Ecole Nationale des Sciences de lInformatique
Cours: S curit informatique
Outils de cryptographie et
dauthentification
Pr par par: Laabidi Mounira
02/10/2014
II3-ING(ILSI, IF,IM)
LAABIDI Mounira
1
Chapitre 2: Cryptographie
Plan du Chapitre
Outils de cryptographie et dauthentification
q Techniques dauthentification
q Cryptage sym trique
q Cryptage asym trique
q Int grit dun message
q PKI
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Authentification ???
S'authentifier, c'est apporter la preuve de son identit . Mais sur quels
principes se base cette notion d'identification ?
L'authentification vient apr s une phase d'identification qui consiste
tablir l'identit annonc e par l'utilisateur.
On parle souvent de la phase d'identification authentification ou I/A.
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Phases dauthentification
Identification : Identit num rique Personne
Chaque personne ayant acc s au syst me dinformation doit se voir
attribuer un IDENTIFIANT UNIQUE
= 1 identifiant
Lauthentification = Challenge
Lauthentification repose toujours sur un challenge lanc par le syst me
de destination lintention du client afin que celui-ci prouve sont identit
Dupond
Mot de passe, clef priv e, empreinte digitale, &
Qui tes vous ?
Prouvez le.
La r ussite du challenge valide lassociation client Identifiant
Mon mot de passe
est toto
OK, c'est DUPOND
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LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Bases de lauthentification
Il existe plusieurs moyens pour sauthentifier :
Le secret (ex : mot de passe)
Lobjet (ex : jeton)
Le caract re (ex : biom trie)
Le savoir faire (ex : signature manuscrite)
La combinaison de plusieurs m thodes
dauthentification permet de mettre en
place des solutions dauthentification
forte.
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Mots de passe(1/2)
Le mot de passe reste le m canisme de d verrouillage le plus r pandu car
il ne n cessite pas d'ajout de dispositif technique.
Les risques principaux li s l'utilisation du mot de passe sont :
La divulgation
La faiblesse.
Quelques bonne pratiques:
il faut que son domaine d'utilisation soit le plus restreint possible pour limiter
le risque de divulgation (associer chaque usage un mot de passe diff rent).
un bon mot de passe doit tre cr de mani re r sister aux techniques de
craquage connues (1 heure pour craquer un mot de passe de 8 caract res
alphab tiques Vs 1 mois pour craquer un mot de passe de 10 caract res
alphab tiques ou un mot de passe de 8 caract res alphanum riques .
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Mots de passe(2/2)
Il existe des moyens techniques pour fabriquer et retenir
des mots de passe forts.
La m thode phon tique : utiliser les sons de chaque syllabe
pour fabriquer une phrase facile retenir. Par exemple, la
phrase j'ai achet huit cd pour cent euros cet apr s-midi
deviendra : ght8CD%E7am
La m thode des premi res lettres : Cette m thode consiste
garder les premi res lettres d'une phrase (citation, paroles de
chanson, ...) en veillant ne pas utiliser que des minuscules. Par
exemple, la citation un tiens vaut mieux que deux tu l'auras
deviendra 1TvmQ2tl'@
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Probl mes li s aux mots de passe(1/3)
Lutilisation de mots de passe requiert leurs gestion (cr ation, Modification,
D blocage, Suppression )
Probl me : stockage, transfert sur le r seau, rejeu (r utilisation frauduleuse),
m morisation difficile pour les utilisateurs, gestion pour ladministrateur
La plupart des syst mes sont configur s de mani re bloquer temporairement
le compte d'un utilisateur apr s un certain nombre de tentatives de connexion
infructueuses.
Un pirate peut difficilement s'infiltrer sur un syst me de cette fa on.
En contrepartie, un pirate peut se servir de ce m canisme d'auto d fense pour bloquer
l'ensemble des comptes utilisateurs afin de provoquer un d ni de service.
La plupart mots de passe des syst mes sont stock s de mani re chiffr e (
crypt e ) dans un fichier ou une base de donn es.
Lorsqu'un pirate obtient un acc s au syst me et obtient ce fichier, il lui est
possible de tenter de casser le mot de passe du l'utilisateur.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Probl mes li s aux mots de passe(2/3)
Craquage du mot de passe
Craquage par force brute
Il consiste tester tous les mots de passe.
Plus il existe de combinaisons possibles pour former un mot de
passe, plus le temps moyen n cessaire pour retrouver ce mot de
passe sera long.
Rajouter un caract re un mot de passe alphanum rique double le
temps n cessaire pour le retrouver.
Craquage par dictionnaire
L'attaque par dictionnaire consiste tester une s rie de mots issus
d'un dictionnaire. (dictionnaire des noms/marques, &)
Craquage hybride : combinant force brute et dictionnaire
Attaque par rejeu : r utilisation du mot de passe.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Probl mes li s aux mots de passe(3/3)
Moyens de craquages des mots de passe
Les moyens permettant au pirate d'obtenir les mots de passe des
utilisateurs :
Les key loggers : Ce sont des logiciels qui sont install s sur le poste de l'utilisateur
, permettent d'enregistrer les frappes de claviers saisies par l'utilisateur.
L'ing nierie sociale: consiste exploiter la na vet des individus pour obtenir des
informations. Un pirate peut obtenir le mot de passe d'un individu en se faisant
passer par un administrateur du r seau ou bien l'inverse appeler l' quipe de
support en demandant de r initialiser le mot de passe en pr textant un caract re
d'urgence.
L'espionnage: observation de lutilisateur.
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Chapitre 2: Cryptographie
Mot de passe unique
OTP (One Time Password) :le mot de passe est utilisable
une seule fois
Protection contre loubli du mot de passe
Protection contre le rejeu
Non pr dictible si lalgorithme est gard secret
LOTP peut tre bas sur lutilisation des jetons/authentifieurs/ Token
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Techniques de lOTP
Asynchrone (challenge/r ponse):
Envoi dun challenge par le serveur, lutilisateur
poss de une calculatrice qui transforme le
challenge en un mot de passe quil saisit. Le
serveur fait la m me op ration et compare.
Synchrone d pendant du temps :
Le mot de passe est fonction du temps et est
g n r intervalle r gulier. Le challenge (utilis
dans le mode asynchrone) est en fait la date et
lheure.
Synchrone ind pendant du temps :
Utilisation dun compteur interne la
calculatrice incr ment chaque utilisation. Le
serveur est synchronis sur ce compteur et
naccepte pas de code ant rieur au compteur
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Exemples dOTP /authentification par objet
La liste biffer ou TAN (Transaction Authentification Number). Il s'agit
de rentrer un OTP provenant d'une liste de codes fournie (banque).
Matrix card authentication ou authentification carte matricielle. Il
s'agit de rentrer un OTP provenant d'une carte matricielle fournie.
Utilisation des SMS: l'utilisateur re oit un OTP directement sur son
t l phone portable.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Exemples dOTP /authentification par objet
Cartes didentit (sans mot de passe)
Code barre, Carte magn tique, puce, cl lectronique
Probl mes : Copie, vol, liaison lecteur Serveur, rejet
Cartes didentit + mot de passe
Authentification double facteur
Probl mes :
Advertisement
" Liaison lecteur Serveur, rejet
" En cas copie ou de vol le pirate doit simplement r soudre un probl me de
mot de passe
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Lauthentification par caract re : la biom trie(1/3)
La biom trie est la technologie qui mesure les caract ristiques
physiques d'un individu, que ce soit ses empreintes digitales, la forme
de son visage ou encore son ADN. Les attributs biom triques doivent
poss der les caract ristiques suivantes :
L'unicit : chaque attribut biom trique doit varier norm ment d'une
personne l'autre au point que l'ensemble des variations rend cet attribut
unique.
La robustesse: un attribut biom trique devrait tre permanent tout au long
de la vie d'une personne.
La quantifiabilit : cet attribut doit tre mesurable et quantifiable.
L'acceptabilit par la population (les empreintes digitales sont souvent
associ es la criminalit ).
L'universalit : quelle proportion de la population a cet attribut (certaines
personnes n'ont pas d'empreintes digitales).
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Chapitre 2: Cryptographie
Lauthentification par caract re : la biom trie(2/3)
Toutes caract ristiques
humaines
Reconnaissance Iris
Empreintes digitales ou de la
mains
Reconnaissance des l vres
Cartographie des veines
Reconnaissance de visages
Reconnaissance doreille (et
chos du conduit auditif)
Spectre dabsorption de la
peau
Voie
ADN
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Chapitre 2: Cryptographie
Lauthentification par caract re : la biom trie(3/3)
Sources: International Biometry Group, New York, NY; 1.212.809.9491 2010.
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Chapitre 2: Cryptographie
Authentification par savoir faire
Il sagit du reconnaissance de ce que lutilisateur sait faire. Par exemple
authentification par signature ou par geste
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Cryptographie
Outils de cryptographie et dauthentification
q Techniques dauthentification
q Cryptage sym trique
q Cryptage asym trique
q Int grit dun message
q PKI
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Chapitre 2: Cryptographie
Terminologie
Chiffrement : transformation l'aide d'une cl de chiffrement d'un message
en clair en un message incompr hensible si on ne dispose pas d'une cl de
d chiffrement (en anglais encryption) ;
Chiffre : anciennement code secret, par extension l'algorithme utilis pour le
chiffrement ;
Cryptogramme : message chiffr ;
D crypter : retrouver le message clair correspondant un message chiffr
sans poss der la cl de d chiffrement (terme que ne poss dent pas les
anglophones, qui eux cassent des codes secrets) ;
Cryptographie : tymologiquement criture secr te , devenue par
extension l' tude de cet art (donc aujourd'hui la science visant cr er des
cryptogrammes, c'est- -dire chiffrer) ;
Cryptanalyse : science analysant les cryptogrammes en vue de les d crypter ;
Cryptologie : science regroupant la cryptographie et la cryptanalyse.
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Chapitre 2: Cryptographie
Classification
Cryptologie
cryptographie
cryptanalyse
cl
sym trique
cl
publique
Protocoles
Cryptage par
bloc
Cryptage par
flux
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Chapitre 2: Cryptographie
D finition de la cryptographie
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
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
D finition dun crypto-syst me
Un crypto-syst me est d crit par cinq uplets (P,C,K,E,D) :
P est un ensemble fini de textes clairs (Plain text)
C est un ensemble fini de textes crypt s (Cypher text)
K est lespace de cl s (key space); cest un ensemble
fini de cl s possibles.
Pour chaque k K, il existe une fonction cryptage ek
E, et une fonction de d cryptage correspondante dk D
Les fonctions ek : P C et dk : C P doivent
satisfaire : dk(ek(x))=x pour chaque x P
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Chapitre 2: Cryptographie
D finition de la cryptanalyse
" Principes et m thodes permettant de trouver un
message clair partir dun message crypt sans
connaissance de la cl .
" Attaques classifi es selon le type de connaissance disponible
pour lintrus (cryptanalyst).
" Connaissant C=E(P,K) mais pas K, lobjectif est de trouver P ou
K.
" Types dattaques de cryptanalyse:
Texte chiffr uniquement: uniquement C et E sont connus par lintrus
Texte clair connu: Uniquement E, C, et quelques paires de messages
clairs/crypt s avec K, sont connus par lintrus
Texte clair choisi: E, C, sont connus, et P a t choisi par lintrus.
&
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Chapitre 2: Cryptographie
Les principes de Kerckhoffs
Le linguiste hollandais Auguste Kerckhoffs Van Nieuwenhof dans son
trait La cryptographie militaire a nonc les principes suivant qui sont
les axiomes de la cryptographie
Le syst me doit tre mat riellement, sinon math matiquement, ind chiffrable;
La cl doit pouvoir en tre communiqu e et retenue sans le secours de notes
crites, et tre chang e ou modifi e au gr des correspondants;
Il faut qu'il soit applicable la correspondance t l graphique;
Il faut qu'il soit portatif, et que son maniement ou son fonctionnement n'exige
pas le recours plusieurs personnes;
Enfin, il est n cessaire, vu les circonstances qui en commandent l'application,
que le syst me soit d'un usage facile, ne demandant ni tension d'esprit, ni la
connaissance d'une longue s rie de r gles observer.
02/10/2014
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R f rence : Kerckhoffs Auguste, La cryptographie militaire, Journal des
sciences militaires, vol. IX, pp. 538, Janvier 1883, pp161-191
Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
"
Le premier document chiffr connu remonte l'Antiquit . Il s'agit d'une
tablette d'argile, retrouv e en Irak, et datant du XVIe si cle av. J.-C. Un potier y
avait grav sa recette secr te en supprimant des consonnes et en modifiant
l'orthographe des mots.
La technique grecque: Entre le Xe et VIIe si cle av. J.-C. Technique de
chiffrement par transposition, c'est- -dire reposant sur le changement de
position des lettres dans le message, en utilisant un b ton de diam tre
d termin appel e scytale. On enroulait en h lice une bande de cuir autour de
la scytale avant d'y inscrire un message. Une fois d roul , le message tait
envoy au destinataire qui poss dait un b ton identique, n cessaire au
d chiffrement.
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
La technique des H breux: partir du Ve si cle av. J.-C., l'une des
premi res techniques de chiffrement est utilis e dans les textes religieux
par les H breux qui connaissent plusieurs proc d s.
Le plus connu appel Atbash est une m thode de substitution
alphab tique invers e. Elle consiste remplacer chaque lettre du texte en
clair par une autre lettre de l'alphabet choisie de la mani re suivante : A
devient Z, B devient Y, etc.
" Nabuchodonosor: Aux alentours de -600, Nabuchodonosor, roi de
Babylone, employait une m thode originale : il crivait sur le cr ne ras de
ses esclaves, attendait que leurs cheveux aient repouss , et il les envoyait
ses g n raux. Il suffisait ensuite de raser nouveau le messager pour lire le
texte. Il s'agit toutefois de st ganographie proprement parler et non pas
Advertisement
de cryptographie : l'information est cach e et non pas cod e.
On remarque dans ce proc d une certaine fiabilit : en effet l'interception
du message par un tiers est tout de suite remarqu e.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
Les premiers vrais syst mes de cryptographie: Il faut attendre -200
pour voir appara tre les premiers vrais syst mes de cryptographie. Ce
sont essentiellement des chiffrements par substitution.
Il existe diff rents types de substitutions :
mono-alphab tique : remplace chaque lettre du message par une
autre lettre de l'alphabet
poly-alphab tique : utilise une suite de chiffres mono-alphab tiques (la
cl ) r utilis e p riodiquement
polygrammes : substitue un groupe de caract res dans le message par
un autre groupe de caract res
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
"
Le code de C sar: Le code de C sar est la m thode cryptographique, par
substitution mono-alphab tique, la plus ancienne (Ier si cle av. J.-C.).
Cette m thode est utilis e par l'arm e romaine et bien qu'elle soit
beaucoup moins robuste que la technique Atbash, la faible alphab tisation
de la population la rend suffisamment efficace.
" M thode de chiffrement Son syst me est simple, il consiste d caler les
lettres de l'alphabet d'un nombre n. Par exemple, si on remplace A par D
(n=3), on remplace B par E, C par F...
Le texte que nous souhaitons coder tant le suivant : d caler les lettres de
l'alphabet
Le texte cod est alors : ghfdohu ohv ohwwuhv gh o'doskdehw
"
"
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
Le code de C sar:
"
" Malheureusement, on comprendra que ce syst me est tr s peu s r,
puisqu'il n'y a que 26 lettres dans l'alphabet donc seulement 25 fa ons de
chiffrer un message avec le code de C sar(on ne peut substituer une lettre
par elle-meme). Pourtant sa simplicit conduisit les officiers sudistes le
r employer durant la guerre de S cession. L'arm e russe en fit de m me
en 1915.
" Un syst me connu et pourtant Le code de C sar a t utilis sur des forums
internet sous le nom de ROT13 (rot-ation de 13 lettres ou A N...). Le
ROT13 n'a pas pour but de rendre du texte confidentiel, mais plut t
d'emp cher la lecture involontaire (d'une r ponse une devinette, ou de
l'intrigue d'un film, etc.). Son utilisation est simple : il suffit de re-chiffrer
un texte, cod en ROT13, une deuxi me fois pour obtenir le texte en clair.
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
"
"
Le chiffre de Vigen re est un syst me de chiffrement, labor par Blaise de
Vigen re (1523-1596), diplomate fran ais du XVIe si cle.
C'est un syst me de substitution poly-alphab tique ou de chiffrement
polyalphab tique. Cela signifie qu'il permet de remplacer une lettre par une
autre qui n'est pas toujours la m me, contrairement au chiffre de C sar ou
ROT13 qui se contentaient d'utiliser la m me lettre de substitution. C'est donc
un syst me relativement plus solide que ces deux syst mes.
Principe: Ce chiffrement introduit la notion de cl . Une cl se pr sente
g n ralement sous la forme d'un mot ou d'une phrase. Pour pouvoir chiffrer
notre texte, chaque caract re nous utilisons une lettre de la cl pour
effectuer la substitution. videmment, plus la cl sera longue et vari e et
mieux le texte sera chiffr . Il faut savoir qu'il y a eu une p riode o des
passages entiers d'Suvres litt raires taient utilis s pour chiffrer les plus
grands secrets. Les deux correspondants n'avaient plus qu' avoir en leurs
mains un exemplaire du m me livre pour s'assurer de la bonne compr hension
des messages.
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
" Table de Vigen re:
02/10/2014
LAABIDI Mounira
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
Le chiffre de Vigen re: Pour chaque lettre en clair, on s lectionne la
colonne correspondante et pour une lettre de la cl on s lectionne la ligne
ad quate, puis au croisement de la ligne et de la colonne on trouve la
lettre chiffr e. La lettre de la cl est prendre dans l'ordre dans laquelle
elle se pr sente et on r p te la cl en boucle autant que n cessaire.
cl : MUSIQUE
texte : j'adore ecouter la radio toute la journee
j'adore ecouter la radio toute la journee
M USIQU EMUSIQU EM USIQU EMUSI QU EMUSIQU
| |||
| || Colonne O, ligne I : on obtient la lettre W.
| | Colonne D, ligne S : on obtient la lettre V.
| Colonne A, ligne U : on obtient la lettre U.
Colonne J, ligne M : on obtient la lettre V.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
"
Le texte chiffr est alors :
V'UVWHY IOIMBUL PM LSLYI XAOLM BU NAOJVUY.
Si on veut d chiffrer ce texte, on regarde pour chaque lettre de la cl
r p t e la ligne correspondante, et on y cherche la lettre chiffr e. La
premi re lettre de la colonne que l'on trouve ainsi est la lettre d chiffr e.
V'UVWHY IOIMBUL PM LSLYI XAOLM BU NAOJVUY
M USIQU EMUSIQU EM USIQU EMUSI QU EMUSIQU
| |||
| || Ligne I, on cherche W: on trouve la colonne O.
| | Ligne S, on cherche V: on trouve la colonne D.
| Ligne U, on cherche U: on trouve la colonne A.
Ligne M, on cherche V: on trouve la colonne J.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
"
"
Enigma est une machine lectrom canique portable d'origine allemande,
faisant appel des rotors mont s sur cylindres pour le chiffrement et le
d chiffrement de l'information. Plus pr cis ment, Enigma est une famille
de machines, car il en a exist de nombreuses et subtiles variantes. Enigma
fut commercialis e en Europe et dans le reste du monde d s le d but des
ann es 1920. Elle fut aussi adapt e pour une utilisation par les services
militaires et diplomatiques de nombreuses nations.
Son utilisation la plus fameuse fut celle de l'Allemagne nazie et de ses
alli s, avant et pendant la Seconde Guerre mondiale.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Un peu dhistoire
" Bien qu'elle f t consid r e avant la Seconde Guerre mondiale comme s re
par ses utilisateurs, les cryptologues britanniques furent, plusieurs
reprises et sur de longues dur es, capables de d crypter les messages
prot g s par ces machines. Les informations obtenues gr ce cette source
leur donn rent un net avantage dans la poursuite de la guerre.
Enigma chiffre les informations en r alisant le passage d'un courant
lectrique travers une s rie de composants. Le courant est transmis en
pressant une lettre sur le clavier. Apr s sa travers e dans un r seau
complexe de fils, une lampe indique la lettre chiffr e.
"
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Les Crit res de s curit
"
"
Alice
Bob
Confidentialit (confidentiality): garantie que seules les personnes autoris es ont
acc s aux l ments consid r s.
Int grit des donn es (data integrity): garantie que les l ments consid r s sont
exacts et complets.
" Authentification (authentication): possibilit de v rifier l'identit d'une entit
(personne, ordinateur...), afin d'autoriser l'acc s de cette entit des ressources
(syst mes, r seaux, applications...).
" Non-r pudiation (non-repudiation): la possibilit de v rifier que l'envoyeur et le
destinataire sont bien les parties qui disent avoir respectivement envoy ou re u le
message.
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Les Crit res de s curit
" Autres aspects importants
Disponibilit (availability): garantie que ces l ments consid r s sont
accessibles au moment voulu par les personnes autoris es.
Anonymat (privacy): garantie que lidentit et/ou la localisation de lentit
reste(nt) confidentielle(s).
Un outil fondamental pour assurer la s curit est la cryptographie
"
La cryptographie et la cryptanalyse sont des outils importants pour assurer la
confidentialit d'une information (stock e ou transit e), son int grit (toute
modification est d tectable), et l'identification de son origine (l' metteur peut
tre identifi ).
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Types dattaques
e
v
Advertisement
i
s
s
a
P
e
v
i
t
c
A
Alice
Bob
Ecoute
Eve
Alice
Bob
Modification
Trudy
Alice
Bob
Fabrication
Trudy
Alice
Bob
Re-jeux
Trudy
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Primitives Cryptographiques
Primitives sans cl s
Primitives de
s curit
Primitives cl
sym trique
Primitives cl
publique
02/10/2014
Arbitrary length
hash functions
One-way permutations
S quences al atoires
Chiffrement cl
sym trique
Arbitrary length hash
functions (MACs)
Signatures
S quences Pseudo-
al atoires
Primitives didentification
Chiffrement cl publique
Signatures
Primitives didentification
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Stream ciphers
Block ciphers
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Chapitre 1: Introduction
Principe du chiffrement sym trique
chiffrement sym trique
Aussi nomm cryptage cl secr te, le cryptage sym trique utilise la
m me cl , tenue secr te, pour le chiffrement et le d chiffrement.
Le chiffrement seffectue en additionnant (fonction XOR) la cl au message
coup en blocs et en effectuant plusieurs permutations, tout en it rant
plusieurs fois.
Le cryptage sym trique utilise des canaux s curis s pour changer la
cl secr te (IPSec).
Algorithmes
DES (Data Encryption Standard), Triple-DES, AES (Advanced Encryption
Standard),
IDEA (Internationale Data Encryption Algorithm), Blowfish
Simples mettre en Suvre, lex cution peut tre tr s rapide
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Principe du chiffrement sym trique
Cl
01010000111
Transmission par canal s curis
Transmission par canal s curis
Cl
01010000111
Texte clair
Cryptage
Voici le
num ro
de ma
carte de
cr dit
111111,
Emetteur
Cryptanalyst
Internet
:<@;
`c k
k ج
&m
Texte crypt
D cryptage
Texte clair
Voici le
num ro
de ma
carte de
cr dit
111111,
R cepteur
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Chapitre 2: Cryptographie
Principe du chiffrement sym trique
Deux cat gories de chiffrement sym trique
Chiffrement par flux
Principe: Traite les l ments dentr e de fa on continue,
produisant la fois un l ment de sortie (crypt ).
La cl est aussi longue que le Stream de donn es.
Mode adapt pour la communication en temps r el: Pas besoin
dattendre larriv du block entier.
Impl ment en g n ral sur des supports hardware
02/10/2014
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par flux
"
"
Le texte en clair est combin avec un keystream (un flot de cl s de
chiffrement pseudo-al atoire), g n ralement en utilisant lop ration
exclusive-or (xor).
1 time pad:
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par flux
" Un synchronous stream cipher est un sch ma de chiffrement dans lequel le
keystream est g n r ind pendament du text en clair (plaintext) et du
texte chiffr (ciphertext).
s0
: tat initial (initial state)
f
: Next-state function
G : The function which produces the keystream zi
H : Output function.
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par flux
"
La plupart des sch mas de chiffrement flot propos s dans la litt rature
sont additifs
" Definition: Un binary additive stream cipher est un synchronous stream
cipher dans lequel le keystream, le texte en clair et le texte chiffr sont des
donn es binaires, et le r sultat de la fonction h est une fonction XOR.
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Chapitre 2: Cryptographie
Principe du chiffrement sym trique
Chiffrement par bloc
Principe: Le texte est divis en diff rents blocks de taille fixe. Un
block est trait la fois, produisant un block de donn es
crypt es.
le block doit tre enti rement disponible avant le traitement
La m me fonction et la m me cl sont utilis es pour crypter les
blocks successifs.
Impl mentation dune mani re logicielle en g n rale.
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par bloc
"
"
"
"
Le chiffrement par bloc (en anglais block cipher) est une m thode de
chiffrements sym trique qui d coupe le texte chiffrer en blocs de taille
g n ralement fixe.
La taille de bloc est comprise entre 32 et 512 bits
Dans le milieu des ann es 1990 le standard tait de 64 bits
Depuis 2000 le standard est de 128 bits
Les blocs sont ensuite chiffr s les uns apr s les autres.
Il est possible de transformer un chiffrement de bloc en un chiffrement par
flot en utilisant un mode d'op ration
ECB (chaque bloc chiffr ind pendamment des autres)
CFB (on cha ne le chiffrement en effectuant un XOR entre les r sultats
successifs).
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par bloc
Electronic Code Book mode (ECB):
+ : implementation simple
Advertisement
- : un attaquant peut ais ment remplacer
un block
x1
eK
y1
x2
x3
eK
y2
eK
y3
Cipher FeedBack mode (CFB):
IV
eK
x1
y1
eK
x2
y2
...
IV: Initial Vector
IV: Initial Vector
" But: chaque message cod devient unique
" But: chaque message cod devient unique
" G n ration: timestamp ou nombre al atoire (random number)
" G n ration: timestamp ou nombre al atoire (random number)
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Chapitre 2: Cryptographie
Chiffrement par bloc
Cipher Block Chaining mode (CBC):
x1
x2
IV= y0
...
eK
y1
eK
y2
Output FeedBack mode (OFB):
IV= z0
eK
x1
z1
y1
eK
z2
...
x2
y2
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Chapitre 2: Cryptographie
Probl me de distribution de la cl
" Pour N utilisateurs, il faut cl s. Soit alors
Utilisateurs
100
1000
Cl s
5,000
500,000
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(1)2NN-
Chapitre 2: Cryptographie
Diffie-Hellman: Principe
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Chapitre 2: Cryptographie
Diffie-Hellman: Exemple
"
"
"
"
"
"
"
Alice et Bob choisissent un nombre premier p=23 et une base g=3
Alice choisit un nombre secret a=6
Elle envoie Bob la valeur ga = 36 [23] = 16
Bob choisit son tour un nombre secret b=15
Bob envoie Alice la valeur gb = 315 [23] = 12
Alice calcule la cl secr te : (gb )a = 126 [23] = 9
Bob obtient la m me cl qu'Alice : (ga )b = 1615 [23] = 9
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Chapitre 2: Cryptographie
Histoire du DES
Jusquaux ann es 1970, seuls les militaires poss daient des algorithmes
cl secr te fiables.
Devant l' mergence de besoins civils, le NBS (National Bureau of Standards)
lan a le 15 mai 1973 un appel d'offres dans le Federal Register (l' quivalent
du Journal Officiel am ricain) pour la cr ation d'un syst me cryptographique
dont :
l'algorithme repose sur une cl relativement petite, qui sert la fois au
chiffrement et au d chiffrement ;
l'algorithme doit tre facile impl menter, en logiciel et en mat riel, et doit tre
tr s rapide ;
le chiffrement doit avoir un haut niveau de s ret , uniquement li la cl , et
non la confidentialit de l'algorithme .
Les efforts conjoints d'IBM, qui propose Lucifer fin 1974, et de la NSA (National
Security Agency) conduisent l' laboration du DES (Data Encryption Standard) en
1975, l'algorithme de chiffrement le plus utilis au monde durant le dernier quart du
XXi me si cle.
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Chapitre 2: Cryptographie
Histoire du DES
DES (Data Encryption Standard) IBM 1977
Lalgorithme de cryptage (Block cipher) cl s sym triques le plus utilis .
Crypte des blocks de 64 bits en utilisant des cl s relativement courtes
(taille effective 56-bit).
Produit de transpositions et de substitutions.
Impl mentation facile en mat riel.
Boites transposition P-Box
Boites de substitution S-Box
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Chapitre 2: Cryptographie
Data Encryption Standard (DES)
Cest LE sch ma de chiffrement sym trique par bloc
"
" Developp dans les ann es 70 par IBM, standard ANSI en 1981 (ANSI
X3.92)
"
Largement utilis dans les transactions bancaires
" Nest plus consid r comme suffisament robuste
"
Principe:
Plaintext: 64 bits
Key: 56 bits
DES
Ciphertext: 64 bits
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Chapitre 2: Cryptographie
Histoire du DES
n
Les tapes des cette laboration sont rest s secrets, (la conception
des S Boxes).
n
Les S Boxes sont des tables qui d finissent des permutation.
n
Le message est d coup en blocs de 64 bits.
n
Initialisation : permutation de tous les bits formant ce bloc.
n On le coupe en deux parties : L0 et R0.
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Chapitre 2: Cryptographie
Principe du DES
Les grandes lignes de l'algorithme sont :
Phase 1 : Pr paration - Diversification de la cl
Le texte est d coup en blocs de 64 bits. On diversifie aussi la cl K, c'est-
-dire qu'on fabrique partir de K, 16 sous-cl s K1,...,K16 48 bits. Les Ki
sont compos s de 48 bits de K, pris dans un certain ordre
Phase 2 : Permutation initiale
Pour chaque bloc de 64 bits x du texte, on calcule une permutation finie
y=P(x). y est repr sent sous la forme y=G0D0, G0 tant les 32 bits gauche
de y, D0 les 32 bits droite.
Phase 3 : It ration
On applique 16 it ration d'une m me fonction. A partir de Gi-1Di-1 (pour i
de 1 16), on calcule GiDi en posant :
Gi=Di-1.
Di-1=Gi-1 XOR f(Di-1,Ki).
Phase 4 : Permutation finale.
On applique G16 D16 l'inverse de la permutation initiale. Z=P-1(G16D16) est
le bloc de 64 bits chiffr partir de x.
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Chapitre 2: Cryptographie
Histoire du DES
48 bits
2
1
3
4
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Chapitre 2: Cryptographie
DES ( tape 1):Permutation initiale
Permutation initiale Permutation finale
Le bit num ro 1 deviendra la position 58
Impl mentation simple en mat riel
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