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Introduction à la cryptographie

De quoi parle cette section​

Cette section couvre les grands algorithmes de cryptographie sous l'angle qui compte vraiment quand on fait de la cybersécurité : d'où ils viennent, à quoi ils servent, et surtout comment on les casse. Les maths sont présentes quand elles éclairent un concept ou une attaque, mais l'objectif n'est pas de faire un cours de théorie des nombres — c'est de comprendre pourquoi tel algo est sûr, pourquoi tel autre est mort, et ce qu'un attaquant regarde en premier.

Un peu de vocabulaire​

Avant tout, quelques termes qu'on va utiliser partout :

  • Plaintext (clair) : le message original, lisible.
  • Ciphertext (chiffré) : le message après chiffrement, illisible sans la clé.
  • Cipher : l'algorithme de chiffrement lui-même (AES, RSA...).
  • Key : le secret qui paramètre le chiffrement/déchiffrement.
  • Encryption / Decryption : chiffrement / déchiffrement.
  • Cryptanalysis : l'art de casser les systèmes cryptographiques.

Attention à un abus de langage courant : « encoder » (Base64, hex, URL-encoding) n'est pas « chiffrer ». Un encodage est réversible sans secret — c'est juste un changement de représentation. En CTF, confondre les deux fait perdre du temps ; si tu vois du Base64, ce n'est pas de la crypto, c'est de l'encodage.

Le principe de Kerckhoffs (1883)​

C'est le principe fondateur, et il tient toujours 140 ans plus tard :

Un système cryptographique doit rester sûr même si tout, sauf la clé, est public.

Autrement dit : la sécurité repose sur la clé, jamais sur le secret de l'algorithme. Un algo dont la sécurité dépend du fait que personne ne connaît son fonctionnement fait de la « security through obscurity » — et ça finit toujours mal. C'est pour ça que les bons algos (AES, RSA, SHA) sont entièrement publics, documentés, et analysés par des milliers de chercheurs. Leur robustesse vient précisément de là : ils ont survécu à des décennies d'attaques publiques.

Corollaire pour toi en pentest : quand un produit propriétaire annonce un « algorithme de chiffrement secret et révolutionnaire », c'est un red flag. Le vrai chiffrement fort est toujours du standard bien implémenté.

Les trois propriétés à protéger (CIA)​

La crypto sert à garantir trois choses, le fameux triptyque CIA :

  • Confidentiality (confidentialité) : seuls les destinataires autorisés peuvent lire → assurée par le chiffrement.
  • Integrity (intégrité) : le message n'a pas été modifié → assurée par les fonctions de hachage et les MAC.
  • Authenticity (authenticité) : le message vient bien de qui il prétend → assurée par les signatures et les MAC.

Une erreur classique de débutant (et de vieux protocoles) : croire que chiffrer suffit. Chiffrer protège la confidentialité, pas l'intégrité. Un attaquant peut modifier un ciphertext sans le déchiffrer et provoquer des dégâts (cf. les attaques sur CBC sans MAC). D'où les modes modernes comme AES-GCM qui font chiffrement et authentification en même temps (AEAD).

Les grandes familles de primitives​

On peut ranger toute la crypto en quelques familles :

Symmetric encryption — Une seule clé, partagée, sert à chiffrer et déchiffrer. Rapide, utilisé pour le gros du trafic. Exemples : AES, ChaCha20. Problème central : comment partager la clé de façon sûre ?

Asymmetric encryption (à clé publique) — Deux clés liées mathématiquement : une publique, une privée. Résout le problème du partage de clé, mais c'est lent. Exemples : RSA, ECC.

Key exchange — Des protocoles pour se mettre d'accord sur une clé secrète commune à travers un canal non sécurisé. Exemple : Diffie-Hellman.

Hash functions — Transforment n'importe quelle donnée en une empreinte de taille fixe, irréversible. Servent à l'intégrité, au stockage de mots de passe, aux signatures. Exemples : SHA-2, SHA-3.

MAC / Signatures — Garantissent intégrité + authenticité. MAC avec clé symétrique (HMAC), signatures avec clé asymétrique (RSA, ECDSA).

En pratique, un protocole réel comme TLS combine tout ça : asymétrique pour échanger une clé, symétrique pour chiffrer le trafic, hash pour l'intégrité, certificats pour l'authenticité. C'est l'objet du dernier cours de la section.

Comment on « casse » de la crypto​

Puisque c'est l'angle qui nous intéresse, voici les grandes catégories d'attaques qu'on retrouvera tout au long de la section :

Brute force — Essayer toutes les clés. Contré par une taille de clé suffisante : une clé de 128 bits représente environ 3,4 × 10³⁸ possibilités, hors de portée même de toutes les machines de la planète réunies. C'est pourquoi la taille de clé compte tant.

Cryptanalyse mathématique — Exploiter une faiblesse dans l'algo lui-même (structure, biais statistique). C'est ce qui a tué DES, MD5, SHA-1.

Attaques par implémentation (side-channel) — Ne pas attaquer les maths mais la fuite physique : temps d'exécution, consommation électrique, émissions. Très pertinent pour toi en embarqué : un RSA mal codé sur microcontrôleur peut fuiter sa clé par le temps de calcul. On en reparle dans le cours RSA.

Attaques sur le protocole / l'usage — Souvent le maillon faible n'est pas l'algo mais la façon dont on l'utilise : réutilisation d'un nonce, IV prévisible, padding oracle, mauvaise génération d'aléa. La plupart des vraies failles crypto sont là, pas dans les maths.

Facteur humain / clés faibles — Mots de passe faibles, clés générées avec un mauvais RNG, secrets hardcodés. En CTF comme en vrai, c'est souvent le point d'entrée.

Plan de la section​

  1. XOR et One-Time Pad — La brique de base, le seul chiffrement mathématiquement incassable, et pourquoi on ne peut quasiment pas l'utiliser.
  2. Chiffrement symétrique — AES et les modes opératoires (le piège ECB, l'importance de l'IV, l'AEAD).
  3. RSA — Le premier algo à clé publique, comment il marche et comment on l'attaque.
  4. Diffie-Hellman — Comment créer un secret commun à distance.
  5. Courbes elliptiques (ECC) — La crypto asymétrique moderne, pourquoi elle remplace RSA.
  6. Fonctions de hachage — Empreintes, intégrité, stockage de mots de passe, HMAC.
  7. Clés publiques/privées et certificats — Le cours dédié : PKI, X.509, TLS, chaîne de confiance.

Références pour aller plus loin​

  • Serious Cryptography, Jean-Philippe Aumasson — la référence moderne et accessible.
  • Cryptopals Challenges (cryptopals.com) — des exercices pratiques pour casser de la crypto en codant, parfait pour ton profil.
  • Handbook of Applied Cryptography — gratuit en ligne, très complet (plus théorique).

Voir aussi​

📝 Tester ses connaissances

1. Que dit le principe de Kerckhoffs (1883) ?

2. Pourquoi « encoder » (Base64, hex) n'est-il pas la même chose que « chiffrer » ?

3. Quelle propriété du triptyque CIA le chiffrement garantit-il, et laquelle NE garantit-il PAS seul ?

4. Quelle catégorie d'attaque exploite une fuite physique (temps de calcul, consommation électrique) plutôt que les mathématiques de l'algorithme ?