Concepts cryptographique de base La cryptologie est définie comme l’art et la science de l’écriture secrète. La possibilité d’appliquer la cryptologie pour assurer la sécurité des communications est évidente. La cryptologie regroupe : la cryptographie: technique de communication secrète de l’information, science relative à la sécurité des messages; la cryptanalyse : analyse des systèmes cryptographiques afin de trouver des faiblesses. Nous allons voir dans la suite les fonctions cryptographiques, qui sont utilisées pour assurer la sécurité d’un système, et les modèles de cryptanalyse possibles par les attaquants. La cryptanalyse essaie de casser les systèmes existants, et recherche constamment sur de nouveaux moyens pour attaquer les systèmes. La cryptanalyse contribue indirectement à la conception de nouveaux systèmes encore plus performants.
Fonctions cryptographiques et terminologie Nous présentons ci-dessous quelques définitions liées à la cryptographique.
Fonctions cryptographiques et terminologie Nous présentons ci-dessous quelques définitions liées à la cryptographie. _ Espace de texte en clair ou message M, est un sous-ensemble de l’ensemble des chaînes binaires {0,1}*. Par exemple chaque lettre de l’alphabet français peut être assignée à un mot de cinq bits (codage binaire). _ Espace de texte chiffré (ou cryptogramme) C, est également un sous-ensemble de {0,1}*. _ Espace des clés K est aussi un sous-ensemble de {0,1}*. Souvent K = {0,1}k où k est un paramètre de sécurité fixe représentant la clé. _ Fonction (ou algorithme) de chiffrement E, permet de calculer C avec différentes fonctions E, C=Ek (M). _ Fonction (ou algorithme) de déchiffrement D, permet de retrouver le message en clair à partir du cryptogramme M = Dk(C). _ Un crypto-système est un procédé pour transformer un texte clair en un texte chiffré et inversement, il se compose de tous ce qui précède, c.à.d. (M, C, K, E, D).
Chiffrement symétrique
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Chiffrement/déchiffrement symétrique avec une clé secrète
Cryptographie à clé publique et ses composantes
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Chiffrement à clé publique et déchiffrement à clé privée
Il est important de noter qu’il ne suffit pas que la clé de chiffrement eB soit disponible au public, il faut en plus qu’elle soit authentifiée (garantie) par un organisme reconnu. Ceci est assuré par l’utilisation des certificats.
Chiffrement mixte
Avec le chiffrement à clé publique, le problème de la gestion et d’échange des clés symétriques d’une façon sécurisée est résolu facilement. Alice génère une clé symétrique aléatoire, elle le chiffre avec la clé publique de Bob et l’envoie à Bob. Même si ce message est intercepté, il ne peut pas être lu, car aucune personne à part Bob ne possède pas la bonne
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clé privée pour déchiffrer ce message. Bob déchiffre la clé symétrique avec sa clé privée. Maintenant les deux entités ont convenu sur une même clé secrète et peuvent commencer l’échange des messages en toute sécurité en utilisant le chiffrement symétrique. Le chiffrement asymétrique est au moins 100 fois plus lent que le chiffrement symétrique et il nécessite des clés plus longues (taille courante de l’ordre de 1024 bits). Il est principalement utilisé pour chiffrer des messages courts, comme par exemple la clé secrète d’un algorithme de chiffrement symétrique.
Par ailleurs, la mise en oeuvre du chiffrement asymétrique permet également de réaliser la signature numérique de document. Par exemple, Alice produit un document électronique et souhaite-le signer numériquement pour le protéger d’être modifié et prouver son authenticité. Pour cela, Alice calcule le condensât du document et le chiffre par sa clé privée dA. Ensuite toute personne ayant accès à la clé publique d’Alice eA peut ainsi vérifier la signature : en déchiffrant avec eA le condensât, en calculant le condensât du document reçu, et en comparant les deux valeurs obtenues. Si les valeurs sont identiques, la signature est validée, c.à.d. il est prouvé que le document n’a pas été modifié depuis qu’il a été signé, et c’est Alice qui l’a signé.
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Certificats numériques Pour qu’Alice puisse vérifier que la clé publique eB, qu’elle a obtenue, appartient vraiment à Bob, on doit utiliser une infrastructure à clé publique PKI (Public Key Infrastructure) et plus précisément le certificat numérique. Ce dernier permet d’associer une clé publique à une entité (une personne, une machine, ...) afin d’en assurer la validité. Le certificat est en quelque sorte la carte d’identité de la clé publique, délivré par un organisme appelé autorité de certification (souvent notée CA pour Certification Authority). Le certificat est un document signé par une autorité de confiance et contenant des informations d’identification de l’entité (comme son non, son adresse e-mail, l’employeur, etc.) groupées avec la clé publique de cette entité. Ce certificat est délivré et signé numériquement par un tiers de confiance (TTP) indépendant appelé l’autorité de certification (CA). Mais ceci suppose que le CA a déjà vérifié (souvent physiquement) l’identité de l’entité en question. Rappelons que l’entité peut être une personne ou une organisation. Un certificat est essentiellement un véhicule pour le transport de clés publiques d’une façon vérifiable comme les certificats standard X.509 qui contient aussi le nom de l’émetteur du certificat (comme Verisign ou Thawte), des conditions de validité et d’autres attributs additionnels. Donc les certificats sont utilisés pour éviter les problèmes d’usurpation d'identité. Il y a des certificats personnels, délivrés à des personnes et souvent appelés identifiants numériques et d’autres délivrés à des organisations, implémentés dans le serveur de l’organisation. Le certificat doit être installé dans l’ordinateur ou dans un équipement de communication.
Algorithmes de chiffrement et de signature asymétriques Ces services nécessitent l’utilisation d’algorithmes asymétriques : de chiffrement et de génération/vérification de la signature numérique.
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Les principaux algorithmes de chiffrement asymétriques sont le RSA (Rivest Shamir Adleman), El Gamal, et l’ECC (Elleptic Curve Cryptography). Le RSA est l’algorithme de chiffrement asymétrique le plus connu et le plus déployé parmi les algorithmes asymétriques. La robustesse du RSA est basée sur la difficulté pratique de factoriser un grand nombre entier n (qui est le produit de deux grands nombres premiers p et q) dans un temps raisonnable. Il utilise généralement des clés de 1024 bits.
le RSA. Ce dernier algorithme est adapté pour
Les principaux algorithmes asymétriques utilisés pour la génération et la vérification d’une signature numérique sont le DSA (Digital Signature Algorithm), l’ECDSA (Elleptic Curve les usages DSA) et (chiffrement/déchiffrement, génération de la signature, échange des clés). Dans les algorithmes DSA et ECDSA, un algorithme de chiffrement en plus sera nécessaire si on veut sécuriser les messages. Nous présentons le schéma de principe d’un crypto-système à clé publique qui assure la confidentialité et l’authenticité des messages (signer puis chiffrer).
tous
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Crypto système à clé publique assurant la confidentialité et l’authenticité des Messages
Dans cette figure, Alice veut envoyer un message signé et chiffré à Bob. Alice utilise sa clé privée dA pour signer le message, et la clé publique de Bob eB pour chiffrer le message signé. Lorsque Bob reçoit le message, il le déchiffre avec son clé privée dB et vérifie la signature d’Alice par la clé publique eA d’Alice. Dans le paragraphe suivant nous présentons le processus de génération et de la vérification de la signature effectué par Alice et Bob.
Signatures numériques
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