PERFECTIONNEMENT DE COMMUNICATIONS SECURISEES AGT EN UTILISANT LA CRYPTOGRAPHIE QUANTIQUE

Scénario d’échange de clé quantique Dans cette étape, nous analysons des scénarios d’échange de la clé entre une station sur la terre et un satellite à basse orbite ~800 km.. D’après [2

Table des matières

Liste des figures 2

Liste des tables 2

Résumé 3

Abstract 4

Chapitre 1 Introduction 5

Chapitre 2 Analyses et Scénarios 6

2.1 Scénario d’échange de clé quantique 7

2.1.1 Station transmet la clé au satellite 8

2.1.2 Satellite transmet la clé à la station 11

2.1.3 Station transmet la clé à une autre station en utilisant les satellites comme un miroir 14

2.2 Réseau de satellite 17

2.2.1 Emetteur au sol 20

2.2.2 Emetteur au satellite 21

Chapitre 3 Protocoles de communication QC 23

3.1 Introduction de protocoles de communication 23

3.1.1 Authentification classique 24

3.1.2 Authentification quantique 27

3.2 Protocole d’authentification quantique 27

3.3 Protocole de communication 29

Chapitre 4 Conclusion 31

Acronymes 32

Bibliographies 33

Liste des figures

Figure 1 Influence atmosphérique sur le QKD 6

Figure 2 Station transmet la clé au satellite 8

Figure 3 Satellite transmet la clé à la station 11

Figure 4 Station transmet la clé à une autre station en utilisant les satellites comme un miroir 14

Figure 5 Réseau de satellite 18

Figure 6 Couverture de réseau de satellite 18

Figure 7 Couverture par un satellite 19

Figure 8 Distance entre deux satellites de réseau 19

Figure 9 Réseau de satellite 20

Figure 10 Trois étapes du protocole général de la communication 23

Figure 11 Protocole de communication avec l’authentification symétrique ou quantique 30

Figure 12 Protocole de communication avec l’authentification asymétrique 30

Liste des tables Table 1 Performances du système « Station transmet la clé au satellite » 10

Table 2 Performances du système « Satellite transmet la clé à la station » 13

Table 3 Performances du système « Station transmet la clé à une autre station en utilisant les satellites comme un miroir » 17

De l'autre côté, la cryptographie quantique (QC) fournit la sécurité sans

conditions basée sur la loi de physique quantique Cette méthode qui a appelé

l'information théorétique est sécurisée car on le prouve en utilisant la théorie de

l'information Dans ce travail, nous étudions si la cryptographie quantique peut être appliquée dans l'armature du réseau de télécommunication aéronautique Pour cela, dans notre projet, nous présentons les théories concernant les problèmes suivants:

• Télécommunications Avion-Station (AGT) et Réseaux de

Communication Aéronautique (ATN): présenter des technologies,

des infrastructures et aussi des problèmes dans le domaine de communications aéronautiques

• Distribution de la Clé Quantique (QKD): Décrire le principe de

cryptographie quantique, ce travail décrit clairement le protocole BB84

• Espace Libre et Satellites: citer les matériaux et ses caractéristiques

qui fournissent les communications aéronautiques en utilisant QC

• Analyses et Scénarios: proposer les scénarios d’échange de la clé

quantique, chacune avec ses conditions et ses caractéristiques dans la communication "Avion-Station"

• Présentation QC dans ATN: proposer les scénarios QC dans ATN

pour communiquer entre les Stations, les Avions et les Satellites

• QC Protocoles de Communication: décrire deux protocoles de

communication

Mots clés: Cryptographie Quantique (QC), Distribution de la Clé

Quantique (QKD), Réseaux de Communications Aéronautiques (ATN), Réseaux Satellites

The security of aeronautical telecommunication has become a crucial matter Aeronautical Telecommunication may be secured using classical

cryptography But classical cryptography provides so-called cryptographic

security That means that the security relies on the assumed difficulty of some

mathematical problems

On the other side, Quantum Cryptography (QC) provides unconditional security relying on the quantum physics law Such a security called information

theoretic security because it is proved using the theory of information In this

work, we study if Quantum Cryptography can be applied in the frame of the Aeronautical Telecommunication Network Therefore, in our project, we present the theories concerning the following problems:

• Air Ground Telecommunications (AGT) and Aeronautical

Communication Network (ATN): present the technologies, the

infrastructures and also the problems in aeronautical communications

• Quantum Key Distribution (QKD): describe the Quantum

Cryptography principle as described in its initial design called BB84

• Free Space and Satellites: cite the materials and its characteristics,

which provide the aeronautical communications using QC

• Analysis and Scenarios: propose the possibilities, each with

requirements and characteristics in the scenarios communicated Ground

Air-• Introducing QC in ATN: propose the scenarios applied to

communicate between Ground Stations, Airplanes and Satellites

• QC Communication Protocols: describe two authentication

protocols

Keywords: Quantum Cryptography (QC), Quantum Key Distribution

(QKD), Aeronautical Telecommunications Network (ATN), and Satellites Network

Chapitre 1 Introduction

Pendant notre stage, nous avons travaillé au sein de projet SECOQC

(Development of a Global Network for Secure Communication based on Quantum Cryptography) pour faire des études concernant les problèmes de

Sécurité de Télécommunications Aéronautique Les problèmes de sécurité de

nos jours sont vraiment sensibles Depuis longtemps, dans le domaine aérien on applique des théories de cryptographies classiques pour chiffrer des données avant

de les transporter Par exemple, on a utilisé des algorithmes synchrones (clé partagée) ou asynchrones (clé publique) à coder les données Les algorithmes

classiques fonctionnent aussi efficacement mais il est difficile d’échanger la clé partagée dans le cas de la clé partagée ou il est possible de détecter la clé chiffrée par des pirates dans le cas de la clé publique Pour résoudre ces problèmes,

Eurocontrol a né le projet SECOQC à chercher un moyen de communication

sécurisée basé sur la théorie de cryptographie quantique En effet, il y a plusieurs chercheurs qui font de la recherche de telles choses concernant la théorie de cryptographie quantique mais jusqu'à présent cette théorie existe seulement dans les laboratoires avec beaucoup d’expériences Nos travaux pendant ce stage sont

de faire une bibliographie sur la cryptographie quantique et après nous proposons des scénarios appliquant à la télécommunication aéronautique Ces travaux peuvent distinguer en cinq parties :

• Distribution de la Clé Quantique: détailler et simuler le protocole

BB84, occupé par NGUYEN Thanh Mai

• Espace Libre et Satellites: présenter des matériaux qui fournissent

les communications aéronautiques en utilisant QC, occupé par LE Quoc Cuong

• Présentation QC dans ATN: présenter les scénarios QC dans ATN,

occupé par LE Quoc Cuong

• Analyses et Scénarios: proposer des scénarios d’échange de la clé

quantique, occupé par NGUYEN Toan Linh Tam

• QC Protocoles de Communication: décrire deux protocoles de

communication, occupé par NGUYEN Toan Linh Tam

Dans ce document, nous pouvons analyser les deux dernières parties et nous pouvons également consulter les autres dans les rapports de fin d’études de NGUYEN Thanh Mai et de LE Quoc Cuong ou à l’adresse

http://www.eurocontrol.int/care/innovative/care2/ENST/WP3.pdf (en anglais)

Chapitre 2 Analyses et Scénarios

Selon des analyses des sections de NGUYEN Thanh Mai et LE Quoc Cuong1, on peut complètement envoyer un photon simple dans l'espace En juin

2004, deux groupes ont réussi à échanger des clés avec une distance d’un kilomètre dans l’espace libre et les expériences continues prouvent que des distances de 10 et 23 kilomètres peuvent facilement être atteintes [13][19] Toutes les expériences ont pour but de réduire la taille, la masse et l'énergie de l'équipement principal pour permettre la portabilité à court terme et l'opération à distance entièrement automatisée dans le long terme À l'avenir, on pourra envisager l'équipement moderne qui permettra d’échanger des photons plus de

1000 kilomètres C’est la raison pour laquelle on peut imaginer des scénarios de distribution de clé quantique entre la station sur la terre et l'avion Mais comment peut-on le faire? On peut facilement savoir qu'il y a beaucoup d'inconvénients si

la station et l'avion se communiquent directement [22]

• La distance de communication est limitée Par conséquent, il est nécessaire d'installer les stations sur la terre de mille kilomètres pour contacter les avions Il n'est pas possible parce que le budget de maintenance ces stations est trop élevé De plus, l'installation des stations fait face à des obstacles naturels

• L’énergie de photons est atténuée par des effets atmosphériques, voir

la figure 1 (S : satellite, P : avion et G : Station sur la terre) Il est

facile de voir que la manière de communication passée par le satellite,

BP et AG, est plus courte que celle directe dans la zone des effets

atmosphériques, PG (La zone gris-clair est pleine du bruit) Ainsi, la

communication directe cause plusieurs mauvaises informations par des photons perdus

Figure 1 Influence atmosphérique sur le QKD

Pour résoudre ces inconvénients, nous suggérons des scénarios de communication à l'aide des satellites Avec ce modèle, il y a des avantages suivants [22]

1

Deux autres membres de mon groupe

• Faciles de couvrir un espace par un réseau des satellites Ainsi on peut bien résoudre le problème de la distance

• La station sur la terre peut facilement être démontable ou être installée au temps court

• Point-à-multipoint: un satellite peut servir à plusieurs stations sur la terre ou plusieurs avions

Avec tous ces inconvénients et avantages, on peut indiquer que le modèle

de communication par satellite est idéal Dans les sessions suivantes, nous présentons trois scénarios d’échange de clé quantique et aussi des architectures de réseau satellites

2.1 Scénario d’échange de clé quantique

Dans cette étape, nous analysons des scénarios d’échange de la clé entre une station sur la terre et un satellite à basse orbite (~800 km) D’après [24], il y a trois options à analyser :

• Station transmet la clé au satellite

• Satellite transmet la clé à la station

• Station transmet la clé à une autre station en utilisant les satellites comme un miroir

Pour tous les trois modèles, on a besoin d'un canal classique qui est capable d’échanger des données numériques au haut débit pour permettre l'alignement interactif, le temps synchrone, la clé partagée et la correction d'erreurs à effectuer en temps réel Le bandwidth d'Ethernet (10 MHz) est nécessaire pour les opérations en temps réel Pour le canal optique, nous suggérons des télescopes comme suivant:

• Un grand télescope à la station sur la terre avec un diamètre de 30 à

100 centimètres qui est capable de dépister le satellite

• Un petit télescope sur le satellite avec un diamètre de 10 ou 30 centimètres Avec le système optique 10 cm, on peut fabriquer un système optique de 3 kilogrammes mais le système optique de 30 cm

il sera difficile de construire au moins de 5 kilogrammes Ainsi, il est nécessaire de considérer la taille du télescope pour améliorer le cỏt

et la distance maximum

2.1.1 Station transmet la clé au satellite

Le système général est présenté dans la figure 2

Figure 2 Station transmet la clé au satellite

(a) « Satellite station (receiver) » Il inclut un module de récepteur

léger, un laser « guidestar» pour dépister la terre et un photo CDD pour maintenir le pointage de boucle bloquée Un processeur léger à bord manipule le pointage et le cheminement, la synchronisation et la gestion de clé

appareil-(b) « Ground station ( transmitter ) » La station sur la terre

incorpore l'émetteur quatre-laser avec une puissance élevée laser

« guidestar » et un pointage dépistant CDD

• Télescope sur la terre, dépistant, pointage et perturbation En

général, on utilise un laser augmenté à un faisceau

proche-diffraction-limité de 30 centimètres Il implique la diffusion de diffraction de R2 Pour diriger une petite tache au satellite, on exige un schéma de pointage à la vitesse élevée pour corriger la perturbation à la station

au sol Sur le satellite, la condition de pointage et de cheminement serait moins rigoureux (100 µR) mais la station au sol et le satellite devraient être équipés des balises de laser « guidestars » Un système

« point-ahead » sera nécessaire pour calculer la direction de balise et

de signal correspondant avec la vitesse et la distance de satellite Ceci signifie également que le faisceau de « guidestar » ne traversera pas

la même colonne de l'atmosphère que le faisceau de signal retourné Comme la plupart de perturbation se produit dans la couche de frontière de 1 kilomètre ó la déviation de faisceau sera au maximum

de 50 millimètres (dans le cas de 30 centimètres de largeur de faisceau), nous pensons qu’il n'affectera pas fortement le pointage de boucle bloquée Le meilleur espace basé sur la communication optique est juste réalisé 2 µR dépistant sans perturbation et on suspecte que de la terre on pourrait réaliser l'exactitude de cheminement de 3-5 µR Il dégradera son faisceau efficace environ 6

µR

• Stabilité de pointage du système optique sur satellite Nous avons

besoin seulement que la station sur la terre contrơle la vue des détecteurs L’angulaire de cette vue θo à l’optique reçu est donné par :

Note : Dd est le diamètre de détecteur et f est la longueur focale de

télescope Avec l’optique de télescope de 10 centimètres (30

centimètres) f/10, la vue est de 0,5 µR (0,17 µR) L’exactitude de

cheminement au satellite n'est ainsi pas rigoureuse (> 100 µR) La réduction de la vue de détecteur et le pointage préféré sont de 100

µR Quand la vue est moins de 100 µR, le pointage de l’image de la terre basé sur le « guidestar » serrait important

• Stabilité de rotation du système optique sur satellite L'orientation

efficace du satellite serait surveillée en mesurant et en corrigeant la

polarisation « guidestar » à la station sur la terre

• Distance maximum À la distance de 1000 kilomètres, la perte TLg3

= 0,00036 (~ 34dB) pour le système optique de satellite de 10cm et

TLg = 0,00032 (~ 25dB) pour le système optique de satellite de 30

centimètres, transmission atmosphérique T ~ 0,65 En plaçant la tolérance maximum de perte à 35dB ( pour la raison de correction de sécurité et d'erreurs), la distance maximum est juste 1100 kilomètres

avec le système optique satellite de 10cm et > 3000 kilomètres avec

le système optique de 30 centimètres

• Vitesse d’échange de la clé Selon la formule

(4) S'il y a un taux de répétition de laser de R = 100MHz et M = 0,1

photons par bit, nous obtenons K ~ 4500 bits/s à 1000 kilomètres et

K ~ 1000bits/s à 2000 kilomètres pour le système optique de satellite

de 30 centimètres Quant au système optique de 10 centimètres il

devient K ~ 450bits/s à 1000 kilomètres

• Taux d'erreur et tolérance de perte Les erreurs peuvent être

causées par la transmission dans la région atmosphérique

Cependant, la limitation à la perte maximum du 35 dB à la distance

maximum implique un fond maximum B < 240 counts/s qui est

facilement réalisé dans la nuit avec des filtres de bandwidth de

nanomètre

Selon des nombres techniques de ce scénario, on a une table des

performances du système suivante :

• Diamètre du système optique à la station sur la terre : 30 centimètres

• Nombres technique concernant le satellite :

Dépistant et pointage au sol 4 µR

diffraction

4 µR diffractionStabilité de pointage du système

1000 bits/s (2000km)Budget perdu (TLg)

4 K: taux de change principal prévu - M: nombre de photons par impulsion - η: le système

de détection ensemble efficace

2.1.2 Satellite transmet la clé à la station

Le système optique de satellite (émetteur) est montré dans la figure 3 La source quatre-laser peut être faite extrêmement compacte et léger Un faisceau-

diviseur « beam-splitter » sélectionne une vue vers la terre et un appareil-photo

CCD pour que le pointage de boucle bloquée puisse être effectué Le faisceau est alors augmenté à 10 centimètres pour envoyer à la terre Le récepteur, à la station

au sol, possède un télescope fixe de 100 centimètres Il a aussi une boucle bloquée dépistant mais avec la résolution inférieure que l'émetteur

Figure 3 Satellite transmet la clé à la station

(a) « Satellite station (transmitter) » Il inclut un système léger de

laser en utilisant les lasers assortis et la commutation électronique entre eux pour choisir les quatre polarisations utilisées dans le protocole BB84 Le pointage et le cheminement sont contrôlés par satellite tendis qu'un système de boucle bloquée incorporant un CCD

« cheminement » et un miroir à améliorer le pointage plus de 10

µR

(b)« Ground station (receiver) » La station sur la terre inclut un

télescope et un laser de balise La conception de récepteur de quatre-détecteur fournit une vue large (100 µR au télescope receveur)

• Télescope sur la terre, dépistant et pointage Pour facilement

dépister le satellite avec une vue > 100 µR, on a besoin d’un télescope de 100 centimètres avec des détecteurs de 0,5 millimètres

En utilisant des objectifs numériques de relais d'ouverture avant les

détecteurs, nous pourrions atteindre un télescope f/2 efficace (la vue

de 250 µR) Dans la nuit cette opération sera préférée Avec une grande vue, les corrections de cheminement peuvent ne pas être

nécessaires

• Stabilité de pointage du système optique sur satellite Avec le

laser sur le satellite nous devrons le diriger avec une exactitude de 12

µR Il exige l'utilisation d'un laser de balise de pointage pour aligner avec le télescope au sol Le bandwidth de ce système ne serait pas haut, il implique probablement un changement de temps Ainsi nous pourrions employer un lent miroir incliné à une étape intermédiaire Le miroir incliné est placé à une position ó le diamètre de faisceau est environ 25 mm, la stabilité de ± 0.5o

du satellite est magnifié par un facteur de 4 Le système incliné exige ainsi une inclinaison complète de l'ordre 34 µR (± 2o

) et la boucle bloquée doit fonctionner avec une exactitude < 40 µR

• Stabilité de rotation du système optique sur satellite L'orientation

efficace du satellite serait surveillée en mesurant et en corrigeant la polarisation « guidestar » à la station sur la terre

• Charge utilisée de satellite et puissance Avec le système optique

de 10 centimètres, la cible de 3 kilogrammes peut être atteinte

• Distance maximum Avec le système optique de 10 centimètres, la

diffusion de diffraction d'un faisceau de 650 nm est de 12 µR et la position sur la terre serait de 12 m avec la distance de 1000

kilomètres Il donne une perte TL g = 0,0046 ( ~ 23,5 dB) dans un

télescope de diamètre de 100cm à la station au sol Avec un télescope

de diamètre de 50cm TL g = 0,0012 (~ 29,3 dB) Avec la perte

tolérable maximum de 35 dB, la distance maximum est plus de 4000 kilomètres pour un télescope de 100cm et plus de 2000km pour le télescope de 50cm Aux distances plus élevées nous devons tenir compte de la perte supplémentaire causée par la transmission atmosphérique et l’angles d'altitude dans l'atmosphère

• Vitesse d’échange de la clé ( à distance de 1000km) La vitesse sera

limitée par le taux maximum de répétition des lasers et de la perte

Avec R = 100 MHz et TL g = 0,0045 nous pouvons attendre un taux principal au sol à 0,1 photons par bit, K ~ 6600 bits/s Pour le

télescope au sol plus petit ~50cm, K ~ 1600 bits/s

• Taux d’erreur (dans la nuit) Le taux d'erreur reçu dans la nuit

seront bas De plus, l’utilisation de perte maximum de 35 dB implique un maximum B < 240 counts/s Avec les filtres appropriés

il peut supporter des opérations comme dans la nuit ó le satellite est

toujours au soleil Cependant, l'opération de jour n'est pas possible à l'angle de large visibilité (100 µR) proposé le cheminement facile dans le récepteur Un meilleur cheminement pourrait permettre à une plus petite vue de limiter le taux d’erreur dans le jour

Table des chiffres techniques de système :

• Diamètre de système optique sur satellite : 10 cm, et le poids de télescope : 3 kg

• Deux types de télescope sur la terre

Distance maximum > 2000 km > 4000 kmVitesse d’échange de la clé

2.1.3 Station transmet la clé à une autre station en utilisant les satellites comme un miroir

Le système est montré dans la figure 4 Il inclut un télescope de cheminement qui agit comme un récepteur Il envoie un faisceau de laser au satellite Sur le satellite il y a retro-réflecteur constitué par un télescope simple avec un miroir réglé à son point focal Avant que le miroir module la polarisation,

il peut coder les quatre états de polarisation sur le faisceau retro-reflété

Figure 4 Station transmet la clé à une autre station en utilisant les

satellites comme un miroir (a) « Satellite station » Station de satellite utilise un retro-

réflecteur pour moduler la polarisation Des effets « Doppler » au mouvement relatif entre le satellite et la terre est compensés par un

« biprism » Le CCD est utilisé pour diriger le satellite à la station

au sol avec une exactitude réglée par la vue de retro-réflecteur (>100 µR) Un laser « guidestar » est utilisé pour bloquer la position à la station au sol

(b) « Ground station » Un pulse de laser est rudement collimaté

pour se diriger le satellite L'image de « guidestar » de satellite

dans l'appareil photo CCD est utilisé pour la boucle bloquée dépistant à la vue du module de récepteur (100 µR)

• Télescope sur la terre, dépistant et pointage Le système peut

utiliser un rayon de laser divergent relativement (100 µR) C’est le télescope de la terre que se dirige avec l'exactitude de 100 µR au satellite Cependant, le faisceau retourné est dévié légèrement par la

retro-réflexion essentiellement à l'effet « Doppler » causé par la relation de la vitesse de satellite V ~ 7 km/s et la vitesse de la surface

de la terre L'angle de déviation est correspondant à 47 µR de la

déviation (environ 47 m sur la surface de la terre pour une altitude de satellite d'environ 1000 kilomètres) A la première vue, ce système est alors impossible car la propagation de diffraction est plus grande(~ 12µR) et nous avons besoin d’un cheminement séparé pour

le laser et le télescope en changeant des distances Il peut être résolu

en adaptant un outil « biprism » dans le système optique de satellite,

voir la figure 4 L'angle de « biprism » est choisi tels que le passage

soit exactement moitié de l'angle de Doppler Un faisceau lumineux entré dans le système de retro-réflexion traverse le côté opposé du

« biprism » sur son retour, il permet d’une déviation égalée de l'angle

de Doppler ±θ Nous obtenons alors deux faisceaux de retour, un

exactement colinéaire avec le faisceau entré et l'autre a dévié par +2θ Une analyse plus détaillée prouve que, avec un satellite typique, cette façon de correction retourne la lumière à la station au sol, dans la région de diffraction, avec la plupart des altitudes au-dessus de 50o

Le « biprism » divisent efficacement la lumière retournée en deux Comme la sortie de retro-système est ~ 0,1 photons/bit, il nous exige

d'avoir au moins 10 photons/pulse arrivé dans l'ouverture de 10 cm du

système optique satellite Une tache de 100 µR de faisceau de satellite est de 100 m, impliquant 10-6 puissances de laser entre dans

le système optique de satellite Avec un système fonctionnant à la répétition de 100 MHz, il implique 1015 photons/s Autrement dit, on

a besoin d’un laser de la terre qui émet environ 3MW, une puissance

de 100-200 photons/pulse à 100MHz La variation de puissance par

rapport de la distance (et de la visibilité) peut être surveillée par le détecteur de satellite basé sur le simple-photon

• Stabilité de pointage du système optique sur satellite Dans le

système de retro-réflexion nous avons besoin seulement que la station

au sol règle la vue du retro-réflecteur Il est limité par le commutateur

de polarisation qui a un angle d'acceptation limité Les commutateurs

électro-optiques (200 V) ont une vue de 10 mR dans un faisceau de 1

mm, transmuant au 100 µR dans un faisceau sorti avec un diamètre de

10 cm Cependant, un outil en cristal liquide offre une vue beaucoup plus large, jusqu'à 20 mR à l'entrée de télescope, qui peut seulement

exiger le pointage du satellite à une exactitude d'un degré Le cheminement de la station au sol est réalisé en surveillant l'image de

laser de station au sol à l’aide d'un appareil-photo sensible CCD

• Stabilité de rotation du système optique sur satellite L'orientation

efficace du « biprism » devrait être maintenue au mouvement de

satellite Il exige une exactitude de quelques degrés Cet effet n'a pas

pu être corrigé de la terre

• Distance maximum Le faisceau retro-reflété est diffraction limitée

quand le miroir est au focal de l’optique Pour le système optique de

10 cm, il signifierait une diffusion de diffraction de ~ 12 µR et une tache de 12 m sur la terre Une perte supplémentaire de 50% est

également inclue au système de « biprism » Elle donne une perte de

0.5TL g = 0,0023 (~ 26,5 dB) dans un télescope de diamètre de 100 cm

et un 0.5TL g = 0,0006 (~ 32 dB) avec un télescope de diamètre de 50

cm à la station au sol Avec la perte maximum de 35 dB, la distance

maximum est plus 3300 km pour un télescope de 100 cm et plus 1800

km pour le télescope de 50 cm

• Vitesse d’échange de la clé (à distance de 1000 km) La vitesse

principale est limitée par le taux maximum de modulation du modulateur retro-reflétant de polarisation En utilisant les technologies actuelles, R est environ de 10 MHz dans un système

électro-optique de 10 kg, R = 0,5 MHz dans un modulateur en cristal liquide de 0,2 kg Et 0.5TL g = 0,0023 et K ~ 330 bits/s avec R = 10 MHz et K ~ 16 bits/s avec R = 0,5 MHz Si un futur modulateur léger fonctionnant à 100 MHz est produit, des débits binaires K = 3300 bits/s peuvent être prévus

• Taux d’erreur Utiliser une perte maximum de 35 dB implique un fond maximum B < 240 counts/s

Table des chiffres techniques de système :

• Diamètre de système optique de satellite : 10 cm, le poids de système optique :

(a) Modulateur < 5 kg, R = 0.5 MHz (b) Modulateur = 11 kg, R = 10 MHz (c) Futur Modulation < 5 kg, R = 100 MHz

• Deux types de télescope à la station sur la terre

Dépistant et pointage au sol >100 µR

Détecteur limité

> 100 µRDétecteur limitéStabilité de pointage du

système optique sur satellite 100µR 100 µRStabilité de rotation du

système optique sur satellite Corriger à la terre Corriger à la terre

Vitesse d’échange de la clé

(à distance de 1000 km )

(a) 16 bits/s(b) 330 bits/s(c) 3300 bits/s

(a) 16 bits/s(b) 330 bits/s(c) 3300 bits/sBudget perdu (TLg)

un objet dans l'espace avec des erreurs de certains centimètres [16] Ainsi il n'a pas besoin du laser « guidestar » pour maintenir le pointage de boucle bloquée par

le cheminement et le pointage de l'appareil photo CCD C'est cela le poids de satellite est plus léger C’est la raison pour laquelle le projet « réseaux de satellite » pour l’échange sécurisé de la clé dans l'espace est plus faisable Dans la section suivante, nous analysons quelques architectures de réseau de satellite

2.2 Réseau de satellite

Selon trois scénarios d'échange sécurisé de la clé dans l'espace libre, il n'est pas difficile d'y échanger la clé entre deux points Le problème suggéré ici est la couverture d'un énorme espace (l'espace européen) Ainsi nous avons besoin

d’un réseau de satellite de le couvrir, représenté dans la figure 5 et sur la figure 6

Pour installer ce réseau, il y a plusieurs questions à répondre: