Cryptographie
« Cryptographie » expliqué par Vikidia, l'encyclopédie pour les enfants.
La cryptographie est une science qui étudie tout ce qui touche aux codes secrets. Elle permet de protéger des messages en transformant leur contenu grâce à des « clés ». Un message ne peut ainsi plus être lu par n'importe qui car il faut posséder la clé secrète pour pouvoir le lire.
Il existe beaucoup de méthodes différentes pour protéger des messages. Elles peuvent être plus ou moins compliquées et utilisent très souvent les mathématiques.
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[modifier] Vocabulaire
Quand on protège un message, on dit qu'on le « chiffre ». Quand on prend un message protégé pour retrouver le message original, on dit qu'on le « déchiffre ». Le passage d'un message normal (les scientifiques disent un « texte en clair ») vers un message protégé (le « texte chiffré ») s'appelle le « chiffrement ». Le passage d'un message protégé vers un message normal s'appelle le « déchiffrement ».
La « clé secrète » est une information sous la forme d'une série de chiffres ou de lettres qui n'est connue que des personnes autorisées à lire le message. Une personne qui ne possède pas la clé secrète ne peut normalement pas lire le message, sauf si elle trouve un moyen de contourner la protection, ou si elle essaie un grand nombre de clés (en utilisant un ordinateur) et qu'elle tombe sur la bonne.
[modifier] Pourquoi utilise-t-on la cryptographie ?
Il arrive parfois d'utiliser nous-mêmes la cryptographie, pour envoyer un message confidentiel à un ami sans que les autres personnes puissent le lire. Le plus simple dans ces cas-là est de modifier l'alphabet, de remplacer des mots par d'autres ou même créer de nouveaux mots.
Le plus ancien message chiffré connu date de 8 000 ans. Un potier y avait inscrit sa recette secrète en supprimant des consonnes et en modifiant l'orthographe des mots.
[modifier] Informatique
L'un des gros problèmes pour le développement d'un réseau comme Internet est la confidentialité et la sécurité des données. Une bonne confidentialité assure que le message ne peut pas être lu par une personne non autorisée. La sécurité assure que le message ne peut pas être modifié par une autre personne.
La cryptographie permet donc de protéger ces données pour éviter que des personnes, appelés « hackers », puissent les utiliser ou les supprimer. Par exemple, quand on fait un paiement sur Internet ou dans une banque, on ne veut pas qu'une autre personne modifie des informations et change par exemple le nom de la personne qui va recevoir l'argent.
Il y a d'autres exemples sur Internet : en t'inscrivant sur un site web, ton mot de passe est chiffré pour que les autres usagers ne puissent pas accéder à ton compte.
[modifier] Cryptanalyse
La « cryptanalyse » est une science qui essaie de retrouver un message original à partir d'un message chiffré lorsqu'on ne connaît pas la méthode utilisée ou la clé secrète. Les « cryptanalystes » sont des personnes qui étudient les messages chiffrés afin de perçer leur secret. Ce sont souvent des mathématiciens ou des informaticiens spécialisés dans ce domaine. Les cryptanalystes travaillent en général soit :
- pour l'armée, afin de découvrir les secrets de l'ennemi ou améliorer la protection de leurs propres données
- pour un gouvernement, afin de déchiffrer des messages pour la police ou des services secrets
- dans une université, afin d'étudier les méthodes utilisées en cryptographie, et publier le résultat de leurs analyses
- pour des entreprises, afin de vérifier la résistance des systèmes de protection (par exemple pour les chaînes cryptées comme Canal+ ou les banques)
[modifier] Exemples
[modifier] Déplacement des lettres
Pour protéger (on dit « chiffrer ») un message, on peut commencer par déplacer des lettres (le mot scientifique pour cela est « permutation »). Par exemple, si l'on prend le mot « AVION » et qu'on inverse les lettres (on met la première lettre à la fin, la deuxième lettre à l'avant-dernière place, etc.), on obtient « NOIVA » qui est déjà plus difficile à comprendre. Pour retrouver le message original, il suffit d'inverser « NOIVA » pour retrouver « AVION ». Si on veut chiffrer une phrase, on peut appliquer cette méthode sur chacun des mots. Par exemple :
RENDEZ-VOUS CE SOIR
sera transformé en :
ZEDNER-SUOV EC RIOS
Le problème avec cette méthode c'est que tout le monde peut lire le message si on sait que les lettres sont inversées. Tu peux aussi voir que la longueur des mots reste la même. Si quelqu'un veut lire ton message, la longueur des mots peut l'aider à retrouver le texte original.
[modifier] Chiffre de César
Le chiffre de César est ancien. Il était utilisé au temps des Romains pour pouvoir chiffrer des messages. C'est pourquoi il s'appelle « César » car c'était le nom d'un grand empereur romain.
Pour protéger un message, on lit chaque lettre et on la remplace par la suivante dans l'alphabet (on dit qu'on fait un « décalage » de l'alphabet). Par exemple, si on lit la lettre « A », on la remplace par « B ». Si on lit la lettre « G », on la remplace par « H ». Si on trouve la lettre « Z », on est embêté car il n'y pas de lettre après « Z » dans l'alphabet. Dans ce cas, on revient au début de l'alphabet et on remplace « Z » par « A ».
[modifier] Comment chiffrer un message
Par exemple, si on veut chiffrer le message suivant :
RENDEZ-VOUS CE SOIR
On obtiendra grâce au chiffre de César :
SFOEFA-WPVT DF TPJS
Voici ce que cela donne étape par étape. On a le message « RENDEZ-VOUS CE SOIR » que l'on veut protéger. On décide de ne pas modifier les espaces, la ponctuation et les caractères spéciaux comme le « - ». On commence par le « R », la lettre suivante dans l'alphabet est le « S », on écrit donc « S » dans le message chiffré.
S
Ensuite on a un « E », la lettre suivante dans l'alphabet est « F ». On écrit donc « F » dans le message chiffré.
SF
On continue jusqu'à arriver à la fin du message.
SFOEFA-WPVT DF TPJS
[modifier] Comment retrouver le message original
Maintenant, comment faire pour retrouver (on dit « déchiffrer ») le message original ? C'est très simple, il suffit de prendre le message chiffré et on lit les lettres une par une. Quand on lit une lettre du message chiffré, on la remplace par la lettre précédente dans l'alphabet.
Par exemple, si on lit un « S » dans le message chiffré, alors la lettre originale est un « R » (R se trouve avant S dans l'alphabet). Si on lit un « A » dans le message protégé, alors la lettre originale est un « Z ».
Si on reprend notre exemple, on a un message chiffré :
SFOEFA-WPVT DF TPJS
La première lettre dans le message chiffré est « S » donc la précédente dans l'alphabet est « R ». On écrit R :
R
Ensuite on a un « F », donc la précédente est « E ». On écrit E :
RE
Ensuite on a un « O », la lettre qui se trouve avant dans l'alphabet est « N ». On écrit « N » :
REN
Et ainsi de suite jusqu'à obtenir le message original :
RENDEZ-VOUS CE SOIR
[modifier] Variantes
Tu n'es pas obligé de prendre la lettre suivante dans l'alphabet lorsque tu veux chiffrer un message. Tu peux très bien prendre la lettre qui se trouve deux positions plus loin ou 10 positions plus loin. Par exemple, si tu as un « A », tu peux le transformer en « C » (deux lettres plus loin dans l'alphabet). Ce qui est important, c'est que tu gardes le même décalage dans l'alphabet pour toutes les lettres de ton message sinon tu n'arriveras pas à le déchiffrer !
Mais attention, le chiffre de César n'est pas très sûr. Si quelqu'un découvre ton message chiffré et qu'il sait que tu as remplacé toutes les lettres par celles qui se trouvent après dans l'alphabet, il sera capable de retrouver le message original !
Pour pouvoir chiffrer tes messages plus facilement, tu peux utiliser ce site :
Si tu veux protéger des messages encore plus secrets, tu dois utiliser d'autres méthodes qui utilisent ce qu'on appelle une « clé secrète ».
[modifier] Chiffre de Vigenère
Nous allons voir maintenant une méthode qui est beaucoup plus sûre : le chiffre de Vigenère. Il est nommé d'après un spécialiste en cryptographie du 16e siècle. Les cryptanalystes n'ont réussi à percer les mystères de cette méthode qu'à partir de 1863 : elle est donc restée efficace pendant plusieurs siècles et a été souvent utilisée pendant les guerres.
Le chiffre de Vigenère ressemble un peu au chiffre de César. Avec le chiffre de César, chaque lettre est remplacée par celle qui se trouve par exemple 13 lettres plus loin dans l'alphabet. Cela veut dire que le décalage dans l'alphabet est le même pour tout le message quand on utilise le chiffre de César. Prenons par exemple le mot suivant :
MESSAGE
Nous utilisons le chiffre de César avec un décalage de 2 lettres dans l'alphabet (par exemple le « A » est transformé en « C ») :
OGUUCIG
Si on regarde le résultat, on se rend compte que la lettre « U » dans le texte chiffré correspond toujours à la lettre « S ». Cela est causé par le décalage qui est toujours le même dans l'alphabet mais c'est aussi pour cela que le chiffre de César n'est pas très sûr. Nous verrons plus loin comment les cryptanalyses font pour retrouver le message original s'ils ne connaissent pas le décalage.
Essayons maintenant de changer le décalage dans l'alphabet d'une lettre à l'autre. Nous reprenons notre message :
MESSAGE
On applique maintenant la règle suivante :
- à chaque fois qu'on change de lettre, on augmente le décalage dans l'alphabet d'une lettre
Par exemple, si on a le message « ABC » que l'on veut protéger, alors la première lettre du message chiffré sera « B » (décalage de 1 dans l'alphabet). La deuxième lettre du message chiffré sera « D » (décalage de 2 dans l'alphabet). La troisième lettre du message chiffré sera « F » (décalage de 3 dans l'alphabet. Et ainsi de suite...
Appliquons ce principe à notre message :
MESSAGE
On obtient ceci :
NGVWFML
Comment avons-nous fait ? Le « M » a été remplacé par le « N » (un rang plus loin dans l'alphabet), le « E » par un « G » (deux lettres plus loin) dans l'alphabet, le « S » par un « V » (3 lettres plus loin), le deuxième « S » par un « W » (4 lettres plus loin), le A par un « F » (5 lettres plus loin), le « G » par un « M » (6 lettres plus loin) et finalement le dernier « E » par un « L » (7 lettres plus loin).
[modifier] Pourquoi Vigenère est plus sûr que César
Réussir à décrypter un message chiffré avec César est en fait assez facile.
Les lettres qui reviennent le plus souvent en français sont généralement des voyelles ("a » et « e » en particulier) qui sont très employées. Donc les lettres qui reviennent le plus souvent dans un message chiffré avec César correspondent le plus souvent aux voyelles, ou alors des consonnes très fréquentes comme le « s ». La longueur des mots donne aussi des indices. En français, il y a beaucoup de mots avec deux lettres (les pronoms comme « JE », des prépositions ou des articles) qui ont des voyelles.
En les remplaçant et en essayant plusieurs combinaisons, on peut alors trouver assez rapidement le message.
Par exemple :
KF UF SFKPJOT EFNBJO B TFRU IUVSFT
| Décalage | Texte obtenu |
|---|---|
| 0 | exxegoexsrgi |
| 1 | dwwdfndwrqfh |
| 2 | cvvcemcvqpeg |
| 3 | buubdlbupodf |
| 4 | attackatonce |
| 5 | zsszbjzsnmbd |
| 6 | yrryaiyrmlac |
| ... | |
| 23 | haahjrhavujl |
| 24 | gzzgiqgzutik |
| 25 | fyyfhpfytshj |
On peut aussi essayer toutes les possibilités, comme à droite pour un mot de passe en anglais. Cette technique va plus vite avec l'aide d'un ordinateur.
Le code Vigenère est donc plus compliqué à déchiffrer puisque une lettre peut être chiffrée de plusieurs manières.
[modifier] Variante avec clé
Voici un autre type de codages, où l'on peut déchiffrer le message codé en possédant une clé. Il est plus sûr que celui de César, dans la mesure où les où les lettres ne sont pas résultées d'un certain décalage dans l'alphabet, mais moins sûr que celui de Vigenère, car chaque lettre correspond à une autre dans l'alphabet. Exemple : on veut coder :
MESSAGE NUMERO SEPT
On prendra comme clé la phrase :
LE HAUT DE LA TOUR EIFFEL
On réecrit alors une seule fois les lettres de la clé, ce qui donne :
LEHAUTDORIF
On recopie à la suite les autres lettres de l'alphabet restantes, ce qui donne :
LEHAUTDORIFBCGJKMNPQSVWXYZ
On écrit l'alphabet en dessous de cette phrase codée :
LEHAUTDORIFBCGJKMNPQSVWXYZ
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Ainsi, le L remplacera le A, le E remplacera le B, le H remplacera le C.... Ainsi, le message codé donnera :
MESSAGE NUMERO SEPT
CUPPLDU GSCUNJ PUKQ
Certaines lettres resteront inchangées, généralement les cinq dernières de l'alphabet.
[modifier] Cryptographie perfectionnée
Les cryptages indiqués ci-dessus sont assez simples. Ils impliquent la plupart du temps la recherche de la lettre la plus courante dans la langue supposée du message. Après, il suffit de décaler la lettre qui se répète le plus souvent de 1,2,3... rangs pour crypter ou retrouver la signification d'origine. Ce n'est donc qu'une question de temps, mais le message finira toujours par être (re)trouvé. Tout le monde est capable de faire ces « décalages ». Dans le cas du chiffrement de Vigenère, la recherche est plus complexe mais il existe des méthodes pour y arriver.
Un moyen plus perfectionné est de convenir d'un code spécial avec votre correspondant (les spécialistes parlent de « clé secrète »). Une clé que seulement lui et vous connaîtrez. Si la personne qui cherche à intercepter le message codé n'est pas informée de cette clé, elle ne peut absolument pas décrypter le message (sauf si la clé était facile à deviner). Les systèmes modernes de cryptographie utilisent des clés aléatoires, c'est-à-dire dont le contenu est tiré au hasard. La personne qui essaie de retrouver la clé aura plus de difficulté si la clé est par exemple « X9KQ2 » au lieu de « SALUT ». On verra plus loin divers méthodes utilisant une clé secrète.
On peut dire que la cryptographie moderne a commencé avec la Première Guerre mondiale et l'utilisation de machines pour chiffrer les messages. Mais c'est surtout lors de la Seconde Guerre mondiale que la cryptographie est devenue vraiment importante avec des experts anglais et polonais qui ont réussi à comprendre les messages secrets des Allemands. Cela a permis de prévoir à l'avance des attaques allemandes, de trouver les positions des sous-marins ou des usines d'armement.
[modifier] RSA
- Article détaillé : RSA
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 Cet article a été mis en lumière la semaine du 4 janvier 2007.
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