ensemble des fonctionnalités SHVC. Basé sur leconcept de tuile, le deuxième crypto-compressionproposé permet une protection de la vidéo au niveaud’une Région d’Intérêt (ROI) définie dans le standardHEVC