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Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masqu

Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie La cryptographie ´ Ecole Polytechnique Internationale Priv´ ee de Tunis 2015 - 2016 Mohamed Koub` aa D´ epartement Technologies de l’Information et des Communications ´ Ecole Nationale d’Ing´ enieurs de Tunis Courriel: mohamed.koubaa@enit.rnu.tn mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 1 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Plan du cours • Introduction • Les chiﬀres de substitution • Les chiﬀres de transposition • Les masques jetables • Les principes fondamentaux de la cryptographie mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 2 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Plan du cours • Introduction • Les chiﬀres de substitution • Les chiﬀres de transposition • Les masques jetables • Les principes fondamentaux de la cryptographie mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 3 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (1) • La cryptologie est une science math´ ematique qui comporte deux branches : la cryptographie et la cryptanalyse • La cryptographie traditionnelle est l’´ etude des m´ ethodes permettant de transmettre des donn´ ees de mani` ere conﬁdentielle ◦Application d’une transformation qui rend le message ` a transmettre incompr´ ehensible ⇒chiﬀrement (` a partir d’un texte en clair, donne un texte chiﬀr´ e ou cryptogramme) ◦Le d´ echiﬀrement consiste ` a reconstruire le texte en clair ` a partir du texte chiﬀr´ e mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 4 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (2) • Dans la cryptographie moderne, les transformations sont des fonctions math´ ematiques appel´ ees algorithmes cryptographiques qui d´ ependent d’un param` etre appel´ e cl´ e • La cryptanalyse est l’´ etude des proc´ ed´ es cryptographiques dans le but de d´ ecrypter les textes chiﬀr´ es • Le d´ ecryptement est l’action consistant ` a retrouver le texte en clair sans connaˆ ıtre la cl´ e de d´ echiﬀrement mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 5 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (3) mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 6 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (4) • Le principe de Kerckhoﬀstipule que tous les algorithmes doivent ˆ etre publics, seules les cl´ es sont secr` etes ◦Tenter de garder un algorithme secret est vou´ e ` a l’´ echec ◦La publication de l’algorithme permet au cryptographe de r´ ecup´ erer des informations pertinentes de la part d’un grand nombre de chercheurs en cryptographie tentant de casser le syst` eme ◦L’algorithme est dit solide s’il est impossible de le casser au cours des cinq ann´ ees suivant sa publication • Le secret r´ eside dans la cl´ e ◦Quelle taille pour la cl´ e ? ◦Une longueur de cl´ e de deux chiﬀres signiﬁe qu’il existe 100 possibilit´ es de cl´ e ◦Plus la cl´ e est longue, plus la charge de travail du cryptanalyste est ´ elev´ ee ◦Pour une recherche exhaustive, la charge de travail du cryptanalyste augmente exponentiellement en fonction de la longueur de la cl´ e mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 7 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (5) • Le secret r´ esulte de l’emploi d’un algorithme fort (mais public) et d’une cl´ e suﬃsamment longue ◦Une cl´ e de 64 bits devrait ˆ etre suﬃsante pour empˆ echer votre coll` egue de lire votre courrier ´ electronique ◦Pour un usage commercial courant, il faudra pr´ evoir au moins 128 bits ◦Pour les secrets d’´ etat, il faudra que la cl´ e soit d’au moins 256 bits (voire plus) • Du point de vue du cryptanalyste, le probl` eme a trois variantes possibles ◦Probl` eme du texte chiﬀr´ e seul : le cryptanalyste dispose d’une grande quantit´ e de texte chiﬀr´ e, mais n’a pas de texte en clair ◦Probl` eme du texte en clair connu : le cryptanalyste dispose ` a la fois du texte chiﬀr´ e et du texte d´ echiﬀr´ e correspondant ◦Probl` eme du texte en clair choisi : le cryptanalyste a la possibilit´ e de chiﬀrer des morceaux de texte en clair de son propre choix mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 8 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Introduction (6) • Un syst` eme est incassable s’il peut r´ esister ` a une attaque du type texte en clair choisi • Chiﬀre vs. code ◦Un chiﬀre (cipher) est une transformation caract` ere pour caract` ere, ou bit pour bit quelle que soit la structure linguistique du message ◦Un code remplace un mot par un autre mot ou par un symbole ▷Les codes ne sont plus gu` ere usit´ e ▷Le code utilis´ e par les am´ ericains lors de la seconde gu` ere mondiale dans le paciﬁque (des indiens navajos communiquent entre eux en rempla¸ cant des termes militaires par des mots sp´ eciﬁques de leur langage) • Deux cat´ egories pour les m´ ethodes de chiﬀrement ◦Les chiﬀres de substitution ◦Les chiﬀres de transposition mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 9 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Plan du cours • Introduction • Les chiﬀres de substitution • Les chiﬀres de transposition • Les masques jetables • Les principes fondamentaux de la cryptographie mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 10 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Les chiﬀres de substitution (1) • Dans un chiﬀre de substitution, chaque lettre ou groupe de lettres est remplac´ e par une autre lettre ou un groupe de lettres • Le chiﬀre de C´ esar (attribu´ e ` a Jules C´ esar) ◦La lettre a devient D, b devient E, c devient F, . . . , et z devient C ◦Le mot ’attaque’ devient ’DWWDTXH’ • Une g´ en´ eralisation du chiﬀre de C´ esar permet ` a l’alphabet chiﬀr´ e d’ˆ etre d´ ecal´ e de K lettres au lieu de trois • K devient alors une cl´ e pour la m´ ethode g´ en´ erale de d´ ecalage circulaire des alphabets • Une am´ elioration du chiﬀre de C´ esar consiste ` a faire correspondre chacun des symboles du texte en clair avec un autre symbole mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 11 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Les chiﬀres de substitution (2) • Le syst` eme g´ en´ eral de la substitution symbole pour symbole est appel´ e substitution monoalphab´ etique • La cl´ e est une chaˆ ıne de vingt-six caract` eres correspondant ` a l’ensemble de l’alphabet • Un exemple : ◦Texte en clair : abcdefghijklmnopqrstuvwxyz ◦Texte chiﬀr´ e : QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM • Ce syst` eme semble ` a premi` ere vue sˆ ur ◦Bien que le cryptanalyste connaisse le syst` eme g´ en´ eral (substitution lettre par lettre), il ignore quelle cl´ e est utilis´ ee parmi les 26! ≃4 × 1026 possibles ◦Essayer toutes les combinaisons possibles n’est pas r´ ealiste ◦` A raison d’une seconde par solution, un ordinateur mettrait 1010 ann´ ees ` a essayer toutes les cl´ es mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 12 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Les chiﬀres de substitution (3) • Le syst` eme de substitution monoalphab´ etique peut facilement ˆ etre cass´ e en exploitant les propri´ et´ es statistiques des langages naturels • Cas de la langue fran¸ caise ◦La lettre e est la lettre la plus fr´ equente suivie par a, s, i, n, t, . . . ◦Les combinaisons les plus fr´ equentes de deux lettres (digrammes) sont es, de, le, en, re, . . . ◦Les combinaisons les plus fr´ equentes de trois lettres (trigrammes) sont ent, les, ede, . . . • Un cryptanalyste fran¸ cais essayant de casser un code monoalphab´ etique commence par compter les fr´ equences relatives de toutes les lettres du texte chiﬀr´ e ◦Il assignera la lettre ayant la fr´ equence la plus ´ elev´ ee ` a la lettre e, la suivante ` a la lettre a, . . . ◦Il pourra ensuite consid´ erer les trigrammes ` a la recherche de la forme Xes qui sugg` ere fortement que X puisse ˆ etre l, . . . mohamed.koubaa@enit.rnu.tn C&C - PI 13 Introduction Les chiﬀres de substitution Les chiﬀres de transposition Les masques jetables Les principes fondamentaux de la cryptographie Les chiﬀres de substitution (4) • Il est parfois possible de deviner un mot ou une phrase probable • Consid´ erons le texte chiﬀr´ e uploads/Ingenierie_Lourd/ la-cryptographie-4p-pdf.pdf