La cryptographie
I) Définition, But et Histoire
Etymologie:
La cryptographie vient du grec kruptos qui veut dire caché et de graphein qui signifie écrire.
La cryptographie est donc un ensemble des techniques permettant de
protéger une communication au moyen d'un code graphique secret.
Etant donné qu'une lettre ou une communication téléphonique
peuvent êtres interceptées par un individu mal intentionné, il est
prudent de rendre le message incompréhensible à l'aide de la
cryptographie.
Depuis Jules César, qui a été sans doute le premier a l'utiliser
pour communiquer avec ses troupes, jusqu'à l'armée allemande qui s'est
servie de machines électromécaniques lors de la deuxième guerre
mondiale, la cryptographie a fait d'énormes progrès avec l'arrivée de
l'informatique.
Car la cryptographie se sert de la puissance des ordinateurs et
des progrès mathématiques pour rendre tout message incompréhensible par
un tiers.
La cryptographie répond à différents besoins :
II) Les différents algorithmes
Tout système de cryptage est composé d'un algorithme de codage plus
ou moins compliqué utilisant ou non une ou plusieurs clés de sécurité
et il est, en principe, conçu de manière à être inviolable.
La cryptographie nécessite deux fonctions :
Le message M en clair est crypté par une fonction d'encryptage
E(M)=C et le cryptogramme C est décrypté par le destinataire par une
fonction de décryptage D(C)=M, d'où D(E(M))=M.
Voici les algorithmes simples :
La substitution où l'on change les lettre suivant une règle précise.
C'est le procédé qu'utilisait Jules César : Il remplaçait chaque
lettre du texte par celle qui se trouve trois places plus loin dans
l'alphabet mis en cercle : A devient D, B devient E etc. il suffisait
de supprimer les espaces entre les mots pour qu'il forme une suite de
lettre incompréhensible. Dans ce codage, la clef était 3.
L'ennui d'un tel procédé est qu'un cryptanalyste peut retrouver
le texte de départ en étudiant la statistique du texte crypté et ainsi
retrouver le texte de départ.
Ce type de codage peut être cassé en quelques secondes par un ordinateur actuel.
La transposition où la position des caractères est modifiée.
Pour encrypter un message, on l'écrit en colonne de taille fixes et on lit les colonnes dans un ordre déterminé :
Dans l'exemple ci-dessous, la clef de codage et de décodage est "briques"
Ce chiffrement est incassable : par exemple, le message urzgmk donne pommes avec la clef ekethr et cerise avec la clef ruzxtf.
Certains messages des espions soviétiques lors de la guerre froide, n'ont jamais été, et ne seront jamais déchiffrés!. Le gros défaut de ce codage est qu'il faut faire parvenir le masque au destinataire et donc, qu'il peut être intercepter par l'ennemi potentiel.
Les machines à tambour : ces machines mécaniques sont utilisées depuis la première guerre mais ont connu un grand développement durant la seconde guerre mondiale. La plus connue est la machine allemande ENIGMA qui a été "cassée" par l'équipe d'Alan Turing (l'inventeur du premier ordinateur).
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 Schéma électrique d'une machine ENIGMA (bouton e et lampe M) |
Elles fonctionnaient en utilisant une combinaison du carré de Vigenère avec des substitutions.
Ces machines étaient équipées d'un clavier sur lequel on tapait le message et le code sortaient automatiquement.
Pour décoder, il fallait utiliser la même machine en connaissant la position des roulettes qui avaient codés.
Algorithmes informatiques : la cryptographie moderne repose sur des algorithmes standard dont en voici quelques un:
Le DES (Data Encryption Standard) inventé en 1975 par une
équipe d'IBM. C'est l'algorithme le plus populaire. C'est le standard
de chiffrement du gouvernement américain et il a l'aval de l'armée. Le
DES est un algorithme à clef secrète : la même clef sert au chiffrement
et au déchiffrement. Il sert par exemple pour les transactions
bancaires. Ce standard cessera d'être utilisé en 1998.
Chaque utilisateur choisit sa propre clé, mais il doit, pour
permettre le décodage, communiquer celle-ci aux divers destinataires de
ses messages; là réside le point faible du DES, car un secret partagé
par plusieurs personnes n'est plus un secret.
L'IDEA (International Data Encryption Algorithm) inventé en 1992, c'est le plus sûr des algorithmes à clef privée. Il effectue des opérations du même genre que celle du DES avec des blocs de 64 bits et une clef de 128 bits. Le texte est sépare en 4 sous blocs et il effectue 8 rondes qui combinent des ou exclusifs, des additions modulo 2^16 et des multiplications modulo 2^16+1. A chaque ronde, les données initiales sont combinées avec la clef, d'où il en sort donc un mélange inextricable.
Pour casser l'IDEA, il faudrait effectuer 2^128=10^38 combinaisons. En calculant un million de combinaisons par seconde, un super ordinateur de type CRAY1 mettrait 10^25 années, soit, un million de milliard de fois l'âge de l'univers !
Le RSA (Rivest, Shamir et Adleman) inventé en 1978. Il
porte le nom de ses inventeurs ; c'est l'algorithme a clef publique le
plus populaire. Il peut aussi bien être utilisé pour le chiffrement des
communications, que pour la signature numérique, c'est-à-dire une
méthode d'authentification de l'expéditeur du message (on imagine
l'importance de l'authentification de l'expéditeur d'un message chez
les militaires ou les banquiers).
Il a le désavantage d'être 1500 fois plus lents que le DES.
Il fonctionne grâce au fait mathématique, qu'il est très difficile de
décomposer en nombres premier un grand nombre de plus de 100 chiffres.
Le DSA (Data Signature Algorithm) inventé en 1994, cet algorithme est spécifiquement conçu pour authentifier une information par une signature électronique. Il appartient au standard de signature électronique DSS reconnu par le gouvernement américain.
III) Exemple : le RSA
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Exemple concret avec des petits nombres :
Le PGP (Pretty Good Privacy) :
PGP est un système de chiffrement à clé publique qui combine les
avantages d'un IDEA performant et d'un RSA robuste : IDEA est 1000 fois
plus rapide que RSA et il est pratiquement impossible de percer la clé
secrète RSA.
Il a été créé dans un but précis par Philip Zimmermann, un programmeur américain, passionné de cryptographie.
La première version PGP 1.0 a été créé en 1992 et diffusée sur des
BBS aux USA, mais a finit par être amélioré en dehors des USA, à cause
des lois sur l'exportation et des lois sur la cryptographie.
Voici ce qui se passera, lorsque vous utilisez PGP pour chiffrer un message e-mail :
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Pour exemple voici ma clef publique : Type Bits/KeyID Date User ID pub 1024/A6A42A85 1997/11/01 Thomas Vivet <vivett@chez.com> -----BEGIN PGP PUBLIC KEY BLOCK----- Version: 2.6.3i mQCNAzRbK9kAAAEEAMG0FjmXE1AuCxhlyUMgWIWvAoh5XktwpFIGk/FnEumWiz85 Mbs/zvtyiFiR6Q61shrrLudoG7bBlpr+x8I/k6yNEnpZRDM2vZQfXspn1a/Io5a1 7my2prJrdTVT95axJEfQysGwdpIs1dzXy/ZeZNtNLNzK7RjyOtT7BUumpCqFAAUR tB5UaG9tYXMgVml2ZXQgPHZpdmV0dEBjaGV6LmNvbT6JAJUDBRA0WyvZ1PsFS6ak KoUBAbDGBACfg9/Cgs1So0pk7BgNr2GjzPI/Hdd+DysT5PG9QHQVp3oL/2BVjZ8g FIiIaJktuf+VMyyC1iJ4HKHKud+TVrmKPNB2OFrhve3eQLvWO+aNVx2txZ1sqrsE RtpAMndMJmIdCoqP13a/7mpwp7uaxnodRrLSEYTiDFM74eQzv4S71g== =Ieoc -----END PGP PUBLIC KEY BLOCK----- |
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IV) Législation et cadre juridique
Depuis toujours, l'utilisation de la cryptographie a toujours été
utilisée par les gouvernements, l'armés et les services de
renseignement. La première utilisation démilitarisée de DES remonte à
1977, année considérée comme fondatrice de la cryptologie moderne.
La législation internationale :
Diverses organisations internationales participent aux débats sur la cryptologie.
L'OCDE : Elle donne les lignes directrices régissant la politique
de cryptographie (27 mars 1997). Ces lignes directrices prônent la
libéralisation des moyens cryptographiques pour favoriser l'éclosion du
commerce électronique.
La "Global Internet Liberty Campaign". La Campagne Internationale
pour Liberté sur Internet, lancée en 1996, regroupe 16 organisations
citoyennes internationales. Sa vocation est de défendre les libertés
individuelles sur Internet, gravement menacées par les gouvernements et
les organisations comme le G7.
La législation française :
La Loi française définit la cryptologie comme "toute prestation
visant à transformer à l'aide de conventions secrètes des informations
ou signaux clairs en informations ou signaux inintelligibles pour des
tiers, ou à réaliser l'opération inverse, grâce à des moyens conçus à
cet effet". Les moyens de cryptologie sont définis comme "les matériels
ou logiciels qui permettent de réaliser ces prestations".
Les décrets d'application de la loi du 26 juillet 1996 de réglementation des télécommunications ne sont toujours pas passés.
Mais, une fois les décrets publiés, la liberté sera totale
d'utiliser des moyens cryptographiques pour garantir l'identification
et l'intégrité de l'information, tant que le message reste en clair. La
liberté de crypter le message sera totale pour peu que les moyens
cryptographiques employés soient gérés par un tiers de confiance.
L'utilisateur passe un contrat avec le tiers de confiance qui lui
fournit les clés pour chiffrer ses informations. Le tiers de confiance
est susceptible de fournir les clés à une autorité reconnue légalement.
La législation américaine :
Les lois actuellement en vigueur aux Etats-Unis autorisent un usage
sans restriction des moyens cryptologiques sur le territoire national.
En revanche, tout produit cryptographique destiné à l'exportation est
sérieusement restreint : le codage des clés de cryptage est limité à 40
bits, une taille insuffisante pour garantir la confidentialité des
messages.
Car, aux Etats-Unis, les moyens cryptographiques sont associés à
du matériel de guerre. Or toute exportation de matériel de guerre est
interdite. Donc l'exportation de moyens cryptographiques est interdite.
L'administration Clinton lutte avec le Congrès depuis plusieurs
années pour instaurer un système de tiers de confiance. Différents
lobbies - défense des libertés individuelles, industries high-tech,
multinationales, etc. - soutiennent les initiatives des membres du
Congrès visant à libéraliser totalement les moyens cryptologiques (y compris à l'exportation).
À l'heure actuelle, différentes initiatives jouent en faveur de la
libéralisation. Le projet de loi SAFE est en bonne posture pour être
adopté sauf veto présidentiel. Des industriels trouvent des astuces
pour commercialiser hors des Etats-Unis des applications
cryptographiques sûres.
Enfin, tous les logiciels freeware développés aux Etats-Unis sont
disponibles sur des serveurs hébergés par des pays libéraux (Australie,
Finlande, etc.).
L'administration américaine le 1er octobre, a annoncée une
libéralisation partielle du chiffrement à l'exportation, mais avec
l'obligation de dépôt de clefs.
Il y a donc trois possibilités face à l'interdiction d'utilisation des moyens de cryptage : soit ne pas protéger son informatique, ne pas faire de commerce électronique et ne pas authentifier ses correspondants soit être hors la loi ou soit changer de pays!
V) Applications
Voiçi quelques applications de la cryptographie : étant donné que
80% du temps un ordinateur individuel ne sert à rien, il est possible
d'imaginer un virus inoffensif distribué au travers des réseaux
informatiques. Ce virus ferait une recherche exhaustive des codes de
cryptage d'un code qu'on lui enverait. Ainsi, au bout de quelques
jours, sur le parc informatique mondial, un virus aura bien réussit a
trouver le bon code et l'enverait à son commanditaire!!. Cette méthode
peut couteuse est tout à fait envisagable dans un avenir proche.
La loterie chinoise est une autre application de la cryptographie : en supposant que chaque chinois a une télévision dans la quelle, il y a une puce spéciale DES, permettant de réaliser un million de chiffrement par seconde. En supposant que les 1,5 milliard de chinois ont la télévision, il suffit au gouvernement qui veut casser un message codé de diffuser ce message sur le signal de la télévision. En moins de 60 secondes, on aura trouvé la clef et un message avertira l'heureux possesseur de la télévision d'appeler un numéro de téléphone pour toucher la cagnotte en échange de la clef qui sera affichée sur son téléviseur.
Enfin, une voie de recherche, et qui pourrait paraître comme sortie de la science fiction est la cryptographie quantique. Cette nouvelle voie sur laquelle se lancent de grandes sociétés comme IBM à beaucoup d'avenir.
Elle se sert des propriétés de la physique quantique pour
transmettre des photons polarisés. Le fait est que si jamais un intrus
essaye de lire les données transitant à travers une fibre optique, le
message est irrémédiablement changé. Actuellement, il est ainsi
possible de transmettre quelques photons polarisés sur un distance de
quelques mètres.
VI) Conclusions
Il faut que la cryptographie avance comme le boulet et la cuirasse,
c'est à dire qu'il faut toujours chercher de nouveaux algorithmes plus
puissants même si ceux utilisés aujourd'hui sont fiables. En l'an 200,
une machine étant capable de décrypter en un an, un message codé sur 64
bits coûtera 4 millions de dollars.
Aujourd'hui, le cryptage des messages est devenu un problème
légal, voire un problème de société de nature à la fois technique,
éthique et politique. Car la généralisation des communications
numériques (courrier électronique, téléphonie cellulaire, réseaux
informatiques, etc...) rend nécessaire l'utilisation d'outils sûrs, en
particulier pour le commerce électronique et la protection de la vie
privée.
D'un côté, les gouvernements craignent que la libéralisation de
l'usage de la cryptographie ne soit mise à profit par les hors-la-loi
pour nuire à la société. Tandis que la libéralisation des moyens
cryptographiques, est la condition indispensable pour garantir la
protection de la vie privée et assurer la réussite du commerce
électronique.
Mais comme, les méchants existent, qu'il s'agisse de terroristes,
de mafieux, de pédophiles ou d'espions, la possibilité donnée à ces
gens là de communiquer secrètement est une arme trop dangereuse, et il
est indispensable que les autorités aient une possibilité de les
combattre efficacement.
Or le problème français des écoutes téléphoniques à l'Elysée pose
bien le problème du tiers de confiance désigné dans le décret de
juillet 1996.
Car, le PGP ayant beau être le moyen actuel le plus sûr pour
crypter ses communications, il est interdit à toute personne privée ou
publique, de s'en servir pour communiquer!.
Comme le dit Phil Zimmermann, "Si la confidentialité est mise hors la loi, seul les hors la loi profiteront de la confidentialité"
Annexe : L'article de loi de juillet 1996 relatif à la cryptographie
VII) Bibliographie :
