Symétrique et asymétrique

Le chiffrement moderne se divise en deux familles selon le fonctionnement des clés :

• Symétrique : la même clé chiffre et déchiffre. Exemple : AES.
• Asymétrique : une paire de clés, dont l'une chiffre et l'autre déchiffre. Exemple : RSA.

Les systèmes réels combinent les deux. Comprendre leurs compromis est essentiel pour attaquer et défendre les systèmes cryptographiques.

En chiffrement symétrique, les deux parties partagent une clé secrète. La même clé chiffre et déchiffre les données.

• Avantage : très rapide, idéal pour de grandes quantités de données.
• Inconvénient : vous devez d'abord partager la clé de manière sécurisée. C'est le problème de distribution des clés.

AES (norme de chiffrement avancé) est le chiffrement symétrique dominant. Il s'agit d'un chiffrement par blocs fonctionnant sur des blocs de 128 bits, avec des clés de 128, 192 ou 256 bits.

AES est rapide, accéléré matériellement sur les CPU modernes et considéré comme sûr lorsqu'il est utilisé correctement. AES-256 est le choix courant pour un niveau de sécurité élevé.

Un chiffrement par blocs nécessite un mode de fonctionnement pour traiter des données plus grandes qu'un seul bloc :

• ECB : non sécurisé ; des blocs identiques produisent un texte chiffré identique, ce qui laisse apparaître des motifs. À éviter.
• CBC : enchaîne les blocs avec un vecteur d'initialisation (IV). Meilleur, mais exige de la rigueur.
• GCM : fournit à la fois le chiffrement et l'authentification (AEAD). C'est le mode moderne recommandé.

Une démonstration célèbre : chiffrer l'image d'un pingouin avec AES en mode ECB laisse encore apparaître le contour du pingouin. ECB chiffre des blocs de texte en clair identiques en blocs de texte chiffré identiques, si bien que la structure transparaît.

C'est pourquoi vous devez identifier ECB comme un problème lors des évaluations. L'algorithme est robuste ; le mode est la faiblesse.

Le chiffrement asymétrique utilise une paire de clés liées mathématiquement :

• Clé publique : partagée librement. Tout le monde peut chiffrer des données à votre intention avec celle-ci.
• Clé privée : conservée secrète. Vous seul pouvez déchiffrer les données à l'aide de celle-ci.

Cela résout le problème de distribution des clés : vous pouvez publier votre clé publique ouvertement sans compromettre la sécurité.

RSA est l'algorithme asymétrique classique. Sa sécurité repose sur la difficulté de factoriser le produit de deux grands nombres premiers.

Les clés de 2048 bits sont courantes aujourd'hui ; 3072 ou 4096 bits offrent une marge de sécurité plus importante. RSA est lent par rapport à AES, il est donc rarement utilisé pour chiffrer directement de grandes quantités de données.

Les clés asymétriques ont deux rôles distincts :

• Confidentialité : chiffrez avec la clé publique du destinataire ; seule sa clé privée permet de déchiffrer.
• Authenticité (signature) : signez avec votre clé privée ; n'importe qui vérifie avec votre clé publique, ce qui prouve que le message vient de vous.

Remarquez que les clés sont utilisées dans des rôles opposés pour ces deux objectifs.

Les protocoles réels comme TLS combinent les deux. Le déroulement est le suivant :

• Utilisez une fois la cryptographie asymétrique, lente, pour échanger en toute sécurité une clé de session aléatoire.
• Utilisez le chiffrement symétrique AES, rapide, avec cette clé de session pour les données proprement dites.

Vous obtenez ainsi la vitesse du chiffrement symétrique et la commodité de distribution des clés du chiffrement asymétrique.

Diffie-Hellman permet à deux parties de se mettre d'accord sur un secret partagé via un canal non sécurisé, sans jamais transmettre le secret lui-même. Il est à la base de l'échange moderne de clés TLS.

Les variantes à courbes elliptiques (ECDH, ECDSA) offrent le même niveau de sécurité que RSA avec des clés bien plus petites, ce qui les rend plus rapides et de plus en plus utilisées par défaut.

Les algorithmes robustes échouent à cause d'une mauvaise utilisation. Surveillez les problèmes suivants :

• Le mode ECB, qui laisse fuir les motifs du texte en clair.
• Des IV ou valeurs uniques réutilisés ou prévisibles dans CBC ou GCM.
• Des clés codées en dur dans le code source ou les fichiers de configuration.
• De petites clés RSA (512 ou 1024 bits), susceptibles d'être factorisées.
• Un comportement d'oracle de remplissage qui révèle le texte en clair octet par octet.

Les mathématiques sont rarement en cause ; c'est généralement l'implémentation qui l'est.

Vous avez comparé les deux familles de chiffrement :

• Symétrique (AES) : une clé partagée, rapide, mais la distribution des clés est difficile. Utilisez le mode GCM, jamais ECB.
• Asymétrique (RSA, ECC) : une paire de clés publique et privée, qui résout le problème de distribution, mais lente.
• Chiffrez avec la clé publique du destinataire ; signez avec votre clé privée.
• Les systèmes hybrides et Diffie-Hellman combinent le meilleur des deux dans TLS.

Suite : identifier et casser des empreintes en pratique.