Session B10 — Cryptographie essentielle¶

Parcours : B 20 sessions | Module : C — Identités, cloud & données | Niveau : Débutant | Format : Webinaire Livestorm (1h30)

1. Introduction¶

• Le chiffrement symétrique utilise une seule clé partagée (ultra-rapide, idéal pour les gros volumes de données au repos).
• Le chiffrement asymétrique utilise un couple clé publique/privée (plus lent, idéal pour l'authentification et l'échange sécurisé de clés sur Internet).
• La fonction de hachage (ex. SHA-256) crée une empreinte unique et irréversible permettant de vérifier l'intégrité d'un fichier grâce à l'effet d'avalanche — et, avec un sel, de stocker les mots de passe correctement.
• Les certificats X.509 et les Autorités de Certification (AC) constituent la base de confiance asymétrique nécessaire au chiffrement web (HTTPS, vu en B07).

Objectifs de la session¶

À la fin de cette session, vous serez capable de :

• Expliquer la différence de fonctionnement et d'usage entre le chiffrement symétrique (clé unique) et le chiffrement asymétrique (couple de clés).
• Utiliser et analyser une fonction de hachage (comme SHA-256) pour garantir l'intégrité d'une donnée et illustrer l'effet d'avalanche.
• Justifier les règles de stockage sécurisé des mots de passe (hachage salé, fonctions dédiées) et décrire les rôles d'une PKI, des autorités de certification et d'un certificat X.509.

2. Développement¶

Approfondissement technique pour le mentor (Contenu dense)¶

1. La cryptographie hybride, déjà rencontrée Reliez explicitement à B07 : le handshake TLS EST la cryptographie hybride en action — l'asymétrique (RSA, Diffie-Hellman) résout le problème de l'échange de clés, la symétrique (AES) fait le travail à grande vitesse. Cette session donne les fondations de ce qui a été admis en B07. Pour les curieux : Diffie-Hellman permet même de construire un secret commun sans jamais le transmettre — chacun combine sa part privée avec la part publique de l'autre. Précision de rigueur si la question vient : DH est un protocole d'accord de clé, il ne chiffre pas de messages et ne produit pas de signatures (c'est le rôle de RSA). Et si la question des modes d'opération d'AES surgit : la référence actuelle est le chiffrement authentifié type AES-GCM (AEAD : confidentialité + intégrité, utilisé par TLS 1.3) ; le mode historique ECB est à proscrire — même bloc en clair, même bloc chiffré : les motifs se voient, et c'est précisément le défaut du chiffrement (3DES en mode ECB) de l'affaire Adobe racontée plus bas.

2. Mots de passe : pourquoi le hachage « rapide » ne suffit pas Le point technique central de la session : un mot de passe ne se chiffre pas, il se hache — mais pas n'importe comment. (1) Sans sel, deux utilisateurs au même mot de passe ont la même empreinte, et les tables précalculées (rainbow tables) cassent tout en masse. (2) Même salées, les fonctions généralistes (MD5, SHA-1, SHA-256) sont trop rapides : une seule carte graphique moderne teste des milliards de candidats par seconde. D'où les fonctions dédiées volontairement lentes et coûteuses : bcrypt, scrypt, Argon2 (la référence actuelle). MD5 et SHA-1 sont par ailleurs cryptographiquement cassés (collisions démontrées) — à bannir de tout nouvel usage.

3. La signature numérique : le hachage rencontre l'asymétrique Expliquez la mécanique si la question vient : signer un document = hacher le document, puis calculer à partir de cette empreinte et de la clé privée une signature que seul son détenteur peut produire. Quiconque possède la clé publique peut vérifier : il recalcule le hachage du document reçu et contrôle mathématiquement que la signature lui correspond. (Précision pour un participant avancé : l'image classique « chiffrer l'empreinte, puis la déchiffrer pour vérifier » ne décrit que le RSA historique — les schémas modernes comme RSA-PSS, ECDSA ou Ed25519 n'ont pas d'opération de « déchiffrement » : la vérification est une équation qui répond vrai ou faux.) C'est exactement ainsi qu'une Autorité de Certification signe un certificat X.509 — et ce que le navigateur vérifie à chaque cadenas (B07 : DigiNotar a montré ce qui arrive quand le signataire est compromis).

Glossaire¶

• Argon2 / bcrypt — Fonctions de hachage dédiées au stockage des mots de passe, volontairement lentes et coûteuses pour résister aux attaques par force brute massives.
• Chiffrement asymétrique — Algorithme utilisant un couple de clés (publique pour chiffrer, privée pour déchiffrer).
• Chiffrement symétrique — Algorithme cryptographique utilisant la même clé secrète pour chiffrer et déchiffrer les données.
• Effet d'avalanche — Propriété d'une fonction de hachage où une infime modification de l'entrée change radicalement l'empreinte finale.
• Hachage (Hashing) — Transformation mathématique irréversible d'une donnée d'entrée en une empreinte de taille fixe garantissant l'intégrité.
• PKI (Infrastructure de Clés Publiques) — Système de délivrance et de gestion de certificats numériques X.509 permettant de certifier l'identité des serveurs et des clés.
• Rainbow table (Table arc-en-ciel) — Table précalculée d'empreintes de mots de passe courants, permettant de casser en masse les hachages non salés.
• Sel (Salt) — Valeur aléatoire unique ajoutée à chaque mot de passe avant hachage, rendant chaque empreinte unique et les tables précalculées inopérantes.
• Signature numérique — Preuve cryptographique calculée sur l'empreinte d'un document avec la clé privée du signataire — vérifiable par tous avec sa clé publique (authenticité + intégrité).

Concepts clés¶

1. Chiffrement symétrique vs asymétrique¶

La cryptographie protège la confidentialité des données à l'aide de formules mathématiques. Il existe deux grandes familles d'algorithmes de chiffrement :

• Chiffrement symétrique : Utilise une seule et unique clé secrète partagée pour chiffrer et déchiffrer les données. C'est un protocole extrêmement rapide, idéal pour chiffrer de grands volumes de données (ex. chiffrement de disques durs ou de bases de données avec l'algorithme AES — le BitLocker de B08, c'est lui).
  • La problématique : Comment s'échanger la clé secrète initiale avec son destinataire de manière sécurisée sans qu'un espion ne la capture ?
  • Analogie : Un coffre-fort qui s'ouvre et se ferme avec une seule clé physique. Vous devez faire un double de cette clé et la transmettre en main propre à votre destinataire avant de pouvoir lui expédier le coffre.
• Chiffrement asymétrique : Utilise un couple de clés mathématiquement liées mais différentes :
  • La clé publique : Elle est diffusée librement à tout le monde. Elle sert uniquement à chiffrer les messages à destination du propriétaire de la clé.
  • La clé privée : Elle doit être gardée strictement confidentielle par son propriétaire. Elle sert uniquement à déchiffrer les messages chiffrés avec la clé publique correspondante.
  • Usage : Ce protocole est beaucoup plus lent. On l'utilise principalement pour établir la connexion initiale sécurisée (échange de clé de session symétrique via des algorithmes comme RSA ou Diffie-Hellman) ou pour signer numériquement des documents (avec RSA — Diffie-Hellman, lui, sert uniquement à établir une clé partagée).
  • Analogie : Votre correspondant vous envoie un cadenas ouvert (clé publique) dont il garde jalousement la clé physique (clé privée). Vous mettez votre document dans une boîte, vous la fermez avec son cadenas ouvert et lui renvoyez la boîte. Personne d'autre que lui ne pourra ouvrir la boîte, car il est le seul à posséder la clé physique.

La cryptographie hybride : vous l'avez déjà rencontrée — le handshake TLS de B07 combine les deux : l'asymétrique livre la clé de session, la symétrique chiffre le trafic. Le meilleur des deux mondes.

2. Le Hachage et l'intégrité des données¶

Un hachage (ou condensat) n'est pas du chiffrement. C'est l'application d'une fonction mathématique à sens unique à un message d'entrée pour produire une empreinte numérique de taille fixe (ex. 256 bits pour le SHA-256), peu importe la taille du document d'entrée.

Les 3 propriétés fondamentales d'un bon hachage :¶

• Irréversible : Il est mathématiquement impossible de reconstituer le document d'origine à partir de son empreinte de hachage.
• Résistant aux collisions : Deux documents différents ne doivent pas donner la même empreinte de hachage.

• Effet d'avalanche : La moindre modification infinitésimale de la donnée d'entrée (ex. un simple espace ou une lettre modifiée) produit une empreinte de hachage de sortie totalement différente.

• Usage n°1 — l'intégrité : On utilise le hachage pour valider qu'un fichier n'a pas été corrompu ou modifié par un virus lors du téléchargement (l'empreinte publiée par l'éditeur doit correspondre à celle calculée localement).

Le hachage des mots de passe : le sel, et des fonctions volontairement lentes¶

• Usage n°2 — les mots de passe : un site ne doit jamais pouvoir RELIRE votre mot de passe, seulement le VÉRIFIER — donc : hachage, jamais de chiffrement ni de stockage en clair.
• Le sel (salt) : une valeur aléatoire unique par utilisateur, ajoutée au mot de passe avant hachage. Sans sel : deux utilisateurs au même mot de passe ont la même empreinte, et les rainbow tables (tables d'empreintes précalculées des mots de passe courants) cassent tout en masse. Avec sel : chaque empreinte est unique, les tables précalculées sont inopérantes.
• La lenteur volontaire : même salées, les fonctions généralistes (SHA-256) sont trop rapides face aux cartes graphiques modernes (des milliards de tests par seconde). On utilise des fonctions dédiées, lentes et coûteuses par conception : bcrypt, scrypt, Argon2.
• À retenir : MD5 et SHA-1 sont cassés (collisions démontrées) — à bannir de tout nouvel usage.

3. PKI et Certificats X.509¶

Comment être sûr que la clé publique de banque.com appartient bien à votre banque et non à un pirate ? C'est le rôle de l'Infrastructure de Clés Publiques (PKI) et des Autorités de Certification (AC) — les garants du cadenas rencontrés en B07 (souvenez-vous de DigiNotar).

• L'Autorité de Certification (AC) : C'est un tiers de confiance chargé de vérifier l'identité réelle d'une entreprise, puis de signer numériquement son certificat d'identité numérique (X.509).
• Le Certificat X.509 : C'est la carte d'identité numérique du serveur web. Il contient :
  1. La clé publique du serveur.
  2. Le nom du propriétaire (le domaine banque.com).
  3. Les dates de validité du certificat.
  4. L'identité de l'AC qui l'a émis (ex. Let's Encrypt).
  5. La signature cryptographique de l'AC (prouvant que le certificat n'a pas été falsifié).
• La signature numérique, mécanisme sous-jacent : hacher le document, puis sceller cette empreinte avec la clé privée du signataire. Quiconque détient la clé publique vérifie que la signature correspond bien à l'empreinte qu'il recalcule du document reçu. Hachage + asymétrique = authenticité ET intégrité.

Activité — Le laboratoire du hachage (Sondages Livestorm n°2 à 4)¶

Consignes pour le mentor : Affichez les deux phrases et leurs empreintes SHA-256, laissez 30 secondes d'observation, puis lancez les sondages. Débriefez après chaque vote.

Phrase A : La cybersécurité protège nos données. SHA-256 (A) : 5ccfec79bdf934f595df7b14ab44a2cbe5321f8a846c483a992bb3b0b8c66e4d

Phrase B : La cybersecurite protege nos donnees. (les mêmes mots, sans accents) SHA-256 (B) : 8e77a16709f6e1ba0a3203498875567b45ddb17904ce8e7d2bb9b4226f97914a

• 📊 Sondage n°2 — L'effet d'avalanche : Les deux phrases ne diffèrent que par quelques accents. Combien de caractères leurs empreintes ont-elles en commun aux mêmes positions ?
  • A) Presque tous : les phrases sont quasi identiques
  • B) Environ la moitié
  • C) Pratiquement aucun : les empreintes sont totalement différentes ✅
• 📊 Sondage n°3 — L'usage : Pourquoi les éditeurs (ex. Ubuntu) publient-ils l'empreinte SHA-256 de leurs fichiers d'installation à côté du lien de téléchargement ?
  • A) Pour permettre de vérifier que le fichier téléchargé est intègre et non modifié ✅
  • B) Pour chiffrer le fichier pendant le téléchargement
  • C) Pour accélérer le téléchargement grâce à la compression
• 📊 Sondage n°4 — Le sens unique : À partir d'une empreinte SHA-256, peut-on retrouver le document d'origine ?
  • A) Oui, en inversant le calcul mathématique
  • B) Non — la fonction est à sens unique ; mais si l'entrée est courte et prévisible, on peut tester des candidats en masse jusqu'à retrouver la bonne ✅
  • C) Oui, mais uniquement avec un ordinateur quantique

Éléments de débriefing (pour le mentor) :

• N°2 : c'est l'effet d'avalanche — aucune corrélation visible entre les empreintes, impossible de deviner l'ampleur ou la nature de la modification. C'est ce qui rend l'empreinte fiable : toute altération, même d'un bit, se voit.
• N°3 : le scénario complet : l'éditeur publie le hash de référence depuis son site (protégé par TLS) ; l'utilisateur télécharge le fichier (parfois via un miroir non maîtrisé), calcule localement sha256sum fichier.iso, compare. Identique = ni corruption, ni malware injecté en route.
• N°4 : la nuance est LE pont vers les mots de passe : inverser est impossible, mais tester est possible — un attaquant hache des millions de candidats (« azerty », « 123456 »...) et compare aux empreintes volées. C'est exactement pourquoi le sel et les fonctions lentes existent... et ce que LinkedIn a appris à ses dépens (l'histoire arrive).

4. Le paysage en chiffres¶

Comment lire ces chiffres ? (1) Le mauvais outil au mauvais endroit (chiffrer au lieu de hacher) transforme une fuite en catastrophe. (2) Un détail d'implémentation (le sel manquant) change tout. (3) La force brute est industrielle : seule la lenteur volontaire des fonctions dédiées la rend non rentable.

5. Deux affaires réelles : les mots croisés d'Adobe et le sel manquant de LinkedIn¶

Cas n°1 — Adobe (2013) : 153 millions de mots de passe « chiffrés »... et lisibles comme des mots croisés¶

Fin 2013, un fichier gigantesque circule sur Internet : la base clients d'Adobe, environ 153 millions de comptes. Le drame n'est pas seulement la fuite — c'est ce qu'elle révèle : Adobe n'avait pas haché les mots de passe, mais les avait chiffrés, tous avec la même clé et un mode de chiffrement qui produit le même résultat pour la même entrée. Conséquence : sans même casser le chiffrement, on voit quels utilisateurs partagent le même mot de passe — les blocs chiffrés identiques se comptent par millions. Pire : les indices de mot de passe, eux, étaient stockés en clair à côté (« prénom de ma fille », « 123456 », « pareil que gmail »...). La communauté sécurité l'a surnommée « la plus grande grille de mots croisés du monde » : les indices des uns révélaient le mot de passe chiffré... des millions d'autres.

Ce que ce cas illustre : chiffrer n'est PAS hacher — le chiffrement est réversible et la clé devient un point de défaillance unique ; le bon réflexe était connu (hachage salé, fonction lente) ; et les métadonnées « anodines » (les indices) peuvent annuler toute la protection. Le sondage n°1 de ce soir, c'était exactement ce choix — et 153 millions de personnes ont payé la mauvaise réponse.

Cas n°2 — LinkedIn (2012) : le sel qui manquait¶

En 2012, LinkedIn subit une intrusion ; 6,5 millions d'empreintes de mots de passe apparaissent d'abord sur un forum russe. En 2016, la vérité s'avère bien pire : ce sont 117 millions d'identifiants qui sont mis en vente. Le problème technique : les mots de passe étaient hachés en SHA-1 sans sel. Sans sel, tous les utilisateurs de « linkedin123 » partagent la même empreinte : les attaquants comparent la base aux tables précalculées et aux dictionnaires à la vitesse des cartes graphiques — l'écrasante majorité des mots de passe tombe en quelques jours. Ces 117 millions de couples e-mail/mot de passe alimentent depuis des années le credential stuffing (rappel : 23andMe, la semaine dernière — la boucle est bouclée).

Ce que ce cas illustre : le hachage seul ne suffit pas — le sel rend chaque empreinte unique et les tables précalculées inutiles ; la vitesse de la fonction compte autant que sa solidité (SHA-1 rapide → force brute rentable ; bcrypt/Argon2 lents → non rentable) ; et une fuite mal protégée en 2012 nourrit encore les attaques d'aujourd'hui.

Questions de réflexion¶

1. Pourquoi utilise-t-on le chiffrement symétrique (rapide) pour chiffrer l'ensemble d'un disque dur plutôt que le chiffrement asymétrique ?
2. Si un pirate réussit à modifier le contenu d'un fichier téléchargé ainsi que la page web qui affiche le hachage SHA-256 de ce fichier, comment l'utilisateur peut-il s'apercevoir de l'attaque ? Quel mécanisme cryptographique (lié aux certificats de sites) protège la page web affichant le hash ?
3. Dans l'affaire Adobe, les mots de passe étaient « protégés » par chiffrement. Expliquez pourquoi un hachage salé aurait radicalement limité les dégâts, même après le vol de la base.

Corrigé / Éléments de réponse :

1. Le chiffrement symétrique est beaucoup plus rapide et moins gourmand en ressources CPU, ce qui est indispensable pour chiffrer/déchiffrer des volumes de données en temps réel (un disque dur entier).
2. La page web avec le hash est protégée par un certificat TLS (HTTPS), garantissant son intégrité si le site est bien authentique — modifier le fichier ET la page de référence supposerait de compromettre aussi le serveur légitime ou sa chaîne de certification.
3. Avec un hachage salé (fonction lente type bcrypt/Argon2) : aucune clé à voler (rien à déchiffrer), aucune empreinte identique entre utilisateurs (le sel), et une force brute non rentable (la lenteur). Le vol de la base n'aurait livré que des empreintes inexploitables en masse — au lieu de 153 millions de mots de passe exposés d'un coup par une seule clé et des indices en clair.

Cas d'usages et exemples concrets¶

Exemple d'application professionnelle : Une entreprise utilise le chiffrement asymétrique pour établir une connexion TLS sécurisée avec ses clients. Les clés publiques et privées servent uniquement à s'authentifier et à échanger une clé temporaire unique. La suite des communications chiffrées s'effectue en chiffrement symétrique pour garantir un débit rapide des données.

Panorama des solutions du marché (Commerciales & Open-Source)¶

Pour déployer des PKI d'entreprise, gérer des clés cryptographiques et stocker des secrets de manière sécurisée :

• Solutions Leaders du Marché (Propriétaires / Payantes) :
  • Thales Luna HSM (Hardware Security Module) : Équipements physiques ultra-sécurisés pour la génération et le stockage physique de clés cryptographiques de niveau militaire.
  • DigiCert Enterprise PKI : Solution commerciale leader pour la gestion automatisée des certificats numériques et des clés à grande échelle.
  • Entrust PKI : Plateforme robuste pour gérer l'infrastructure de clés publiques d'entreprises financières et gouvernementales.
• Alternatives Open-Source et Gratuites (Idéal PME) :
  • HashiCorp Vault : L'outil open-source leader mondial pour la gestion des secrets, le stockage des clés cryptographiques d'API, de bases de données et la génération dynamique de certificats — l'antidote aux identifiants codés en dur du cas Uber (B09).
  • EJBCA Community Edition : Plateforme de PKI open-source de niveau entreprise, permettant de construire sa propre Autorité de Certification (CA) interne de manière robuste.
  • OpenSSL : Boîte à outils cryptographique en ligne de commande open-source universelle, utilisée pour générer des clés, des demandes de signature de certificat (CSR) et chiffrer des fichiers.

Quiz de validation (Sondages Livestorm n°6 à 8)¶

Consignes pour le mentor : À lancer en fin de session, après le mini-scénario.

• 📊 Sondage n°6 : Pourquoi combine-t-on chiffrement symétrique et asymétrique (cryptographie hybride, comme dans TLS) ?
  • A) L'asymétrique résout l'échange de clés, la symétrique chiffre ensuite à grande vitesse ✅
  • B) Pour chiffrer deux fois et doubler la sécurité
  • C) Parce que certains pays interdisent l'un des deux
• 📊 Sondage n°7 : À quoi sert le sel (salt) dans le stockage des mots de passe ?
  • A) À rendre le mot de passe plus long, donc plus difficile à deviner
  • B) À rendre chaque empreinte unique et les tables précalculées (rainbow tables) inopérantes ✅
  • C) À chiffrer l'empreinte après le hachage
• 📊 Sondage n°8 : Que contient un certificat X.509 présenté par un site web ?
  • A) La clé privée du serveur, pour permettre le déchiffrement
  • B) La liste des utilisateurs autorisés à visiter le site
  • C) La clé publique du serveur, l'identité du domaine et la signature de l'autorité de certification ✅

Éléments de débriefing (pour le mentor) :

• N°6 : c'est le handshake TLS de B07, désormais compris de l'intérieur — l'asymétrique livre la clé, la symétrique fait le travail.
• N°7 : le sel n'est pas secret ni destiné à « allonger » le mot de passe — il est unique par utilisateur et casse la mutualisation des attaques (LinkedIn : son absence a coûté 117 millions de comptes).
• N°8 : la clé PRIVÉE ne quitte JAMAIS le serveur (le piège A) — le certificat ne transporte que la clé publique, l'identité et la garantie signée de l'AC.

3. Ressources complémentaires¶

• Sur IBM SkillsBuild : Suivre le cours "Cryptography Basics" (durée estimée : 1h30).
• Activité pratique : Ouvrez un terminal sur votre ordinateur de test et tapez la commande de hachage sur un court texte pour observer le résultat (ex. sous Linux/macOS : echo -n "Bonjour" | sha256sum). Modifiez une lettre et observez la différence.
• ANSSI — Mécanismes cryptographiques
• CNIL — Comprendre le chiffrement

4. Exercice bonus (Sondage Livestorm)¶

• Objectif : Rôle des autorités de certification.
• 📊 Sondage Livestorm n°9 : Lorsque votre navigateur affiche une alerte "Connexion non sécurisée" sur un site web HTTPS, quelle en est la cause la plus courante ?
  • A) Le site web a été piraté.
  • B) Le certificat TLS du site est expiré ou a été signé par une autorité non reconnue par le système ✅
  • C) Votre ordinateur manque de mémoire vive.
• Guide d'animation (pour le mentor) : Expliquez le rôle de la chaîne de confiance (PKI) : un certificat doit être signé par une Autorité de Certification reconnue pour valider l'identité du site — et la signature, vous savez désormais comment elle fonctionne (hachage + clé privée de l'AC). Segment tampon : à faire en autonomie si la session est en retard.

5. Aide-mémoire / Fiche de révision¶

La règle d'or de la session : trois outils, trois usages — chiffrez ce que vous devrez relire, hachez (avec sel et fonction lente) ce que vous devez seulement vérifier, signez ce dont il faut prouver l'origine. Adobe et LinkedIn rappellent qu'un seul choix d'outil erroné se paie en centaines de millions de comptes.