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CRYPTOGRAPHIE INTRODUCTION Dès que les hommes apprirent à communiquer, ils dure

CRYPTOGRAPHIE INTRODUCTION Dès que les hommes apprirent à communiquer, ils durent trouver des moyens d’assurer la confidentialité d’une partie de leurs communications : l’origine de la cryptographie remonte sans doute aux origines de l’homme. En effet, le mot cryptographie est un terme générique désignant l’ensemble des techniques permettant de chiffrer des messages c’est-à-dire de les rendre inintelligibles sans une action spécifique. Du bâton nommé « scytale » au Vie siècle avant JC, en passant par le carré de Polybe ou encore le code de César, on assista au développement plus ou moins ingénieux de techniques de chiffrement expérimentales dont la sécurité reposait essentiellement dans la confiance que leur accordaient leurs utilisateurs. Après la première guerre mondiale a lieu une première révolution technologique. Mais ce n’est qu’à l’avènement de l’informatique et d’Internet que la cryptographie prend tout son sens. Les efforts conjoints d’IBM et de la NSA conduisent à l’élaboration du DES (Data Encryption Standard), l’algorithme de chiffrement le plus utilisé au monde durant le dernier quart du XXème siècle. A l’ère d’Internet, le nombre d’applications civiles de chiffrement (banques, télécommunications, cartes bleues,…) explose. Le besoin d’apporter une sécurité accrue dans les transactions électroniques font naître les notions de signature et authentification électronique. La première technique de chiffrement à clef publique sûre (intimement liée à ces notions) apparaît : le RSA. Nous nous tournerons dans un premier temps vers les techniques cryptographiques qui ont marqué l’histoire, suivis par les techniques actuelles du monde de l’informatique. Par ailleurs, nous arrêterons également sur la sécurité des algorithmes les plus connus ainsi que sur les notions de signatures, certificats et fonctions de hachage. Vocabulaire de base Cryptologie : Il s’agit d’une science mathématique comportant deux branches : la cryptographie et la cryptanalyse Cryptographie : La cryptographie est l’étude des méthodes donnant la possibilité d’envoyer des don- nées de manière confidentielle sur un support donné. Chiffrement : Le chiffrement consiste à transformer une donnée (texte, message, ...) afin de la rendre incompréhensible par une personne autre que celui qui a créé le message et celui qui en est le destinataire. La fonction permettant de retrouver le texte clair à partir du texte chiffré porte le nom de déchiffrement. 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 et autorisant 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. Cryptanalyse : Opposée à la cryptographie, elle a pour but de retrouver le texte clair à partir de textes chiffrés en déterminant les failles des algorithmes utilisés. Cryptosystème : Il est défini comme l’ensemble des clés possibles (espace de clés), des textes clairs et chiffrés possibles associés à un algorithme donné. 1. Techniques de cryptographie au cours de l’histoire : Contrairement à ce que l’on peut penser, la cryptographie n’est pas seulement une technique moderne, ni un produit de l’ère informatique. En effet de tout temps, les hommes ont ressenti le besoin de cacher des informations confidentielles. Bien évidemment depuis ses débuts la cryptographie a grandement évolué. Au cours des siècles, de nombreux systèmes de chiffrage ont été inventés, tous de plus en plus perfectionnés, et il est vrai que l’informatique y a beaucoup contribué. Mais au commencement les algorithmes étaient loin d’être aussi complexes et astucieux qu’à notre époque. La majeure partie des méthodes d’antan reposait sur deux principes fondamentaux : la substitution (remplacer certaines lettres par d’autres) et la transposition (permuter des lettres du message afin de le brouiller). 1.1. Substitution mono-alphabétique Le chiffrement par substitution mono-alphabétique (on dit aussi les alphabets désordonnés) est le plus simple à imaginer. Dans le message clair, on remplace chaque lettre par une lettre différente. Donnons un exemple; nous opérons la substitution suivante : Text e clair a b c d e f g h i J k l m n o p p r s t u v W x y z Text e codé W X E H Y Z T K C P J I U A D G L Q M N R s F v n o Le texte que nous souhaitons crypter est le suivant : UN PETIT ROSEAU M'A SUFFI POUR FAIRE FREMIR L'HERBE HAUTE ET TOUT LE PRE ET LES DOUX SAULES ET LE RUISSEAU QUI CHANTE AUSSI. Le texte codé est alors : RA GYNCN QDMYWR U'W MRZZCN GDRQ ZWCQY ZQYUCQ I'KYQXY KWRNY YN NDRN IY GQY YN IYM HDRV MWRIYM LRC EKWANYAN WRMMC. Ces méthodes de chiffrement ont plusieurs avantages :  un nombre impressionnant de méthodes de chiffrement différentes possibles. En effet, pour la première lettre de la substitution, il y a 26 choix possibles, pour la seconde, 25 choix, etc.... Il existe donc 26! (lire : factorielle 26) façons de coder distinctes. C'est un nombre assez impressionnant (de l'ordre de 4×1026). Elle donne une impression de sûreté à ce chiffre, car par exemple il est impossible de déchiffrer un message codé en essayant toutes les combinaisons possibles. Cette impression de sûreté est toutefois trompeuse…  une grande facilité pour réaliser le chiffrement ou le déchiffrement : il suffit d'écrire le tableau comme ci-dessus, et de lire du haut vers le bas (chiffrement) ou du bas vers le haut (déchiffrement). Cependant, un des problèmes du code par substitution est de se souvenir de la clé (c'est-à-dire de la permutation) employée. Il n'est en effet pas facile de se souvenir de 26 lettres dans un ordre aléatoire. C'est pourquoi il existe des variantes pour se simplifier la vie, et la plus connu et le code de César 1.1.1. Code de César La méthode la plus ancienne admise par l’histoire (par substitution alphabétique) est le non moins connu code de César, consistant en un décalage simple de lettres. Par substitution si l’on remplace le A par le C, alors le B devient D, le D un F, etc.… César utilisait ce code simple pour transmettre via un message des consignes à ces généraux d’armées sans qu’il puissent être exploité par un quelconque ennemi dans le cas ou le message serait intercepté. Malheureusement il n’y a que 26 façons différentes de chiffrer à l’aide de ce code ce qui en fait un code très peu sûr. Mais ce qui est d’autant plus insolite, c’est le fait que ce code de « César » est encore utilisé de nos jours sur Internet avec le ROT13 (rotation de 13 lettres) qui consiste à cacher des messages afin qu’ils ne soient pas lus involontairement, comme par exemple s’ils dévoilent le dénouement d’un film ou encore qui donne la réponse à une devinette. 1.2. Substitution poly-alphabétique La substitution polyalphabétique consiste à substituer une lettre du message en clair, par une autre choisie en fonction d'un état du cryptosystème, et non plus de manière fixe comme pour la monosubstitution. Ce changement de lettre tout au long du processus, s'obtient à l'aide d'une clé, qui indique le nombre de décalage à réaliser à ce moment. Pour chiffrer la lettre suivante on utilise alors le caractère suivant de la clé et ainsi de suite. On recommence au début de la clé quand tous ses caractères sont épuisés. La plus célèbre utilisation de cette technique reste la machine allemande Enigma, utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale. L'exemple suivant montre une polysubstitution simple avec une clé de longueur 3 qui va décaler les lettres de l'alphabet : On définit la clé '1-2-3' qui indique que le premier caractère sera décalé d'une position, le second de 2 et le troisième de 3 positions, etc. Le mot : WIKIPEDIA donne donc dans ce cas XKNJRHEKD. Mais si on chiffre le mot : AAAAAAAAA cela donnera BCDBCDBCD. On s'aperçoit tout de suite que chiffrer une suite identique de lettres donne une indication (entre autres) sur la longueur de la clé utilisée. Si la clé utilisée est un mot et non pas un nombre, la position de chaque lettre dans l'alphabet sera utilisée afin de connaître le nombre de décalage à utiliser pour chacune des lettres. Ainsi, si le mot «clé» était utilisé au lieu de «123», il faudrait vérifier la position des lettres C, L et E dans l'alphabet. Le C arrive en 3e position, le L en 12e et le E en 5e. Il faudra donc utiliser la suite 3-12-5 pour déchiffrer le message. Le mot WIKIPEDIA deviendrait alors ZUPLBJGUF. Prendre note que si les positions des lettres dans le mot WIKIPEDIA et celles dans le mot CLÉ dépassent 26 (soit la lettre Z) on recommence à 1 (A). Dans l'exemple précédent, le P (16) additionné au L (12) nous amène à 28. Donc 28 - 26 = 2, ce qui donne B. Lors du déchiffrement, il ne faut pas oublier que l'on doit soustraire la clé du message chiffré. Donc, il faut prendre ZUPLBJGUF moins la clé, c'est-à-dire Z (26) - C (3), U (21) - L (12), P (16) - uploads/S4/ crypto-chapitre-1.pdf