31/10/2016

Facult des Sciences de Bizerte

Cours s curit informatique

Chapitre 2: Notions de la Cryptologie

Pr sent par :

Dr. Olfa DRIDI

[email protected]

Plan

Introduction

Science de la cryptologie: d finitions

3. Chiffrements sym triques

(cid:1)

Les principes essentiels

4. Chiffrements asym triques

(cid:1)

Les principes essentiels

5. Conclusion

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1. Introduction

Introduction : un peu dhistoire

(cid:1) Depuis

longtemps les hommes, surtout les militaires, ont pratiqu

l'espionnage et le contre-espionnage.

(cid:1) Le chiffrement des messages est donc apparu en m me temps que

l criture.

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2. D finitions

D finitions

(cid:1) Cryptographie

Ensemble des principes, m thodes et techniques dont l'application assure

le chiffrement et le d chiffrement des donn es, afin d'en pr server la

confidentialit et l'authenticit .

(cid:1) Le mot Cryptographie est compos des mots grecques :

(cid:1) CRYPTO = cach

(cid:1) GRAPHY = crire

(cid:1) C'est donc l'art de l' criture secr te.

(cid:1) C'est une science permettant de pr server la confidentialit des

changes.

Cryptographie

(cid:1) Science math matique

permettant deffectuer des

op rations sur un texte

intelligible afin dassurer une

ou plusieurs propri t s de la

s curit de linformation.

Int grit

Authentification

Non R pudiation

Confidentialit

Cryptographie : Complexit

(cid:1) La s curit des donn es crypt es repose enti rement sur deux

l ments : l'invuln rabilit de l'algorithme de cryptographie et

la confidentialit de la cl

(cid:1) La capacit dun algorithme cryptographique r sister des

attaques de cryptanalyse repose essentiellement sur

(cid:1) Lalgorithme choisi

(cid:1) La confidentialit de la cl

(cid:1) Le nombre de cl s potentielles

(cid:1) La longueur de la cl

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Cryptographie : D finitions

(cid:1) Texte en clair:

Texte d'origine, imm diatement intelligible et pouvant donc tre

exploit directement, sans recours au d chiffrement.(Plaintext)

(cid:1) Chiffrement:

Op ration par laquelle est substitu , un texte en clair, un texte

inintelligible, inexploitable pour quiconque ne poss de pas la cl

permettant de le ramener sa forme initiale.(Encryption)

Cryptographie : D finitions

(cid:1) Cryptogramme (ou texte chiffr ):

Message rendu inintelligible gr ce au chiffrement, qui ne peut tre

compris et utilis que par les seules personnes en possession de la cl

permettant de le d chiffrer. (Ciphertext)

(cid:1) D chiffrement:

Op ration inverse d'un chiffrement r versible, permettant une

personne autoris e, en possession de la cl , de r tablir en clair un

cryptogramme.(Decryption)

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Cryptographie: objectifs

(cid:1) Le but de la cryptographie est de d velopper des proc d s

tout en

permettant deux personnes de communiquer

prot geant leurs messages.

(cid:1) Pr server la confidentialit des messages.

(cid:1) V rifier lint grit des messages.

(cid:1) Outil important de la politique de s curit

Principaux objectifs

(cid:1) Le texte clair ne doit pas tre facilement obtenu partir dun

texte crypt .

(cid:1) Les cl s ne doivent pas tre facilement obtenues partir dun

texte crypt .

(cid:1) Lespace des cl s doit tre assez large pour r sister aux attaques

brute-force.

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syst me

D finition dun crypto----syst me

D finition dun crypto

syst me

D finition dun crypto

Un crypto-syst me est d crit par cinq uplets (P,C,K,E,D),

satisfaisant ces conditions:

(cid:1) P est un ensemble fini de textes clairs (Plain text)

(cid:1) C est un ensemble fini de textes crypt s (Cypher text)

(cid:1) K est lespace de cl s (key space), repr sente un ensemble fini de cl s

possibles.

(cid:1) Pour chaque k K, il existe une fonction cryptage ek E, et une fonction

de d cryptage correspondante dk D

(cid:1) Les fonctions ek : P (cid:1) C et dk : C (cid:1) P doivent satisfaire:

dk(ek(x))=x pour chaque x P

Cryptanalyse

(cid:1) Cryptanalyse

Ensemble des m thodes et proc d s de d cryptage visant

r tablir en clair un cryptogramme, sans connaissance pr alable

de la cl de chiffrement.

(cid:1) Elle consiste :

(cid:1) briser un message particulier;

(cid:1) trouver des patrons dans des messages encrypt s en vue de

briser facilement des messages crypt s;

(cid:1) trouver des faiblesses g n rales d'un algorithme d'encryptage.

(cid:1) La cryptologie englobe la cryptographie et la cryptanalyse;

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R capitulatif

(cid:1) La cryptographie est l'art de chiffrer. Elle renforce :

(cid:1) La confidentialit

(cid:1) L'authenticit

(cid:1) La cryptanalyse est l'art de casser des chiffrements

(cid:1) Plusieurs types d'attaques (texte chiffr connu, texte clair

connu, etc.)

(cid:1) Plusieurs types de r sultats (cassage partiel, cassage total,

etc.)

Les syst mes de cryptographie

(cid:2) La cryptographie traditionnelle ou classique inclut tous

les m canismes et algorithmes bas s sur des fonctions

math matiques ou logiques.

(cid:2) Elle comprend tous les syst mes de chiffrement utilis s

depuis lEgypte ancienne jusquaux principaux syst mes de

chiffrement actuellement en vigueur.

(cid:2) Elle se devise en deux classes de syst mes d chiffrement :

(cid:1) les syst mes de chiffrement sym trique

(cid:1) les syst mes de chiffrement asym trique

3. Chiffrements sym triques

Cryptage sym trique

(cid:1) Exigences:

(cid:1) Un algorithme de cryptage solide.

(cid:1) Une cl secr te partag e et connue entre l metteur et le

r cepteur.

Y = EK(X)

X = DK(Y)

(cid:1) Suppose que lalgorithme de cryptage est connu lavance.

(cid:1) Les cl s sont distribu es travers des canaux s curis s.

(cid:1) Exemples :

(cid:1) Algorithmes : DES, IDEA, AES

(cid:1) Taille des cl s : 56-128-192-256-& bits

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Cryptage sym trique: principe de base

01010000111

Transmission par canal s curis

01010000111

Texte clair

Cryptage

Voici le

num ro

de ma

carte de

cr dit

111111,

Emetteur

Cryptanalyst

Internet

:<@;

`c k

k ج

Texte crypt

D cryptage

Texte clair

Voici le

num ro

de ma

carte de

cr dit

111111,

R cepteur

Cryptographie cl secr te (ou sym trique)

(cid:2) Pour crypter ou d crypter un texte, il faut d tenir une cl et

un algorithme de chiffrement. Sil sagit de la m me cl

syst me de

ces deux op rations,

pour

chiffrement est dit sym trique.

effectuer

(cid:2) L metteur et le r cepteur doivent poss der la m me cl

secr te pour rendre confidentielles des donn es et pouvoir

les comprendre (chiffrer et d chiffrer).

(cid:1) La confidentialit des messages d pend de la confidentialit

de cette cl et de la robustesse de lalgorithme utilis .

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Principe

Types dattaques

Crypter ne se justifie que relativement l'existence d'attaquants ou

cryptanalystes dont le travail est plus ou moins difficile.

a) L'attaque textes chiffr s: On dispose seulement de textes

chiffr s

b) L'attaque textes en clair connus: On dispose de quelques

morceaux de texte en clair et de leur cryptage

c) L'attaque textes en clair choisis: On peut faire crypter ce

que l'on veut par la m thode de cryptage et voir ce qu'elle produit

Remarque.

(cid:1) Une bonne m thode doit r sister aux attaques de type c.

R sultats d'une attaque

1. Cassage partiel

(cid:1)

L'attaquant calcule quelques informations sur le texte en clair.

2. Cassage local

(cid:1)

L'attaquant calcule quelques couples (texte en clair, texte chiffr ).

3. Cassage global

(cid:1)

L'attaquant calcule la fonction dk , et peut donc d chiffrer tout

message.

4. Cassage complet

(cid:1)

L'attaquant conna t la cl k.

Cryptographie Sym trique : exemples

(cid:1) RC4 (RSA Security)

(cid:1) Taille de la cl variable (128 bits en pratique).

(cid:1) DES: 64 bits

(cid:1) 3DES : (cl de 168 bits ou 112 bits).

(cid:1) AES: (128 bits)

(cid:1) Blowfish (cl 128bits, jusqu' 448 bits),

(cid:1) AES (cl 128, 192, 256 bits).

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Cryptage sym trique

(cid:1) Avantages

(cid:1) Confidentialit des donn es.

(cid:1) Rapidit , et facilit de mise en Suvre sur des circuits.

(cid:1) Limitations

la cl

messages.

la cl

(cid:1) Probl matique de l' change de la cl de chiffrement

(cid:1) tablissement pr alable d'un canal s r pour la transmission de

(cid:1) Une tierce partie ne peut pas sassurer de lauthenticit des

(cid:1) Probl me de la distribution des cl s de cryptage

(cid:1) N cessit d tablir un canal s curis pour la transmission de

(cid:1) Nombre de cl s chang es (en n ).

4. Chiffrements asym triques

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Chiffrement asym trique

dun

couple

unique

(cid:2) Un syst me de chiffrement asym trique est bas sur l

cl s

deux

utilisation

compl mentaires, calcul es lune par rapport lautre.

(cid:2) On doit connaitre la cl publique d une destinataire pour lui

envoyer des informations chiffr es. Ce dernier les d cryptera

leur r ception avec sa cl priv e quil est le seul connaitre.

(cid:2) De cette fa on, pour transmettre des donn es de mani re

confidentielle avec un syst me de chiffrement asym trique,

l metteur chiffre un message avec la cl publique du

destinataire du message et le destinataire le d chiffre avec sa

cl priv e.

Emetteur

Cl publique du

destinataire

Texte en clair

Cl publique + cl priv e

Algorithme de chiffrement

asym trique

RSA, Diffie-Hellman, ElGamal, &

Texte chiffr

R seau

Texte chiffr

Cl priv e du

destinataire

Algorithme de chiffrement

asym trique

Texte en clair

Destinataire

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Cryptographie asym trique ou cl

publique

Chiffrements asym triques

(cid:1) Tr s utile pour changer les cl s pour ouvrir un tunnel de

communication chiffr (VPN,TLS/SSL). .

(cid:1) N cessit de protocoles d changes de cl .

(cid:1) Exemples : RSA [1977] (factorisation), chiffrement ElGamal [1985]

(logarithme discret), Merkle-Hellman [1978].

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Probl me????

(cid:1) Un probl me reste cependant r soudre :

(cid:1) comment sassurer que la cl publique que notre correspondant nous a

communiqu est bien celle de la personne physique ou morale quil

pr tend tre.

(cid:1) Comment sassurer de la durabilit et la robustesse des cl s utilis es?

(cid:1) Les fonctions de gestion de cl s.

(cid:1) Le syst me de certificat apporte une solution ce probl me.

Cl s secr tes

(cid:2) La s curit du processus des chiffrement repose en grande

partie sur la s curit et la confidentialit des cl s utilis es,

sur la robustesse des algorithmes et sur la s curit des

plates-formes mat rielles et logicielles qui les supportent.

(cid:2) La dur e de vie dune cl de chiffrement

(et de

d chiffrement) d pend de son utilisation. Il est conseill de

changer la cl p riodiquement

(utiliser une cl usage

unique, particuli re chaque session de travail).

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Cl s secr tes

(cid:2) Les fonctions dun syst me de gestion de cl s sont celles qui

permettent de r aliser les services de:

(cid:1) G n ration dune cl en fonction des besoins et des syst mes de

chiffrement;

(cid:1) Distribution des cl s aux entit s (v rification, authentification des

entit s, etc.);

(cid:1) Stockage des cl s de mani re s curis (chiffrement des cl s , s curit

du serveur, archivage fiable afin dassurer la confidentialit et l

int grit des cl s);

(cid:1) Surveillance(monitoring), d enregistrement, daudit , de tra age, de

s curit , de test de bon fonctionnement, de alarme de contr le d

acc s aux cl s, etc.;

(cid:1) Destruction des cl s inutiles (destruction physique, etc.).

Certificat

(cid:1) Un certificat est un l ment d'information qui prouve l'identit

du propri taire d'une cl publique. Les certificats sont sign s et

transmis de fa on s curitaire par un tiers de confiance appel

autorit de certification (AC). Tant que B chir et Alia ont

confiance en ce tiers, ils peuvent tre assur s que les utilisateurs

de ces cl s en sont bel et bien les propri taires.

(cid:1) Un certificat contient notamment l'identit de l'AC et du

la date

propri taire,

d'expiration du certificat, la signature de l'AC qui a d livr le

certificat, etc.

cl publique du propri taire,

PKI (Public Key Infrastructure)

Infrastructure clefs publiques

(cid:1) Cest toute linfrastructure n cessaire au fonctionnement dune

ou plusieurs ACs pour d livrer des certificats :

(cid:1) Mat riel : ordinateurs, locaux&

(cid:1) Informatique : logiciels

(cid:1) Humain : les employ s

(cid:1) Organisationnel : proc dures de r vocation&

(cid:1) Administratif : d signation dun responsable

(cid:1) Financier : assurance des risques en cas de dommage par utilisation de

certificat

Organisation dune PKI

(cid:1) Autorit de certification (AC)

(cid:1) charg de g n rer les certificats et d assurer leur fiabilit (r vocation).

(cid:1) Autorit d enregistrement (AE)

(cid:1) tabli le lien entre l abonn et l AC.

(cid:1) Syst me de distribution des clefs

(cid:1) Son r le est de rendre disponible lensemble des utilisateurs les

certificats de clefs publiques mis par lautorit de certification

(cid:1) Bureau denregistrement et de distributions (BED)

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Kerckoffs

Principe de Kerckoffs

Principe de

Kerckoffs

Principe de

La s curit dun syst me cryptographique ne doit pas

reposer sur la non divulgation des fonctions de

chiffrement et de d chiffrement utilis es mais sur la non

divulgation des cl s utilis es pour les param trer.

Conclusion

(cid:1) Les messages chiffrer, appel s texte en clair , sont transform s

gr ce une m thode de chiffrement param trable.

(cid:1) Si

la m thode est connue de tous, ce sont

les param tres qui

constituent la protection : ils servent chiffrer/d chiffrer le message.

(cid:1) La sortie du processus de chiffrement est appel e texte chiffr ou

cryptogramme. Ce cryptogramme est ensuite envoy son destinataire.

(cid:1) On appelle cryptanalyse les techniques employ es pour d chiffrer un

cryptogramme, sans conna tre la m thode et/ou ses param tres.

(cid:1) Le chiffrement est aussi appel cryptographie.

(cid:1) L'ensemble des techniques de cryptographie et de cryptanalyse est appel

cryptologie.

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Questions ????????

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Cours Sécurité Informatique – Chapitre 2: Notions de la Cryptologie

Cours Sécurité Informatique – Chapitre 2: Notions de la Cryptologie