Notions de base de la cryptologie

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Notions de base de la cryptologie

Introduction la cryptologie

La cryptologie comprend un ensemble de techniques qui assure la confidentialit des donn es.

La base de la cryptologie est constitu e dalgorithmes de chiffrement, appel s galement m thodes cryptographique. Ces algorithmes ont pour r le de rendre incompr hensible un message pour toutes les personnes autres que son destinataire.

Les algorithmes de chiffrement sont de deux types :

  • Sym trique, cl secr te.
  • Asym trique, cl publique.

Les algorithmes cl secr te

![](data:image/png;base64...)

Description

Le principe dutilisation dune m thode de chiffrement (algorithme) est tr s simple :

Un message en clair est chiffr (crypt ) en utilisant une m thode cryptographique avant d tre transmis au correspondant. Le chiffrement (cryptage) est r alis par un logiciel ou par du mat riel. Le message crypt peut tre intercept par un tiers sans danger, il est incompr hensible.

Lalgorithme na pas besoin d tre secret. Toute la s curit repose sur le maintien secret dune cl qui constitue l l ment variable dans le processus de chiffrement.

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Un algorithme sym trique ou cl secr te nutilise quune seule cl qui ne doit tre connue que des deux correspondants. Elle sert aussi bien au chiffrement quau d chiffrement.

Les modes dutilisation des m thodes blocs

Les m thodes cl priv e se divisent en deux types :

  • Les m thodes codant un flux de bits (Rc4 ou Arcfour&)
  • Les m thodes de codage de blocs (DES, AES, Blowfish, IDEA&)

Dans les m thodes de codage de blocs, le message clair est divis en blocs uniformes de bits, par exemple 64 bits, le message crypt est constitu galement de blocs de m me taille. Il existe plusieurs modes dutilisation des m thodes blocs :

ECB

Dans la m thode ECB (Electronic Code Block), chaque bloc est toujours cod avec la m me cl . Par cons quent, deux blocs identiques seront cod s de la m me mani re. Cette m thode, la moins s re, est utilis e pour chiffrer un fichier en acc s al atoire.

CBC

Dans la m thode CBC (Cipher Bloc Chaining), le texte en clair est combin par un ou exclusif avec le bloc chiffr pr c dent avant d tre chiffr . Pour le premier bloc on utilise un bloc dit vecteur dinitialisation ou IV (Initial Vector), choisi al atoirement et qui est inscrit en clair dans le message crypt . Cette m thode est sans doute la plus s re, mais une erreur de transmission interdit le d chiffrement du reste du message. Cest souvent la m thode par d faut.

CFB

Dans la m thode CFB (Cipher Feed Back), la cl change chaque bloc. Elle permet un cryptage identique aux m thodes codage de flux de bits.

OFB

La m thode OFB (Output FeedBack) est similaire la m thode CFB, mais le chiffrement et le d chiffrement sont identiques : on nutilise pas une m thode pour crypter et une autre pour d crypter.

Lutilisation de graine

Une graine (salt) est un nombre al atoire qui intervient, en plus dun mot de passe, pour g n rer la cl . Si le mot de passe correspond un mot du dictionnaire et donc ne correspond pas une suite al atoire de lettre, une graine doit tre utilis e. En effet, si on d rive m caniquement la cl du mot de passe, le m me mot de passe entraine alors la m me cl . Bien s re, pour pouvoir d chiffrer, la graine est ajout e en clair en t te du message chiffr .

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Le codage Base64

La m thode Base64 nest pas priori une m thode cryptologique, en effet elle nutilise pas de cl . Son objectif est de transformer un message binaire en ASCII et inversement. Son message est par exemple indispensable lorsquon transmet un courrier lectronique qui contient du binaire.

Comme un message chiffr est souvent constitu dune suite de bits quelconque, il est souvent n cessaire de le coder ensuite en utilisant Base64 pour quil puisse tre manipul comme un texte : imprim dans un journal, affich dans une page web, transmis par e-mail&

La taille des cl s

Les algorithmes cl secr tes utilisant des cl s plus ou moins longues. Un pirate a sa disposition une m thode simple pour trouver le message en clair : cest dessayer toutes les cl s possibles. Cette m thode, appel e lattaque exhaustive , est dautant plus efficace que les cl s sont courtes.

Les experts consid rent quun algorithme cl secr te doit utiliser des cl s de plus de 100 bits (128 bits par exemple) pour assurer une s curit parfaite.

Les fonctions de hachage

![](data:image/png;base64...)

Description

Les fonctions de hachage (ou g n rateurs dempruntes ou hash functions ) ont un r le similaire celui des calculs de CRC. Elles permettent de cr er lemprunte num rique dun message. Cette emprunte d pend math matiquement du message, et si lon modifie un tant soit le message, lemprunte associ e est compl tement diff rente. Par cons quent les fonctions de hachages permettent de v rifier quun message na pas t alt r . MD5 et SHA sont les deux principaux algorithmes de hachage.

Utilisation : m moriser un mot de passe

Lauthentification par mot de passe

Sur le syst me Linux, un utilisateur doit sauthentifier pour d marrer une session. Pour ce faire, il fournit lapplication login son mot de passe. Lapplication login v rifie lexactitude du mot de passe en le cherchant dans le fichier /etc/shadow.

Le fichier /etc/shadow ne contient pas les mots de passe en clair, mais crypt s. Par d faut cest la m thode DES qui est utilis e. Pour viter que deux utilisateurs ayant le m me mot de passe aient le m me mot de passe crypt , une graine (salt), compos e de caract res al atoire est ajout e en clair devant le mot de passe crypt dans le fichier. Ainsi la commande login peut recalculer le mot de passe crypt dans le fichier et le mot de passe donn par lutilisateur. Elle compare, le r sultat au mot de passe pr sent dans le fichier. Si les valeurs sont identiques, lutilisateur est authentifi .

Lutilisation de m thodes de hachage

Publicité

Lutilisation dun algorithme de chiffrement traditionnel pour m moriser les mots de passe pr sente un inconv nient. Si lalgorithme nest pas suffisamment fort, il est ventuellement possible de d chiffrer le crypt et de d duire le mot de passe.

Si par contre on utilise une m thode de hachage, ce nest plus possible. Les m thodes de hachage sont sens unique : elles ne sont pas d chiffrables. Gr ce elles, on ne peut que crypter, un m me message clair donnant toujours le m me message crypt , le d chiffrement nest pas possible.

Les algorithmes cl publique

![](data:image/png;base64...)

Description

Un algorithme asym trique, dit galement cl publique, utilise deux cl s, une cl publique et une cl secr te. Ces deux cl s sont g n r es ensemble par un logiciel et elles d pendent math matiquement lune de lautre. La cl publique peut tre publi e sans risque, mais la cl secr te doit tre conserv e secr te par son propri taire. La cl publique sert habituellement crypter un message et la cl secr te le d crypter, mais linverse est possible.

Les avantages des m thodes cl publique

La cryptographie cl publique offre plusieurs avantages :

  • Elle diminue le nombre de cl s n cessaire la communication entre un nombre important de personne.
  • Elle permet la signature dun document num rique
  • Elle permet lauthentification mutuelle de deux correspondants.

Exemple dauthentification mutuelle :

Pierre veut envoyer un message Cathy, mais il d sire que le message reste secret et que seule Cathy puisse le lire et que Cathy soit s re de son origine.

1. Pierre chiffre son message avec sa cl secr te

2. Pierre surchiffre le r sultat avec la cl publique de Cathy

3. Pierre transmet le message Cathy

4. Cathy utilise sa cl priv e pour d chiffrer le message

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5. Cathy utilise la cl publique de Pierre pour d chiffrer le r sultat pr c dent. Elle obtient le message en clair qui ne peut pr venir que de Pierre et elle seule a pu le d chiffrer.

Panorama des m thodes cl publique

  • Diffie-Hellman.
  • RSA (Ronald Rivest, Adi Shamir et Leonard Adlemen)
  • DSA ou DSS (Digital Signature Algorithme ou Digital Signature Standard) est un standard am ricain du NIST (National Institute of Standards and Technologies).

La taille des cl s

Comme dans le cas des m thodes sym triques, plus la taille des cl s est grande et meilleur est la s curit .

La taille minimale des cl s utiliser d pend de lalgorithme consid r . Par exemple pour prot ger des informations gr ce la m thode RSA, il faut utiliser des cl s dau moins 1024 bits.

La signature num rique

![](data:image/png;base64...)

Introduction

Les algorithmes cl asym triques, ou cl publique, offrent la possibilit deffectuer des signatures lectroniques. On les appelle aussi signature num rique.

Une signature num rique a pour objectif didentifier lauteur dun document et den pr venir toute falsification.

Le principe

Pierre cr e un contrat par exemple, et il calcule une empreinte (via les algorithmes MD5 ou SHA) partir de ce document. Il utilise ensuite sa cl priv e pour chiffrer cette donn e. Il associe ensuite le r sultat au document.

Chacun peut recalculer la somme de contr le du document et v rifier avec la cl publique de Pierre que le document est authentique et que Pierre en est lauteur.

Notions de base de la cryptologie

Cryptology and Cryptography · notes

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Notions de base de la cryptologie

Introduction la cryptologie

La cryptologie comprend un ensemble de techniques qui assure la confidentialit des donn es.

La base de la cryptologie est constitu e dalgorithmes de chiffrement, appel s galement m thodes cryptographique. Ces algorithmes ont pour r le de rendre incompr hensible un message pour toutes les personnes autres que son destinataire.

Les algorithmes de chiffrement sont de deux types :

  • Sym trique, cl secr te.
  • Asym trique, cl publique.

Les algorithmes cl secr te

![](data:image/png;base64...)

Description

Le principe dutilisation dune m thode de chiffrement (algorithme) est tr s simple :

Un message en clair est chiffr (crypt ) en utilisant une m thode cryptographique avant d tre transmis au correspondant. Le chiffrement (cryptage) est r alis par un logiciel ou par du mat riel. Le message crypt peut tre intercept par un tiers sans danger, il est incompr hensible.

Lalgorithme na pas besoin d tre secret. Toute la s curit repose sur le maintien secret dune cl qui constitue l l ment variable dans le processus de chiffrement.

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Un algorithme sym trique ou cl secr te nutilise quune seule cl qui ne doit tre connue que des deux correspondants. Elle sert aussi bien au chiffrement quau d chiffrement.

Les modes dutilisation des m thodes blocs

Les m thodes cl priv e se divisent en deux types :

  • Les m thodes codant un flux de bits (Rc4 ou Arcfour&)
  • Les m thodes de codage de blocs (DES, AES, Blowfish, IDEA&)

Dans les m thodes de codage de blocs, le message clair est divis en blocs uniformes de bits, par exemple 64 bits, le message crypt est constitu galement de blocs de m me taille. Il existe plusieurs modes dutilisation des m thodes blocs :

ECB

Dans la m thode ECB (Electronic Code Block), chaque bloc est toujours cod avec la m me cl . Par cons quent, deux blocs identiques seront cod s de la m me mani re. Cette m thode, la moins s re, est utilis e pour chiffrer un fichier en acc s al atoire.

CBC

Dans la m thode CBC (Cipher Bloc Chaining), le texte en clair est combin par un ou exclusif avec le bloc chiffr pr c dent avant d tre chiffr . Pour le premier bloc on utilise un bloc dit vecteur dinitialisation ou IV (Initial Vector), choisi al atoirement et qui est inscrit en clair dans le message crypt . Cette m thode est sans doute la plus s re, mais une erreur de transmission interdit le d chiffrement du reste du message. Cest souvent la m thode par d faut.

CFB

Dans la m thode CFB (Cipher Feed Back), la cl change chaque bloc. Elle permet un cryptage identique aux m thodes codage de flux de bits.

OFB

La m thode OFB (Output FeedBack) est similaire la m thode CFB, mais le chiffrement et le d chiffrement sont identiques : on nutilise pas une m thode pour crypter et une autre pour d crypter.

Lutilisation de graine

Une graine (salt) est un nombre al atoire qui intervient, en plus dun mot de passe, pour g n rer la cl . Si le mot de passe correspond un mot du dictionnaire et donc ne correspond pas une suite al atoire de lettre, une graine doit tre utilis e. En effet, si on d rive m caniquement la cl du mot de passe, le m me mot de passe entraine alors la m me cl . Bien s re, pour pouvoir d chiffrer, la graine est ajout e en clair en t te du message chiffr .

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Le codage Base64

La m thode Base64 nest pas priori une m thode cryptologique, en effet elle nutilise pas de cl . Son objectif est de transformer un message binaire en ASCII et inversement. Son message est par exemple indispensable lorsquon transmet un courrier lectronique qui contient du binaire.

Comme un message chiffr est souvent constitu dune suite de bits quelconque, il est souvent n cessaire de le coder ensuite en utilisant Base64 pour quil puisse tre manipul comme un texte : imprim dans un journal, affich dans une page web, transmis par e-mail&

La taille des cl s

Les algorithmes cl secr tes utilisant des cl s plus ou moins longues. Un pirate a sa disposition une m thode simple pour trouver le message en clair : cest dessayer toutes les cl s possibles. Cette m thode, appel e lattaque exhaustive , est dautant plus efficace que les cl s sont courtes.

Les experts consid rent quun algorithme cl secr te doit utiliser des cl s de plus de 100 bits (128 bits par exemple) pour assurer une s curit parfaite.

Les fonctions de hachage

![](data:image/png;base64...)

Description

Les fonctions de hachage (ou g n rateurs dempruntes ou hash functions ) ont un r le similaire celui des calculs de CRC. Elles permettent de cr er lemprunte num rique dun message. Cette emprunte d pend math matiquement du message, et si lon modifie un tant soit le message, lemprunte associ e est compl tement diff rente. Par cons quent les fonctions de hachages permettent de v rifier quun message na pas t alt r . MD5 et SHA sont les deux principaux algorithmes de hachage.

Utilisation : m moriser un mot de passe

Lauthentification par mot de passe

Sur le syst me Linux, un utilisateur doit sauthentifier pour d marrer une session. Pour ce faire, il fournit lapplication login son mot de passe. Lapplication login v rifie lexactitude du mot de passe en le cherchant dans le fichier /etc/shadow.

Le fichier /etc/shadow ne contient pas les mots de passe en clair, mais crypt s. Par d faut cest la m thode DES qui est utilis e. Pour viter que deux utilisateurs ayant le m me mot de passe aient le m me mot de passe crypt , une graine (salt), compos e de caract res al atoire est ajout e en clair devant le mot de passe crypt dans le fichier. Ainsi la commande login peut recalculer le mot de passe crypt dans le fichier et le mot de passe donn par lutilisateur. Elle compare, le r sultat au mot de passe pr sent dans le fichier. Si les valeurs sont identiques, lutilisateur est authentifi .

Lutilisation de m thodes de hachage

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Lutilisation dun algorithme de chiffrement traditionnel pour m moriser les mots de passe pr sente un inconv nient. Si lalgorithme nest pas suffisamment fort, il est ventuellement possible de d chiffrer le crypt et de d duire le mot de passe.

Si par contre on utilise une m thode de hachage, ce nest plus possible. Les m thodes de hachage sont sens unique : elles ne sont pas d chiffrables. Gr ce elles, on ne peut que crypter, un m me message clair donnant toujours le m me message crypt , le d chiffrement nest pas possible.

Les algorithmes cl publique

![](data:image/png;base64...)

Description

Un algorithme asym trique, dit galement cl publique, utilise deux cl s, une cl publique et une cl secr te. Ces deux cl s sont g n r es ensemble par un logiciel et elles d pendent math matiquement lune de lautre. La cl publique peut tre publi e sans risque, mais la cl secr te doit tre conserv e secr te par son propri taire. La cl publique sert habituellement crypter un message et la cl secr te le d crypter, mais linverse est possible.

Les avantages des m thodes cl publique

La cryptographie cl publique offre plusieurs avantages :

  • Elle diminue le nombre de cl s n cessaire la communication entre un nombre important de personne.
  • Elle permet la signature dun document num rique
  • Elle permet lauthentification mutuelle de deux correspondants.

Exemple dauthentification mutuelle :

Pierre veut envoyer un message Cathy, mais il d sire que le message reste secret et que seule Cathy puisse le lire et que Cathy soit s re de son origine.

1. Pierre chiffre son message avec sa cl secr te

2. Pierre surchiffre le r sultat avec la cl publique de Cathy

3. Pierre transmet le message Cathy

4. Cathy utilise sa cl priv e pour d chiffrer le message

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5. Cathy utilise la cl publique de Pierre pour d chiffrer le r sultat pr c dent. Elle obtient le message en clair qui ne peut pr venir que de Pierre et elle seule a pu le d chiffrer.

Panorama des m thodes cl publique

  • Diffie-Hellman.
  • RSA (Ronald Rivest, Adi Shamir et Leonard Adlemen)
  • DSA ou DSS (Digital Signature Algorithme ou Digital Signature Standard) est un standard am ricain du NIST (National Institute of Standards and Technologies).

La taille des cl s

Comme dans le cas des m thodes sym triques, plus la taille des cl s est grande et meilleur est la s curit .

La taille minimale des cl s utiliser d pend de lalgorithme consid r . Par exemple pour prot ger des informations gr ce la m thode RSA, il faut utiliser des cl s dau moins 1024 bits.

La signature num rique

![](data:image/png;base64...)

Introduction

Les algorithmes cl asym triques, ou cl publique, offrent la possibilit deffectuer des signatures lectroniques. On les appelle aussi signature num rique.

Une signature num rique a pour objectif didentifier lauteur dun document et den pr venir toute falsification.

Le principe

Pierre cr e un contrat par exemple, et il calcule une empreinte (via les algorithmes MD5 ou SHA) partir de ce document. Il utilise ensuite sa cl priv e pour chiffrer cette donn e. Il associe ensuite le r sultat au document.

Chacun peut recalculer la somme de contr le du document et v rifier avec la cl publique de Pierre que le document est authentique et que Pierre en est lauteur.