Cryptographie

La cryptographie est un outil essentiel pour sécuriser les données et les communications. La cryptographie à plusieurs finalités :

• Communications privées

• Identification forte

• Protection contre les attaques en force brute

• Certification

• ...

Jetons un coup d'œil rapide aux ingrédients essentiels de la cryptographie moderne.

La cryptographie symétrique

La cryptographie symétrique existe, selon les légendes depuis de siècles.

Est-ce que vous serez capable de décrypter et lire le message suivant ?

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La security est douloureux

Le césar cipher est un example très très basique de la cryptographie symétrique. La clé est connu par l'expéditeur et le receveur du message.

Aujourd’hui il y a beaucoup d'algorithmes bien plus compliqués que le cipher César, et la cryptographie symétrique est bien utilisé.

• Il est très rapide à encoder et décoder

• Peut être très très fort si on surmonte les problèmes de partage des clés dont on parle plus tard. Par exemple, un One Time Pad, une clé qui ne marche qu'une seule fois, et qui serait partagé dans des conditions très sécurisés, et encore très fort. Un exemple serait une petite fiche partagé dans les activités militaires, pour par exemple, communiqué des instructions d'attaque nucléaire.

Quelques exemples des algorithmes symétriques sont :

• AES (Rijndael)

• Twofish

• Blowfish

• 3DES

• RC4

• ...

Les désavantages de la cryptographie symétrique sont :

• Comment partager les clés ? Ceci est très problématique, parce que le partage initial n'est par forcément évident ni sécurisé :

  • Par exemple, si les 2 parties ne sont jamais rencontrés avant ? Par exemple, quand notre navigateur fait une première connexion à un serveur ?

• On sait qu'il n'y a qu'une seule clé, et donc il serait bien possible, avec assez de puissance de calcul en force brute (et de logique humaine !) de trouver la clé ! Il suffit d'avoir un message crypté, pour commencer une attaque en force brute.

• Une clé craqué ou volé pose certains risques :

  • Comment on peut assurer que l'expéditeur du message est bien la bonne personne ?

  • Comment on peut savoir si le message n'a pas été intercepté, modifié, puis remis sur le fil ?

La cryptographie asymétrique

Les mathématiciens ont découvert des relations algorithmiques entre des paires d'information, et le résultat est la cryptographie asymétrique, ou Public Key Cryptography

Au lieu d’une seule clé, on crée des paires de clé :

• Une clé publique

• Une clé privée

Les 2 clés sont liées mathématiquement :

• Un message crypté avec la clé publique ne peut être décrypté que par la clé privée correspondante

• Un message crypté avec la clé privée ne peut être décryptée que par la clé publique correspondante

En revanche, si on essaye de crypter et décrypter un message avec la même clé, le résultat sera illisible :

Par convention, nous diffusons une de ces clés : la clé publique avec les parties avec quelle on veut communiquer. Nous gardons précieusement la clé privée.

Si je veux communique en privée avec une partie que je ne connais pas encore (par exemple, un serveur) :

• Je récupère sa clé publique (normalement disponible à télécharger)

• Je crypte un message avec sa clé publique. Seulement le serveur qui dispose de la clé privée correspondante sera capable de le décrypter.

• Pour me répondre, il pourrait faire l'inverse : il récupère ma clé publique, crypte le message avec, et je le décrypte avec ma clé privée.

Cette paire de clés nous propose beaucoup de caractéristiques intéressants :

• Confidentialité : Une personne veut nous envoyer un message privé. Il crypte le message avec notre clé publique qu’il a pu récupérer facilement. Je suis la seule personne à pouvoir décrypter le message car je suis la seule personne à disposer de la clé privée correspondante.

• Identité : Cette personne veut me rassurer que c’est bien lui qui a envoyé le message (pas d’imitation). Il « signe » le message, en le cryptant avec sa clé privée. Moi je peux récupérer sa clé publique et décrypter le message. Si le message se décrypte bien, je suis sûr de sa provenance, puisqu’il est la seule à pouvoir crypter le message avec la clé privée correspondante

• Fiabilité : Nous pouvons nous assurer de l’intégrité d’un message (ou binaire exe, appli mobile, etc) en utilisant les clés asymétriques. Sur le App Store de Apple et Google Play, par exemple, nous « signons » nos exécutables avec notre clé développeur privé. Chaque téléphone mobile, avant d’installer l’app, va vérifier l’intégrité de l’exécutable en décryptant le binaire avec la clé publique.

Exemples des algorithmes asymétriques sont :

• RSA

  • La version initial de RSA est devenu trop faible aujourd’hui. Normalement on utilise RSA2 avec une clé de 256 ou 516 octets de longeur.

• Elliptic Curve Cryptographie, exemple ed25519

• DSS

• ...

Exercice clés asymétriques

Question 1

Sur un papier brouillon (et avec des croquis) expliquez comment je (personne A) peux envoyer un message privé à une personne B, qui :

• N’est pas lisible par une partie tierce en cours de transmission

• Qui prouve que le provenance de ce message est moi-même

• Qui prouve que le message n’a pas été changé en cours de route

Question 2

Je veux me connecter à ma banque pour effectuer quelques transactions. Comment je peux me rassurer que le serveur auquel j’envoie des instructions s’agit bien d’un serveur de la banque, et pas une imitation crée par un hacker ? (expliquer comment les clés asymétriques son utilisées)

Créer une paire de clés

Nous avons vus comment créer des clés avec ssh-keygen en utilisant notre conteneur Ubuntu dans VSCode.

La commande ssh-keygen est installé par défaut avec le package OpenSSH :

• Windows : ssh-keygen est installé par défaut sur Windows 10 et 11 (suffisamment à jour), et serait disponible directement dans PowerShell. Sinon, vous pouvez :

  • Installer Ubuntu avec WSL2, et utiliser directement OpenSSH

  • Installer l'outil PuttyGen. Attention, Putty stocke les clés dans un format autre que OpenSSH. Pour l'utiliser avec SSH il faudrait exporter et sauvegarder ses clés.

• MacOS : Normalement, installé par défaut avec MacOS, sinon il faudrait peut-être installé XCode pour que ce soit disponible

• Linux : Normalement, installé par défaut, sinon il faut installer le package ssh ou openssh (selon votre distribution)

Normalement, on peut générer une clé avec l'algorithme RSA2 :

ssh-keygen -t rsa -b 2048

Attention à l'emplacement de vos clés !!! Par défaut ssh-keygen var créer des clés sous /home/[UTILISATER]/.ssh, notamment la clé id_rsa (clé privée), et id_rsa.pub (la clé publique). Si vous avez déjà crée des clés, vous risquez de supprimer les anciennes. Vous ne pouvez pas revenir dessus, donc attention !!

Avec la faiblesse de RSA, on préfère d'autres algorithmes, par exemple, l'elliptique :

ssh-keygen -t ed25519

Attention, les clés générés seront stockés dans id_ed25519 et id_ed25519.pub respectivement.

Pour avoir accès à un serveur distant, nous partageons notre clé publique avec l'hébergeur (ou détenteur du compte auquel il donne accès), qui colle la clé publique dans /home/[UTILISATER]/authorized_keys.

En savoir plus

Le sujet de cryptographie est vast et divers.

Je recommande fortement le livre Cryptonomicon, un roman d'espionnage de Neal Stephenson qui plonge profondément dans le sujet de cryptographie. Le livre est à la fois amusant, à la fois très informatif !

https://livre.fnac.com/a2592325/Neal-Stephenson-Cryptonomicon