Chap. I :Principes

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LaurentPoinsot

Plan

Chap. I : Principes fondamentaux de lacryptographie

Laurent Poinsot

30 janvier 2009

Chap. I :Principes

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Plan

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1 Introduction

2 Vocabulaire

3 Menaces sur les communications

4 Cryptanalyse

5 Fonctionnalites offertes par la cryptographie

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1 Introduction

2 Vocabulaire

3 Menaces sur les communications

4 Cryptanalyse

5 Fonctionnalites offertes par la cryptographie

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5 Fonctionnalites offertes par la cryptographie

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Introduction

Vocabulaire

Menaces surles communi-cations

Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Terminologie

1 Cryptologie : Cela signifie la ”science du secret”. Lacryptologie se partage entre la cryptographie et lacryptanalyse ;

2 Cryptographie : Etude des mecanismes destines aassurer - entre autres - la confidentialite descommunications ;

3 Cryptanalyse : Son but est de dejouer les protectionscryptographiques mises en place.

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Introduction

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Menaces surles communi-cations

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1 Cryptologie : Cela signifie la ”science du secret”. Lacryptologie se partage entre la cryptographie et lacryptanalyse ;

2 Cryptographie : Etude des mecanismes destines aassurer - entre autres - la confidentialite descommunications ;

3 Cryptanalyse : Son but est de dejouer les protectionscryptographiques mises en place.

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2 Cryptographie : Etude des mecanismes destines aassurer - entre autres - la confidentialite descommunications ;

3 Cryptanalyse : Son but est de dejouer les protectionscryptographiques mises en place.

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Menaces surles communi-cations

Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Plus precisement,1 Cryptographie : Etude et conception des procedes de

chiffrement des informations ;2 Cryptanalyse : Analyse des textes chiffres pour

retrouver des informations dissimulees, Analyse desprocedes de chiffrement afin d’en decouvrir les faillesde securite.

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Cryptographie VS steganographie

Il faut distinguer la cryptographie de la steganographie.La cryptographie permet de transformer un message ”clair”en un cryptogramme (message ”chiffre”) de sorte que lemessage originel soit completement incomprehensible.La steganographie permet de dissimuler l’existence memede l’information secrete. Par ex. l’encre sympathique ouencore la lettre de George Sand a Alfred de Musset.

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Les protagonistes traditionnels d’une communicationchiffree :

1 Alice et Bob : ils souhaitent se transmettre desinformations de facon confidentielle. Ce sont lesinterlocuteurs legitimes ;

2 Oscar : un opposant (ou ennemi, espion, adversaire)qui a pour but d’espionner les communications entreAlice et Bob.

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Objectif de la cryptographie

L’objectif fondamental de la cryptographie :Permettre a Alice et Bob de communiquer sur un canalpublic peu sur de telle facon qu’Oscar ne soit pas enmesure de comprendre les donnees echangees.Un canal public est un canal de communication auquel toutle monde a acces et dont les commications sontsusceptibles d’etre ecoutees par n’importe qui, sans trop dedifficultes. Par exemple, le reseau telephonique, le reseauInternet, mais aussi l’atmosphere (pour les fumees utiliseespar les amerindiens pour communiquer a distance).

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L’objectif fondamental de la cryptographie :Permettre a Alice et Bob de communiquer sur un canalpublic peu sur de telle facon qu’Oscar ne soit pas enmesure de comprendre les donnees echangees.Un canal public est un canal de communication auquel toutle monde a acces et dont les commications sontsusceptibles d’etre ecoutees par n’importe qui, sans trop dedifficultes. Par exemple, le reseau telephonique, le reseauInternet, mais aussi l’atmosphere (pour les fumees utiliseespar les amerindiens pour communiquer a distance).

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1 Texte (ou message) clair : Information qu’Alice souhaitetransmettre a Bob. Par exemple, un texte en francais oudes donnees numeriques ;

2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

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2 Chiffrement : Processus de transformation d’unmessage clair M de facon a le rendre incomprehensible(sauf aux interlocuteurs legitimes). Il est base sur unefonction de chiffrement E qui permet de generer unmessage chiffre C := E(M) ;

3 Dechiffrement : Processus de reconstruction dumessage clair a partir du message chiffre. Il est basesur une fonction de dechiffrement D telle que si C est lemessage chiffre correspondant au message clair M,alors D(C) = M.

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Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Propriete essentielle au dechiffrement

Pour que l’on puisse realiser le dechiffrement, il faut que lesfonctions E et D verifient la propriete suivante :Soit M un message clair. Si C = E(M), alorsD(C) = D(E(M))= M.

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Propriete essentielle au dechiffrement

Pour que l’on puisse realiser le dechiffrement, il faut que lesfonctions E et D verifient la propriete suivante :Soit M un message clair. Si C = E(M), alorsD(C) = D(E(M))= M.

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Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Propriete essentielle au dechiffrement

Pour que l’on puisse realiser le dechiffrement, il faut que lesfonctions E et D verifient la propriete suivante :Soit M un message clair. Si C = E(M), alorsD(C) = D(E(M))= M.

Chap. I :Principes

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Propriete essentielle au dechiffrement

Pour que l’on puisse realiser le dechiffrement, il faut que lesfonctions E et D verifient la propriete suivante :Soit M un message clair. Si C = E(M), alorsD(C) = D(E(M))= M.

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Pour que l’on puisse realiser le dechiffrement, il faut que lesfonctions E et D verifient la propriete suivante :Soit M un message clair. Si C = E(M), alorsD(C) = D(E(M))= M.

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Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Notion de clef

En pratique, et pour plus de securite, les fonctions E et Dsont parametrees par des clefs Ke et Kd (Ke est la clef dechiffrement et Kd est la clef de dechiffrement). Dire que E etD sont parametrees signifie qu’elles dependent de la clef.On note cette dependance EKe ou DKd . Pour M un messageclair, on doit avoir {

EKe(M) = C ,DKd (C) = M .

Ke et Kd appartiennent a l’espace des clefs K.

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En pratique, et pour plus de securite, les fonctions E et Dsont parametrees par des clefs Ke et Kd (Ke est la clef dechiffrement et Kd est la clef de dechiffrement). Dire que E etD sont parametrees signifie qu’elles dependent de la clef.On note cette dependance EKe ou DKd . Pour M un messageclair, on doit avoir {

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En pratique, et pour plus de securite, les fonctions E et Dsont parametrees par des clefs Ke et Kd (Ke est la clef dechiffrement et Kd est la clef de dechiffrement). Dire que E etD sont parametrees signifie qu’elles dependent de la clef.On note cette dependance EKe ou DKd . Pour M un messageclair, on doit avoir {

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En pratique, et pour plus de securite, les fonctions E et Dsont parametrees par des clefs Ke et Kd (Ke est la clef dechiffrement et Kd est la clef de dechiffrement). Dire que E etD sont parametrees signifie qu’elles dependent de la clef.On note cette dependance EKe ou DKd . Pour M un messageclair, on doit avoir {

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Propriete de dechiffrement

Pour permettre le dechiffrement, la propriete suivante doitetre vraie dans l’espace des clefs K :Quelle que soit la clef de chiffrement Ke ∈ K, il existe aumoins une clef de dechiffrement Kd ∈ K telle que quel quesoit le message clair M, DKd (EKe(M)) = M.Cette propriete est essentielle pour realiser ledechiffrement.

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Pour permettre le dechiffrement, la propriete suivante doitetre vraie dans l’espace des clefs K :Quelle que soit la clef de chiffrement Ke ∈ K, il existe aumoins une clef de dechiffrement Kd ∈ K telle que quel quesoit le message clair M, DKd (EKe(M)) = M.Cette propriete est essentielle pour realiser ledechiffrement.

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Protocole d’utilisation d’un systemecryptographique

Un systeme cryptographique ou procede (oualgorithme) de chiffrement est la donnee

1 d’un espace des clefs K ;2 de fonctions de chiffrement et de dechiffrement

parametrees par des elements de K et qui verifient lapropriete de dechiffrement.

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1 d’un espace des clefs K ;2 de fonctions de chiffrement et de dechiffrement

parametrees par des elements de K et qui verifient lapropriete de dechiffrement.

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Un systeme cryptographique ou procede (oualgorithme) de chiffrement est la donnee

1 d’un espace des clefs K ;2 de fonctions de chiffrement et de dechiffrement

parametrees par des elements de K et qui verifient lapropriete de dechiffrement.

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Deux categories de cryptosystemes

Il existe deux grandes categories de systemescryptographiques :

1 systemes a clef secrete (ou symetriques) :Ke = Kd = K et la clef K est gardee secrete par Aliceet Bob. On dit que K est la clef secrete ;

2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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Il existe deux grandes categories de systemescryptographiques :

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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1 systemes a clef secrete (ou symetriques) :Ke = Kd = K et la clef K est gardee secrete par Aliceet Bob. On dit que K est la clef secrete ;

2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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Deux categories de cryptosystemes

Il existe deux grandes categories de systemescryptographiques :

1 systemes a clef secrete (ou symetriques) :Ke = Kd = K et la clef K est gardee secrete par Aliceet Bob. On dit que K est la clef secrete ;

2 systemes a clef publique (ou asymetriques) : Ke 6= Kd ,Ke est connue de tout le monde : c’est la clef publique,Kd n’est connue que du seul Bob : c’est la clef privee.

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

2 Algorithmes a clef publique : RSA (Rivest ShamirAdleman), El-Gamal.

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

2 Algorithmes a clef publique : RSA (Rivest ShamirAdleman), El-Gamal.

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

2 Algorithmes a clef publique : RSA (Rivest ShamirAdleman), El-Gamal.

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

2 Algorithmes a clef publique : RSA (Rivest ShamirAdleman), El-Gamal.

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Exemples

1 Algorithmes a clef secrete : DES (Data EncryptionStandard), IDEA (International Data EncryptionAlgorithm), AES (Advanced Encryption Standard) ;

2 Algorithmes a clef publique : RSA (Rivest ShamirAdleman), El-Gamal.

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Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

Types de menaces pesant sur lacommunication

1 Attaques passives ;2 Attaques actives.

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Types de menaces pesant sur lacommunication

1 Attaques passives ;2 Attaques actives.

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1 Attaques passives ;2 Attaques actives.

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Cryptanalyse

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Attaques passives

Dans une attaque passive, Oscar se contente d’ecouter(lire ou analyser le flux) les messages qui transitent sur lecanal de communication. C’est une menace sur laconfidentialite de l’information.

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Attaques passives

Dans une attaque passive, Oscar se contente d’ecouter(lire ou analyser le flux) les messages qui transitent sur lecanal de communication. C’est une menace sur laconfidentialite de l’information.

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Attaques passives

Dans une attaque passive, Oscar se contente d’ecouter(lire ou analyser le flux) les messages qui transitent sur lecanal de communication. C’est une menace sur laconfidentialite de l’information.

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Attaques actives

Dans une attaque active, Oscar modifie le contenu desmessages echanges. C’est une menace sur l’integrite del’information.

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Attaques actives

Dans une attaque active, Oscar modifie le contenu desmessages echanges. C’est une menace sur l’integrite del’information.

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Dans une attaque active, Oscar modifie le contenu desmessages echanges. C’est une menace sur l’integrite del’information.

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La cryptographie permet principalement de lutter contre cesmenaces afin de proteger la confidentialite del’information.

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LaurentPoinsot

Introduction

Vocabulaire

Menaces surles communi-cations

Cryptanalyse

Fonctionnalitesoffertes parla cryptogra-phie

La cryptanalyse comprend toutes les techniques de mise endefaut des cryptosystemes. Il existe plusieurs niveauxd’attaques possibles. Les niveaux representent la ”force”des attaques.

Chap. I :Principes

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Niveaux d’attaques

1. Attaque a texte chiffre connu : Oscar connaıt un certainnombre de textes chiffres, tous chiffres avec la meme clefKe, et il essaie de retrouver Kd (de sorte qu’il soit capablede dechiffrer les messages). C’est une attaque passive ;2. Attaque a texte clair connu : Oscar connaıt un certainnombre de couples textes clairs et chiffres correspondants,tous chiffres avec la meme clef Ke. Il essaie de retrouverKd . C’est une attaque passive.

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1. Attaque a texte chiffre connu : Oscar connaıt un certainnombre de textes chiffres, tous chiffres avec la meme clefKe, et il essaie de retrouver Kd (de sorte qu’il soit capablede dechiffrer les messages). C’est une attaque passive ;2. Attaque a texte clair connu : Oscar connaıt un certainnombre de couples textes clairs et chiffres correspondants,tous chiffres avec la meme clef Ke. Il essaie de retrouverKd . C’est une attaque passive.

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Niveaux d’attaque (suite)

3. Attaque a texte clair choisi : Oscar a acces a une ”boıtenoire” : la machine de chiffrement pour une clef Ke donnee.Il choisit un certain nombre de messages clairs qu’il chiffreavec la boıte noire. A l’aide des textes clairs/chiffres, il tentede deviner Kd . C’est une attaque active ;4. Attaque a texte chiffre choisi : Oscar a cette fois acces ala ”boıte noire” de dechiffrement. Il choisi des textes chiffresqu’il dechiffre a l’aide de la boıte noire. Il essaie de retrouverKd . C’est une attaque active.

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Pour assurer la confidentialite

Utilisation d’un algorithme de chiffrement ;Cela consiste a empecher l’acces aux informations quitransitent a toute personne excepte les interlocuteurslegitimes (Alice et Bob).

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Pour lutter contre l’usurpation d’identite

Utilisation d’algorithmes d’authentification ;Alice s’identifie aupres de Bob en prouvant qu’elleconnaıt un secret (par ex., un mot de passe).

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Lutter contre la repudiation

Utilisation d’algorithmes de signature.

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