Sécurité Informatique
Chapitre 3 : Cryptographie
1. Introduction générale :
La cryptologie est l’étude des techniques qui permettent de protéger l’information en terme de
confidentialité, l’authenticité et l’intégrité.
Cette discipline comprend :
la cryptographie, qui porte sur la conception de techniques de protection.
La cryptanalyse qui consiste a analyser la sécurité de ces techniques, soit en apportant une preuve
de sécurité, soit en démontrant une faiblesse (ex : retrouver le texte claire ou la clef).
2. Vocabulaire de base :
Figure 1 : Protocole de chiffrement
Chiffrement : Le chiffrement consiste à transformer une donnée (texte, message, image, ...) afin de la
rendre incompréhensible par une personne autre que celui qui a créé le message et celui qui en est le
destinataire.
Déchiffrement : La fonction permettant de retrouver le texte clair à partir du texte chiffré.
Texte chiffré : Appelé également cryptogramme, le texte chiffré est le résultat de l’application d’un
chiffrement à un texte clair.
Clef : Il s’agit du paramètre impliqué pour des opérations de chiffrement et/ou déchiffrement.
Dans le cas d’un algorithme symétrique, la clef est identique lors des deux opérations.
Dans le cas d’algorithmes asymétriques, elle diffère pour les deux opérations.
RQ :
L’algorithme de chiffrement est en réalité un triplet d’algorithmes :
o Un Algorithme (fonction) générant les clés K.
o Un Algorithme (fonction) E pour chiffrer le message M.
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o Un Algorithme (fonction) D pour déchiffrer le message C.
On parle de "décryptage" pour désigner l’action permettant de retrouver le texte clair sans
connaître la clef de déchiffrement.
3. Les principaux types d’algorithmes de la cryptographie:
3.1. Crypto-système à base d’une clef symétrique :
Caractéristiques :
Les clefs sont identiques : KE = KD = K.
La clef doit rester secrète.
Les algorithmes les plus répandus sont le DES, AES, 3DES, ...
Au niveau de la génération des clefs, elle est choisie aléatoirement dans l’espace des
clefs.
Ces algorithmes sont basés sur des opérations de transposition et de substitution des
bits du texte clair en fonction de la clef.
La taille des clefs est souvent de l’ordre de 128 bits. Le DES en utilise 56, mais l’AES
peut aller jusque 256.
L’avantage principal de ce mode de chiffrement est sa rapidité.
L’inconvénient principal réside dans la distribution des clefs.
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3.2. Crypto-système à base d’une clef asymétrique :
Le principe de ce type de chiffrement ne repose pas sur l’utilisation d’une clef secrète unique, mais
une paire de clefs vérifiant une relation mathématique.
Tout le monde, y compris les adversaires peuvent connaître la valeur de la clef publique. Cependant, la
clef privée correspondante doit être gardée confidentiellement par son porteur
Caractéristiques :
Une clef publique PKey (distribuée a tout le monde).
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Une clef privée secrète SKey (une seule entité qui possède cette clef) :
o Pour Lire le message envoyer par l’émetteur (dans le cas de la confidentialité).
o Pour Ecrire « chiffrer/envoyer » la signature.
Propriété : La connaissance de PKey ne permet pas de déduire SKey.
L’algorithme de cryptographie asymétrique le plus connu est le RSA.
La taille des clés s’étend de 512 bits à 2048 bits en standard.
L’inconvénient principale : le chiffrement asymétrique est environ 1000 fois plus lent que le
chiffrement symétrique.
L’avantage principale : La distribution des clefs est très facile, car l’échange de clefs
secrètes n’est plus nécessaire.
Chaque utilisateur conserve sa clef secrète sans jamais la divulguer ==> Seule la clé publique
devra être distribuée.
3.3. Fonction de hachage :
Les fonctions cryptographiques de hachage sont des primitives qui ont pour objectifs de calculer une
empreinte cryptographique à partir de données pouvant être de taille arbitraire. Cette empreinte a
une taille fixe selon la fonction de hachage utilisé.
Deux caractéristiques (théoriques) importantes sont les suivantes :
Ce sont des fonctions unidirectionnelles :
o A partir de H(M) il est impossible de retrouver M.
Ce sont des fonctions sans collisions :
o
Il est impossible de trouver M’≠ M tel que H(M′) = H(M).
Attention !!! La fonction de hachage ne prend pas une clef cryptographique en paramètre.
3.4. Signature numérique :
La cryptographie à clef publique (asymétrique) rend possible le concept de signature numérique si on
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inverse le processus :
Quelqu’un peut signer un message en utilisant sa clef privée, tandis que tout le monde peut
vérifier la signature au moyen de clef publique.
L’objectif de la signature numérique est l’assurance de non-répudiation
4. Comment assurer les objectifs principaux de la sécurité ?
4.1. La confidentialité :
Elle est assurée par le chiffrement du message.
i.
Dans le cas de systèmes à clés symétriques, la même clé est utilisée pour E Key(M) et
DKey(C). Ce type de chiffrement nécessite un échange préalable de la clé K entre les entités
A et B.
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ii.
Comme dit précédemment, à l’aide d’un crypto-système asymétrique. Chaque entité
possède sa propre paire de clés.
On aura donc la paire (PKA, SKA) pour l’entité A. Et la paire (PKB, SKB) pour l’entité B.
4.2. L’intégrité :
Il faut ici vérifier si le message n’a pas subi de modification durant la communication. C’est ici
qu’interviennent les fonctions de hachage.
4.3. L’authenticité
Elle a lieu à plusieurs niveaux.
4.3.1. Au niveau des communiquant :
Un système d’authentification peut utiliser un protocole de type challenge/réponse, où le
vérificateur (celui qui va vérifier l’identité de l’autre entité) envoie un challenge (défi) au
prouveur, qui doit à son tour fournir une réponse correcte pour être authentifié.
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Le chalenge est en pratique une valeur aléatoire choisie uniformément (avec un
probabilité identique) dans un grand ensemble et utilisée une et une seule fois (afin
d’éviter une attaque dites par rejeu ).
La réponse à ce challenge est généralement produite d’un algorithme de chiffrement
symétrique /hachage. Seule la personne qui connaît la clef est en mesure de produire une
réponse valide.
4.3.2. Au niveau de message « code d’authentification de message MAC» :
Les codes d’authentification de message (MAC) sont des primitives cryptographiques
construites à partir d’une fonction de hachage, permettant d’assurer l’intégrité et
l’authenticité des données.
La grande différence est que ce bloc authentificateur ne se base plus uniquement sur le
message, mais également sur une clé secrète.
Objectif
:
l’intégrité
+
l’authentification
(contre
le
vol
d’une
session)
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