Chapitre 10 — Chiffrement Symétrique & Asymétrique

La cryptographie protège la confidentialité. Ce module couvre AES (symétrique), RSA et ECC (asymétriques), et l'échange de clés Diffie-Hellman. Ces algorithmes sont omniprésents sur l'examen.

Chiffrement Symétrique

Mémorisez ! Symétrique = même clé pour chiffrer ET déchiffrer. Rapide, adapté aux grandes quantités de données. Problème : comment partager la clé de façon sécurisée ? (Key distribution problem). Solution : utiliser l'asymétrique pour échanger la clé symétrique (hybride).

Algorithme	Taille de clé	Statut	Détails
AES	128, 192, 256 bits	✅ Standard actuel	Chiffrement par blocs (128 bits). AES-256 = recommandé. Remplace DES/3DES.
DES	56 bits	❌ Cassé	56 bits insuffisants — cassé en moins de 24h (EFF DES Cracker 1998)
3DES	112 ou 168 bits	⚠️ Déprécié	3× DES en séquence. Lent. Interdit par NIST après 2023.
ChaCha20	256 bits	✅ Moderne	Chiffrement par flux (stream cipher). Utilisé dans TLS 1.3, WireGuard.
Blowfish/Twofish	Jusqu'à 448 bits	⚠️ Legacy	Prédécesseurs d'AES. Encore utilisés dans certains contextes (bcrypt utilise Blowfish).

Modes d'opération AES :

ECB (Electronic Codebook) : chaque bloc chiffré indépendamment. Dangereux — les patterns restent visibles (la célèbre image Linux Tux chiffrée en ECB reste reconnaissable).
CBC (Cipher Block Chaining) : chaque bloc XOR avec le bloc précédent. Nécessite un IV (vecteur d'initialisation). Plus sécurisé qu'ECB.
GCM (Galois/Counter Mode) : chiffrement + authentification intégrée (AEAD). Mode recommandé. Utilisé dans TLS 1.3.

Chiffrement Asymétrique

Mémorisez ! Asymétrique = paire de clés (publique + privée). Ce que la clé publique chiffre, seule la privée peut déchiffrer. Ce que la clé privée signe, la clé publique vérifie. La clé privée ne quitte JAMAIS le propriétaire.

Algorithme	Taille de clé	Usages
RSA	2048 bits min. (4096 recommandé)	Chiffrement, signatures, échange de clés. Plus lent mais universel.
ECC (Elliptic Curve)	256 bits ≈ RSA 3072 bits	Signatures (ECDSA), échange de clés (ECDH). Plus rapide, clés plus courtes = idéal mobile/IoT.
DSA	1024-3072 bits	Signatures numériques uniquement. Standard FIPS.
Diffie-Hellman (DH)	Variable	Échange de clés uniquement (pas de chiffrement ni signature). Base de nombreux protocoles.

Échange de Clés & Chiffrement Hybride

Diffie-Hellman (DH) : permet à deux parties d'établir une clé secrète partagée sur un canal public sans jamais s'envoyer la clé. Repose sur la difficulté du logarithme discret.
ECDH (Elliptic Curve DH) : variante ECC de Diffie-Hellman. Plus efficace.
Forward Secrecy / PFS (Perfect Forward Secrecy) : utiliser des clés de session éphémères (DHE ou ECDHE). Si la clé privée à long terme est compromise dans le futur, les sessions passées restent protégées (les clés de session sont perdues). TLS 1.3 impose le PFS.
Chiffrement hybride : utiliser l'asymétrique pour échanger une clé symétrique (rapide), puis utiliser la clé symétrique pour chiffrer les données. C'est ce que fait TLS/HTTPS.

Astuce Examen

Sur l'examen : ECC avec une clé de 256 bits offre une sécurité équivalente à RSA avec une clé de ~3072 bits. ECC = plus court, plus rapide = idéal pour mobile et IoT. Si la question demande "algorithme asymétrique le plus efficace pour les appareils à faibles ressources" → répondre ECC.

Cryptographie Quantique

Menace des ordinateurs quantiques : l'algorithme de Shor pourrait casser RSA et ECC en temps polynomial. Les hashes (SHA-256) sont moins vulnérables mais SHA-512 recommandé pour post-quantum.
Post-Quantum Cryptography (PQC) : NIST a standardisé des algorithmes résistants aux ordinateurs quantiques (2024) : CRYSTALS-Kyber (encapsulation de clé), CRYSTALS-Dilithium (signature).
QKD (Quantum Key Distribution) : utilise les propriétés quantiques de la lumière pour détecter toute interception. Théoriquement indéchiffrable. Actuellement limité en distance.

Quiz — Chiffrement

1. La principale différence entre le chiffrement symétrique et asymétrique est :

Le symétrique est plus sécurisé L'asymétrique peut traiter de plus grandes quantités de données Le symétrique utilise la même clé pour chiffrer et déchiffrer ; l'asymétrique utilise une paire de clés différentes Le symétrique est uniquement utilisé pour les signatures numériques

Symétrique = 1 clé pour chiffrer ET déchiffrer (AES, DES, 3DES). Rapide, adapté aux grandes données. Problème : distribution de la clé. Asymétrique = paire clé publique/privée (RSA, ECC). Lent, adapté aux petites données. Solution au problème de distribution. En pratique : hybride (asym pour échanger la clé sym).

2. AES (Advanced Encryption Standard) est :

Un algorithme de chiffrement symétrique par blocs, standard actuel avec des clés de 128, 192 ou 256 bits Un algorithme de chiffrement asymétrique basé sur les courbes elliptiques Une fonction de hachage cryptographique Un protocole d'échange de clés

AES = Advanced Encryption Standard. Symétrique, blocs de 128 bits, clés de 128/192/256 bits. Adopté par NIST en 2001 pour remplacer DES. AES-256 est le standard de facto pour le chiffrement gouvernemental et commercial. Utilisé dans : WiFi (WPA2/WPA3), TLS, FileVault, BitLocker, VPN.

3. Le "Perfect Forward Secrecy" (PFS) garantit que :

Les données chiffrées ne peuvent jamais être déchiffrées Chaque utilisateur a une clé unique La clé privée du serveur ne peut pas être volée La compromission future de la clé privée à long terme ne compromet pas les sessions passées, car des clés de session éphémères ont été utilisées

PFS = clés de session éphémères (DHE, ECDHE). Même si un attaquant enregistre tout le trafic chiffré aujourd'hui et vole la clé privée du serveur dans 5 ans, il ne peut pas déchiffrer les sessions passées (les clés de session éphémères ont été détruites à la fin de chaque session). TLS 1.3 impose ECDHE pour toutes les connexions.

4. L'algorithme ECC est préféré à RSA pour les appareils mobiles et IoT car :

ECC est plus ancien et donc plus éprouvé ECC offre un niveau de sécurité équivalent à RSA avec des clés beaucoup plus courtes, consommant moins de ressources CPU et mémoire ECC utilise une clé symétrique et est donc plus simple ECC n'a pas besoin de certificats numériques

ECC 256 bits ≈ RSA 3072 bits en sécurité. Pour les appareils à ressources limitées (IoT, smartphones) : clés ECC plus courtes = calculs plus rapides, moins d'énergie, moins de bande passante. TLS 1.3, WPA3, et SSH modernes préfèrent ECDH/ECDSA (variantes ECC) à RSA pour ces raisons.

5. Diffie-Hellman (DH) est utilisé pour :

Chiffrer les données transmises sur le réseau Signer numériquement des documents Établir une clé secrète partagée entre deux parties sur un canal de communication non sécurisé, sans jamais transmettre la clé Hacher les mots de passe avant stockage

DH = échange de clés uniquement. Permet à Alice et Bob de dériver la même clé secrète sans jamais s'envoyer cette clé (un observateur voit les échanges publics mais ne peut pas calculer la clé sans résoudre le problème du logarithme discret). Base de TLS (pour négocier la clé de session AES), SSH, IPsec.

6. Pourquoi DES (Data Encryption Standard) est-il considéré comme obsolète ?

DES ne supporte pas AES-256 DES est trop lent pour les systèmes modernes DES a été cassé par une attaque théorique seulement DES utilise une clé de 56 bits, trop courte — cassée en 22 heures par une machine dédiée dès 1998

DES = 56 bits de clé. En 1998 : EFF DES Cracker ("Deep Crack") a cassé une clé DES en 22 heures pour 250 000$. Aujourd'hui avec les GPUs modernes : quelques heures. 2^56 combinaisons = ~72 quadrillions mais trop peu pour 2024. 3DES a temporairement résolu le problème mais il est maintenant déprécié. AES (128/256 bits) est le remplacement.

7. Le mode AES-GCM est préféré aux modes ECB et CBC parce que :

GCM intègre une authentification (AEAD) qui détecte toute modification des données chiffrées, en plus du chiffrement GCM est beaucoup plus rapide GCM utilise des clés plus longues GCM n'a pas besoin de vecteur d'initialisation (IV)

GCM (Galois/Counter Mode) = AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data). Combine chiffrement (confidentialité) ET authentification (intégrité). Si les données sont modifiées après chiffrement, le déchiffrement échoue. ECB : pas d'authenticité, patterns visibles. CBC : pas d'authenticité intégrée, vulnérable au padding oracle. TLS 1.3 utilise exclusivement AEAD (AES-GCM, ChaCha20-Poly1305).

8. Dans un système de chiffrement asymétrique, si Alice veut envoyer un message chiffré à Bob : Alice chiffre avec sa propre clé privée Alice chiffre avec la clé privée de Bob Alice chiffre avec la clé PUBLIQUE de Bob Alice et Bob utilisent la même clé symétrique

Pour chiffrer vers Bob : utiliser la clé PUBLIQUE de Bob. Seule la clé PRIVÉE de Bob peut déchiffrer. La clé publique peut être partagée librement. Si Alice veut SIGNER le message (non-répudiation) : Alice signe avec sa propre clé PRIVÉE. Bob vérifie avec la clé PUBLIQUE d'Alice. Mémo : publique = tout le monde peut, privée = moi seul.

9. Le chiffrement hybride TLS combine : Deux algorithmes symétriques différents L'asymétrique (pour négocier une clé de session) + le symétrique (pour chiffrer les données de la session) Le hachage + le chiffrement symétrique Deux clés publiques différentes

TLS = chiffrement hybride. Handshake (négociation) : ECDH éphémère pour établir une clé de session secrète. Data transfer : AES-256-GCM avec la clé de session pour chiffrer le trafic. Cette approche combine l'avantage de l'asymétrique (échange de clé sécurisé) avec la performance du symétrique (chiffrement rapide des données).

10. La cryptographie post-quantique (PQC) est développée pour : Utiliser des ordinateurs quantiques pour chiffrer plus vite Chiffrer les communications des ordinateurs quantiques Remplacer AES qui sera cassé par les ordinateurs quantiques Créer des algorithmes résistants aux ordinateurs quantiques, qui pourraient casser RSA et ECC grâce à l'algorithme de Shor

L'algorithme de Shor (sur ordinateur quantique) peut casser RSA et ECC en temps polynomial. AES est moins vulnérable (algorithme de Grover réduit la sécurité de moitié — AES-256 → AES-128 effectif, encore acceptable). NIST a standardisé en 2024 : CRYSTALS-Kyber (encapsulation) et CRYSTALS-Dilithium (signature) comme algorithmes post-quantiques.