Faculté des Sciences de Bizerte

Cours Sécurité Informatique

Chapitre 4: Algorithme de chiffrement

symétrique par bloc D.E.S

Présenté par :

Dr. Olfa DRIDI :

[email protected]

Plan

Introduction

2. Présentation de l’algorithme D.E.S

3. Principe de D.E.S

4. Particularités de D.E.S

5. Conclusion

19/11/2015

Introduction

Chiffrement par bloc

(cid:1) P est traité par blocs de

données (ex: 64 bits ou

128 bits)

(cid:1) Algorithmes : DES, AES,

IDEA, RC6, BLOWFISH,

…

Chiffrement par flot

(cid:1) P est traité bit par bit

(cid:1) Algorithmes :RC4,

Bluetooth E0/1, GSM

A5/1,

Introduction

(cid:1) Le D.E.S. (Data Encryption Standard) : c’est un Standard de

Chiffrement de données naît en 1975 suite à une requête d'I.B.M. en

le chiffrement

1960 pour

informatique.

son programme de recherche sur

(cid:1) Elle devait répondre à l’époque aux critères suivants :

(cid:1) avoir un haut niveau de sécurité lié à une clé de petite taille

servant au chiffrement et au déchiffrement,

(cid:1) ne pas dépendre de la confidentialité de l'algorithme,

(cid:1) être adaptable, économique, efficace et exportable.

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Présentation de D.E.S

(cid:1) Le Data Encryption Standard (D.E.S) est un algorithme de

chiffrement symétrique.

(cid:1) C’est un algorithme de cryptage à clé secrète. La clé sert donc à

la fois à crypter et à décrypter le message. Cette clé a une

longueur de 64 bits, c’est-à-dire 8 caractères, mais seulement

56 bits sont utilisés.

(cid:1) Il met en œuvre un processus agissant sur des blocs de données

de 64 bits (chiffrement par bloc) sous le contrôle d’une clé de

56 bits.

chiffrement

Algorithme D.E.S ––––chiffrement

Algorithme D.E.S

chiffrement

Algorithme D.E.S

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Principe de l’algorithme

(cid:1) Systèmes

cryptographiques produit:

combine plusieurs

transformations de sorte que la fonction de cryptage résultante

soit plus sûre que ses composantes.

(cid:1) C'est un algorithme à base de :

(cid:1) décalage ; « ou exclusif » ; transposition/recopie (appelé

expansion).

(cid:1) Algorithmes itératifs : une fonction de tour est itérée t fois

(cid:1) Génération de clés de tour (ou sous-clés) à partir de la clé

secrète K

(cid:1) Utilisation d’opérations

simples et efficaces

(+, XOR, *,

tableaux)

Principe de fonctionnement

(cid:1) Décomposition du texte en clair en bloc

(cid:1) le texte en clair est découpé en bloc de 64 bits qui seront chiffrés un par

un ;

(cid:1) Utilisation en différentes étapes, éventuellement répétées (en tout 19

étapes) :

(cid:1) la première étape transpose chaque blocs de 64 bits du texte en

clair avec la clé de 56 bits ;

(cid:1) 16 étapes intermédiaires ;

(cid:1) l'avant dernière étape intervertit les 32 bits de droite et de

gauche ;

(cid:1) la dernière étape transpose chaque blocs de 64 bits du texte avec

la clé de 56 bits (exactement à l'inverse de la première étape).

(cid:1) Les 16 étapes intermédiaires sont

différentes utilisations de la clé

identiques mais varient par

Principe de fonctionnement

Une étape intermédiaire

(cid:1) Elle consiste à couper le bloc de 64 bits en 2 blocs de 32 bits.

(cid:1) Le bloc de sortie de gauche sera une recopie du bloc de droite en entrée.

(cid:1) Le bloc de droite est utilisé pour calculer un nombre de 48 bits à l'aide de

règles de transposition et de recopie.

(cid:1) Ces

règle sont stockées dans des tables et leur construction reste

mystérieuse.

(cid:1) La clé de 56 bits est divisée en 2 blocs de 28 bits, sur ces blocs de 28 bits

un décalage circulaire est effectué vers la gauche d'un nombre de

position dépendant de l'itération.

(cid:1) Un « ou exclusif » est calculé entre le nombre de 48 bits et la clé de 56

bits.

(cid:1) Le résultat de ces « ou exclusifs » est découpé en blocs de 6 bits.

Principe de fonctionnement

(cid:1) Le message, au préalable converti en binaire,

est découpé en blocs Bi de 64 bits. La clé K,

elle, comporte 56 bits. Pour chaque bloc Bi,

on applique l'algorithme* suivant :

1. On effectue une permutation initiale des

bits du bloc Bi. On appelle alors G0 et D0 les

parties de 32 bits droite et gauche du bloc

obtenu.

2. On répète 16 fois la procédure suivante :

Gi = Di-1 Di = Gi-1 XOR f(Di-1 , Ki)

où Ki est un bloc de 48 bits de la clé K,

et f une fonction de chiffrement.

3. On recompose un bloc B'16 en "recollant"

D16 et G16 dans cet ordre.

4. On effectue la permutation inverse de la

permutation initiale 1).

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Permutation initiale

de chiffrement

Fonction ffff de chiffrement

Fonction

de chiffrement

Fonction

(cid:1) Elle est composée de trois fonctions:

(cid:1) Fonction d’expansion: elle prend en entrée un bloc de 32 bits (la

partie droite) pour en fournir en sortie un bloc de 48 bits.

(cid:1) Fonction de sélection: elle sélectionne 4 bits à partir d’une entrée de

6 bits. Les entrées de cette fonction sont extraites à partir d’un bloc de

X de 48 bits. Le bloc X est le résultat de l’addition modulo 2 des 48 bits

résultant de la fonction d’expansion avec une sous-clé ‘Ki’.

(cid:1) Fonction de permutation: la sortie de la fonction de sélection est

constituée de 8 blocs de 4 bits chacun. Ces derniers sont concaténés et

soumis à une permutation.

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Fonction F de DES

Fonction F du DES

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de chiffrement

Fonction ffff de chiffrement

Fonction

de chiffrement

Fonction

Exemple d’expansion

Génération des clés

(cid:1) La clé initiale ‘K’ est utilisée pour générer un ensemble de sous-clés

‘ki’.

(cid:1) Enlever

(cid:1) Le processus de génération des sous-clés est le suivant:

les autres

les bits de parité et ordonner

suivant une

permutation. Le résultat est décomposé en 2 parties G0 et D0. G0 étant

les bits les plus à gauche. D0 représente les 28 bits les plus à droite.

(cid:1) Pour chaque itération ‘i’(1≤ i ≤ 16), calculer les deux expressions

(Di-1) où Ri étant une rotation

suivantes: Gi = Ri

circulaire vers la gauche d’un ou de deux bits.

(Gi-1) et Di = Ri

(cid:1) Calculer la sous-clé Ki en appliquant une autre permutation.

Particularités de D.E.S

(cid:1) D.E.S se caractérise par une souplesse d’implémentation.

(cid:1) Pas de relation statistique entre le texte et son cryptage

(cid:1) Le chiffrement par D.E.S est très rapide.

(cid:1) En réduisant la taille de la clé, on diminue la sécurité et la robustesse

de l’algorithme.

(cid:1) La sécurité de l’algorithme est tributaire de la taille de la clé,

toutefois avec une clé de taille considérable (128 bits) garantissant un

haut niveau de sécurité, l’algorithme est relativement coûteux en

temps d’exécution.

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Particularité de D.E.S

Ces choix peuvent paraître arbitraires mais :

(cid:1) Toutes les briques sont très simples à coder et efficaces

en hardware

(cid:1) Les boîtes S apportent la non-linéarité

(cid:1) Expansion et permutation garantissent une diffusion

rapide

Problèmes de D.E.S

(cid:1) Taille de clé (recherche exhaustive en 256 est réaliste) → utilisation

du Triple-DES

(cid:1) Taille du bloc (attaques avec 232 messages)

(cid:1) Cryptanalyse linéaire et différentielle

Malgré tout, le DES est un algorithme très bien conçu : il a plutôt bien

résisté à 30 ans de cryptanalyse

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Double D.E.S

Triple D.E.S

A.E.SA.E.SA.E.SA.E.S

(cid:1) Nouveau standard américain (NIST, 2000), remplaçant du DES

(cid:1) Processus de sélection (1997-2000) :

(cid:1) 15 candidats initiaux

(cid:1) 5 retenus pour le second tour

(cid:1) Rijndael (Daemen-Rijmen, Belgique)

(cid:1) MARS (IBM, USA)

(cid:1) SERPENT (Biham-Knudsen-Anderson)

(cid:1) RC6 (RSA Labs)

(cid:1) Twofish (USA)

Structure générale

(cid:1) Taille de bloc de 128 bits

(cid:1) Tailles de clé de 128, 192 et 256 bits

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Fonction de tour

Nombre de tours

(cid:1) Pour AES-128 (clé de taille 128 bits)

t = 10 tours

(cid:1) Pour AES-192

t = 12 tours

(cid:1) Pour AES-256

t = 14 tours

Conclusion

(cid:1) D.E.S a été l’un des algorithmes à clé secrète les plus utilisés et est

resté seul standard jusqu’en 1999.

(cid:1) Aujourd'hui, le D.E.S. est fortement menacé par les puissances de

calcul des ordinateurs. Il n'est en effet pas impossible de balayer la

plupart des clés pour casser le code.

(cid:1) Un nouveau système, le A.E.S. (Advanced Encryption Standard) a été

proposé pour le remplacer.

Questions ?????

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Cours Sécurité Informatique : Algorithme de chiffrement symétrique par bloc D.E.S

Cours Sécurité Informatique : Algorithme de chiffrement symétrique par bloc D.E.S