Tutoriel de cryptographie

L'information joue un rôle crucial dans les opérations commerciales, gouvernementales et militaires, et son utilisation par des personnes mal intentionnées peut entraîner des pertes financières, voire pire. Pour sécuriser les communications, une organisation recourt à la cryptologie afin de chiffrer l'information, en la transformant en un format illisible par l'humain, puis en la reconvertissant en format original.

Dans cet article sur la cryptographie et la sécurité des réseaux, vous apprendrez comment fonctionne la cryptologie et comment empêcher que des informations ne tombent entre de mauvaises mains.

Qu'est-ce que la cryptographie?

La cryptographie est l'étude et l'application de techniques qui masquent le véritable sens de l'information en la transformant en formats non lisibles par l'homme, puis en la reconvertissant.

Prenons un exemple. Pour envoyer « J’AIME LES POMMES », vous remplacez chaque lettre par la troisième lettre suivante de l’alphabet, ce qui donne « K NQXG CRRNGU ». Pour le lire, le destinataire recule de trois lettres, comme indiqué ci-dessous.

Transformer l'information en une forme non lisible par l'homme s'appelle chiffrementet son inversion s'appelle DécryptageLe résultat chiffré est appelé un zéro.

Le déchiffrement utilise une clé secrète connue uniquement des destinataires légitimes. L'utilisation de cette clé garantit la sécurité des communications, même en cas d'interception du message chiffré par un attaquant, ce qui serait impossible sans elle.

Caractéristiques de la cryptographie

Un système cryptographique est évalué selon les caractéristiques suivantes.

Fonctionnalité	Ce que cela veut dire
Algorithme	La procédure mathématique publiée effectuant la transformation.
Confidentialité	Seuls les détenteurs de la clé peuvent lire les données protégées.
Integrity	Toute modification des données est détectable.
Adaptabilité	Le système s'adapte à différentes tailles de clés et à différents niveaux de menace.
Interopérabilité	Différents systèmes et fournisseurs échangent des données protégées.
Authentification	L'origine d'un message peut être prouvée.
Évolutivité	Les performances restent stables malgré l'augmentation des volumes de données.
Gestion des clés	Les clés sont générées, stockées, renouvelées et mises hors service en toute sécurité.

Applications de la cryptographie

Ces caractéristiques deviennent des services du quotidien sur lesquels les gens s'appuient sans même s'en rendre compte.

Application	Comment la cryptographie est utilisée
Cryptage TLS	Protège le trafic entre un navigateur et un site web.
Stockage de mot	Stocke les hachages salés au lieu des mots de passe lisibles.
Services bancaires en ligne	Sécurise les transactions et vérifie la banque.
crypto-monnaie	Signe les transactions et relie les blocs avec des hachages.
email Encrypted	Garantit la confidentialité du contenu des messages lors de leur transmission et de leur stockage.
Digisignatures réelles	Prouve la paternité du document et son intégrité.
Messagerie sécurisée	Applique un chiffrement de bout en bout entre les appareils.
E-Commerce	Protège les informations de carte lors du paiement.

Qu'est-ce que la cryptanalyse ?

La cryptanalyse est l'art de déchiffrer des messages sans connaître la clé de chiffrement. Elle applique des analyses mathématiques et des algorithmes pour déchiffrer les messages chiffrés et sert à la fois à compromettre les systèmes et, à titre défensif, à évaluer le niveau de protection offert par un algorithme.

Le succès d'une attaque de cryptanalyse dépend de :

• Temps disponible
• Puissance de calcul disponible
• Capacité de stockage disponible

Voici les attaques de cryptanalyse les plus fréquemment évoquées :

• Attaque par force brute — essaie toutes les combinaisons possibles du texte clair ou de la clé, en chiffrant chacune d'elles et en la comparant au chiffrement original.
• Attaque de dictionnaire — utilise une liste de mots pour faire correspondre soit le texte clair, soit la clé. Elle est principalement utilisée lorsqu'on essaie de cracker les mots de passe cryptés.
• Attaque de la table arc-en-ciel — compare le texte chiffré à des hachages précalculés pour trouver des correspondances. Le salage de chaque mot de passe stocké le rend inviolable.

Qu’est-ce que la cryptologie ?

La cryptologie est le domaine qui englobe la cryptographie et la cryptanalyse. Les deux aspects sont essentiels : un algorithme n’est considéré comme fiable que lorsque des cryptanalystes ont tenté, sans succès, de le casser.

Chiffrement Algorithms

Les algorithmes ci-dessous apparaissent fréquemment dans les travaux sur la sécurité. Notez lesquels sont toujours approuvés et lesquels ne subsistent que dans les systèmes anciens.

• MD5 MD5, abréviation de Message-Digest 5, produit des valeurs de hachage de 128 bits. MD5 est une fonction de hachage et non une fonction de hachage. chiffrementIl est donc impossible de le déchiffrer par conception. Il n'est pas résistant aux collisions (deux entrées différentes peuvent produire le même hachage) et ne convient pas aux mots de passe ni aux signatures.
• SHA — abréviation de Secure Hash Algorithm, cette famille génère des représentations condensées d'un message, appelées condensés de message :
  • SHA-0: produit des valeurs de hachage de 160 bits. Il a été retiré en raison d'une faille importante et remplacé par SHA-1.
  • SHA-1: produit des valeurs de hachage de 160 bits. Une collision réelle a été démontrée en 2017 et le NIST l'a interdite pour les signatures numériques ; il est donc conseillé de l'éviter.
  • SHA-2: une famille de six fonctions, dont SHA-256 et SHA-512, fonctionnant respectivement sur des mots de 32 bits et de 64 bits. Ces deux fonctions restent approuvées.
  • SHA-3: normalisé en 2015 et anciennement connu sous le nom de Keccak, il utilise une conception interne différente comme solution de secours à SHA-2.
• AES L’AES (Advanced Encryption Standard) est le chiffrement par blocs symétrique qui protège aujourd’hui la plupart des données stockées et en transit, avec des clés de 128, 192 et 256 bits. Il a remplacé le DES et est le chiffrement par défaut pour les nouveaux systèmes.
• RC4 — un chiffrement de flux autrefois courant dans les protocoles SSL (Secure Sockets Layer) et WEP (Wired Equivalent Privacy). Ces deux protocoles sont obsolètes, et la RFC 7465 a interdit l'utilisation de RC4 dans toutes les versions de TLS en 2015. Il est conservé ici à titre d'exemple pédagogique.
• Blowfish — Un chiffrement par blocs symétrique à clé, historiquement utilisé pour les mots de passe et les fichiers. Sa taille de bloc de 64 bits fait de l'AES le meilleur choix moderne.

Pour l'avenir, le NIST a publié ses premières normes post-quantiques en août 2024 — ML-KEM pour l'échange de clés, ML-DSA et SLH-DSA pour les signatures — qui remplaceront progressivement les algorithmes à clé publique actuels.

Activité de piratage : Comment créer un chiffrement à l’aide de CrypTool

Dans cet exercice pratique avec CrypTool, vous créez un chiffrement simple avec RC4, puis vous le retrouvez par une analyse par force brute, en supposant que la clé est de 24 bits. L'objectif est de démontrer pourquoi une clé courte et un chiffrement vulnérable n'offrent aucune protection réelle.

Création du chiffrement de flux RC4

Étape 1) Téléchargez et installez CrypTool

CrypTool 1 est un outil pédagogique open source de cryptologie. Son développement actif se poursuit avec CrypTool 2, mais la version 1.4.42 est toujours fonctionnelle. Windows et correspond aux captures d'écran ci-dessous. Téléchargez-le depuis cryptool.org.

Étape 2) Ouvrez CrypTool et remplacez le texte

La phrase à chiffrer est Ne sous-estimez jamais la détermination d'un enfant qui a beaucoup de temps et peu d'argent.La clé est 00 00 00.

• Ouvrir CrypTool 1.

• Remplacez le texte par la phrase ci-dessus.

Étape 3) Chiffrer le texte

• Cliquez sur le menu Chiffrer/Déchiffrer.

• Pointez sur Symmetric (moderne), puis sélectionnez RC4.

Étape 4) Sélectionnez la clé de chiffrement

• Sélectionnez 24 bits comme longueur de clé.
• Définissez la valeur sur 00 00 00.
• Cliquez sur « Chiffrer » pour générer le chiffrement de flux ci-dessous.

Attaquer le chiffrement de flux

Étape 5) Démarrer l'analyse

• Cliquez sur le menu Analyse.

• Sélectionnez « Chiffrement symétrique (moderne) », puis choisissez RC4.

• On suppose une clé secrète de 24 bits, il faut donc choisir 24 bits comme longueur de clé.
• Cliquez sur Démarrer.

• À noter: Le temps nécessaire dépend de la capacité de traitement de la machine utilisée et de la longueur de la clé. Une clé plus longue nécessite plus de temps, c'est pourquoi les clés modernes font 128 bits ou plus.

Étape 6) Analyser les résultats

• Une fois l'analyse terminée, les clés candidates apparaissent classées comme suit.

• À noter: Une valeur d'entropie plus faible indique généralement le résultat correct, bien qu'une valeur plus élevée puisse également être correcte.
• Sélectionnez la ligne qui correspond à un texte compréhensible, puis cliquez sur Accepter la sélection.

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