Mise en ouvre d'une solution dédiée à la sécurité de l'information

Abstract

La protection des données médicales est devenue un défi crucial à l'ère numérique, car les avancées technologiques et la diffusion généralisée de l'information ont rendu cette tâche plus complexe. Cette thèse aborde le conflit inhérent entre la nécessité de traiter les signaux médicaux efficacement et la nécessité de maintenir la confidentialité des patients. Notre objectif est de concevoir et de développer des solutions de sécurité de l'information applicables spécifiquement pour la transmission, le stockage et le traitement sécurisé des données d'électrocardiogramme (ECG). Ce travail présente nos principales contributions visant à renforcer la confidentialité de ces données sensibles. Nous commençons par une analyse exhaustive des techniques de chiffrement existantes pour l'ECG, en identifiant leurs forces et leurs limites. Sur la base de cette revue, nous proposons trois solutions cryptographiques fondées sur le chiffrement homomorphe (HE). La première solution intègre de manière fluide l'algorithme de détection du complexe QRS de Pan et Tompkins avec une technique de chiffrement homomorphe partiel (PHE) basée sur l'algorithme RSA modifié (MRSA). Dans le but d'accroître la complexité cryptographique et la résistance à la factorisation des nombres premiers, notre algorithme MRSA détermine le module à l'aide de trois nombres premiers aléatoires générés ( , , et ) via un générateur congruentiel linéaire (LCG). Il est important de noter que les clés publiques et privées du système utilisent au lieu de , ajoutant ainsi une couche supplémentaire de sécurité. La deuxième approche constitue une version améliorée du système cryptographique homomorphe MEHC (Modified Gorti-Enhanced Homomorphic Cryptosystem). Dans ce travail, nous avons optimisé le système EHC (Gorti-Enhanced Homomorphic Cryptosystem) en modifiant sa procédure de génération de clés à l'aide d'un LCG afin de produire de grands nombres premiers. De plus, nous avons augmenté la valeur du module et élargi l'espace des messages, renforçant ainsi la résistance du système aux attaques par factorisation. Pour optimiser le processus de chiffrement, nous avons utilisé la quantification et la représentation en virgule fixe. Comme couche de sécurité supplémentaire, un processus d'évaluation a été intégré à l'algorithme proposé, permettant d'effectuer diverses opérations mathématiques de manière homomorphe sur les données chiffrées, plutôt que sur les données originales. Cette approche garantit non seulement un chiffrement efficace des signaux ECG, mais permet également une détection fiable des arythmies telles que la bradycardie et la tachycardie sans compromettre la confidentialité des données La dernière contribution est un cadre hybride de chiffrement ECG, appelé DNA-MEHC, qui combine le codage basé sur l'ADN avec notre système MEHC afin d'obtenir une sécurité renforcée tout en réduisant le temps de calcul. Dans cette approche, les signaux ECG bruts sont binarisés, codés en séquences ADN, convertis en flux d'entiers, puis sécurisés par MEHC. Chaque étape est entièrement réversible pour permettre une reconstruction précise des signaux. La méthode DNA-MEHC a été validée à l'aide de signaux ECG issus des bases de données AHA et MIT-BIH Arrhythmia, démontrant sa robustesse et sa capacité de généralisation sur des ensembles de données hétérogènes. Les méthodes proposées ont été évaluées à l'aide de métriques de performance telles que la précision (Acc), la sensibilité (SE), l'erreur quadratique moyenne (MSE), le rapport signal sur bruit (SNR), le temps d'exécution, l'analyse des histogrammes, la corrélation et la valeur prédictive positive (PPV). Les résultats montrent que nos approches offrent un moyen fiable de concilier une sécurité robuste des données et des processus diagnostiques efficaces, représentant ainsi une avancée significative dans le domaine de la confidentialité en santé numérique