Chiffrement symétrique : AES et chiffrements par flux

Le chiffrement symétrique utilise la même clé pour le chiffrement et le déchiffrement. Il est rapide et efficace, ce qui le rend idéal pour le chiffrement de grandes quantités de données. Le problème de la distribution de la clé — comment deux parties peuvent-elles partager la clé de manière sécurisée ? — constitue son principal défi.

AES est la norme mondiale du chiffrement symétrique, adoptée par NIST en 2001. Il fonctionne sur des blocs de 128 bits, avec des clés de 128, 192 ou 256 bits. AES est utilisé dans TLS, le chiffrement des disques, le Wi-Fi (WPA2) et d'innombrables autres protocoles.

Les modes de chiffrement par blocs déterminent la manière dont AES traite les données de taille supérieure à un bloc :

• ECB — chaque bloc est chiffré indépendamment (non sécurisé : révèle des motifs)
• CBC — chaque bloc est combiné par XOR avec le texte chiffré précédent (nécessite un IV)
• GCM — chiffrement authentifié ; fournit à la fois confidentialité et intégrité (recommandé)
• CTR — transforme le chiffrement par blocs en chiffrement par flot

AES-GCM fournit un chiffrement authentifié avec données associées (AEAD) : chiffrement et vérification de l'intégrité en une seule opération. Toute altération du texte chiffré est détectée. Il est utilisé dans TLS 1.3 et les protocoles modernes. Préférez toujours GCM à CBC pour les nouveaux systèmes.

Les chiffrements par flot chiffrent les données bit par bit ou octet par octet, au moyen d'un flot de clés pseudo-aléatoire combiné par XOR avec le texte en clair. Exemples : RC4 (cassé), ChaCha20 (moderne, utilisé dans TLS 1.3). Les chiffrements par flot sont efficaces pour les données de longueur variable et les environnements aux ressources matérielles limitées.

ChaCha20-Poly1305 est un algorithme de chiffrement AEAD moderne utilisé dans TLS 1.3 et WireGuard. ChaCha20 est le chiffrement par flot ; Poly1305 fournit la balise d'authentification. Il offre de meilleures performances qu'AES sur les appareils dépourvus d'accélération matérielle AES (appareils mobiles, objets connectés).

Les deux parties doivent disposer de la même clé, mais comment se l'échangent-elles de manière sécurisée ? Possibilités :

• Clé prépartagée (échange physique)
• Encapsulation de clé au moyen du chiffrement asymétrique
• Échange de clés Diffie-Hellman sur un canal non fiable

AES-128 offre une sécurité suffisante pour la plupart des usages. AES-256 est utilisé pour les données très secrètes et pour tenir compte des considérations post-quantiques. Le surcoût d'AES-256 par rapport à AES-128 est minime avec l'accélération matérielle (instructions du processeur AES-NI).

Exemples d'utilisation du chiffrement symétrique :

Le chiffrement intégral du disque (FDE) utilise le chiffrement symétrique pour protéger les données au repos :

• BitLocker (Windows) — AES-XTS-128 ou 256
• FileVault 2 (macOS) — AES-XTS-128
• LUKS (Linux) — configurable, généralement AES-XTS-256

N'utilisez jamais ces algorithmes dans de nouveaux systèmes :

• DES — clé de 56 bits, compromis depuis 1999
• 3DES — lent, obsolète dans TLS
• RC4 — chiffrement par flot présentant plusieurs faiblesses
• mode ECB — révèle les motifs des données (le « pingouin ECB »)

Quel mode AES fournit à la fois la confidentialité et l'intégrité (chiffrement authentifié) et est privilégié dans les protocoles modernes ?

Le chiffrement symétrique utilise une seule clé pour chiffrer et déchiffrer. AES est la norme, le mode GCM étant privilégié pour le chiffrement authentifié. ChaCha20-Poly1305 est l'alternative moderne pour les appareils aux ressources limitées. Évitez DES, 3DES, RC4 et le mode ECB. La distribution des clés nécessite une cryptographie asymétrique ou Diffie-Hellman.