Qu'est-ce qu'une signature numérique?
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Qu'est-ce qu'une signature numérique?

Qu'est-ce qu'une signature numérique?

Intermédiaire
Publié le Aug 19, 2019Mis à jour le Jan 31, 2023
7m

Une signature numérique est un mécanisme de cryptographie utilisé pour vérifier l'authenticité et l'intégrité de données numériques. Nous pouvons considérer cela comme une version numérique des signatures manuscrites ordinaires, mais avec des niveaux plus élevés de complexité et de sécurité.

Pour simplifier, nous pouvons dĂ©crire une signature numĂ©rique comme un code rattachĂ© Ă  un message ou un document. AprĂšs avoir Ă©tĂ© gĂ©nĂ©rĂ©, le code sert de preuve quand au fait que le message n'ait Ă©tĂ© trafiquĂ© d'aucune sorte entre l’expĂ©diteur et le destinataire.

Bien que le concept de sécurisation des communications en utilisant la cryptographie remonte assez loin dans l'histoire de l'humanité, les systÚmes de signature numérique sont devenus réalité dans les années 1970 - grùce au développement de la Cryptographie à Clé Publique (PKC). Pour savoir comment les signatures numériques fonctionnent, nous devons d'abord comprendre les bases des fonctions de hachage et de la cryptographie à clé publique.


Les Fonctions de Hachage

Le Hachage constitue l'un des éléments principaux d'un systÚme de signature numérique. Le processus de hachage implique de transformer des données de n'importe quelle taille en une sortie avec une taille pré-déterminée. On réalise une telle chose avec un type particulier d'algorithme connu sous le nom de fonction de hachage. La sortie générée par une fonction de hachage est connue sous le nom de valeur de hachage ou encore d'empreinte.
Quand elle est combinĂ©e avec de la cryptographie, la fonction de hachage cryptographique peut ĂȘtre utilisĂ©e pour gĂ©nĂ©rer une valeur de hachage (empreinte) qui agit comme une empreinte numĂ©rique unique. Cela signifie que tout changement dans les donnĂ©es d'entrĂ©e (message) entraĂźnerait une sortie complĂštement diffĂ©rente (valeur de hachage). C'est la raison pour laquelle les fonctions de hachage cryptographique sont largement utilisĂ©es pour vĂ©rifier l'authenticitĂ© de donnĂ©es numĂ©riques.


Cryptographie à Clé Publique (PKC)

La cryptographie Ă  clĂ© publique, ou PKC en anglais, fait rĂ©fĂ©rence Ă  un systĂšme de cryptographie qui utilise une paire de clĂ©s : une clĂ© publique et une clĂ© privĂ©e. Les deux clĂ©s sont corrĂ©lĂ©es mathĂ©matiquement et peuvent ĂȘtre utilisĂ©es Ă  la fois pour du cryptage de donnĂ©es et des signatures numĂ©riques.

En tant qu'outil de chiffrement, la PKC est plus sĂ»re que les mĂ©thodes plus rudimentaires de cryptage symĂ©trique. Alors que les systĂšmes plus anciens dĂ©pendent de la mĂȘme clĂ© pour chiffrer et dĂ©chiffrer les informations, PKC permet le chiffrement de donnĂ©es avec une clĂ© publique et le dĂ©cryptage de ces donnĂ©es avec la clĂ© privĂ©e correspondante.

En dehors de cela, le schĂ©ma PKC peut Ă©galement ĂȘtre appliquĂ© dans la gĂ©nĂ©ration de signatures numĂ©riques. En substance, le processus consiste Ă  hacher un message (ou des donnĂ©es numĂ©riques) avec la clĂ© privĂ©e du signataire. Puis, le destinataire du message peut vĂ©rifier si la signature est valide en utilisant la clĂ© publique fournie par le signataire.

Dans certaines situations, les signatures numériques peuvent inclure un chiffrement, mais ce n'est pas toujours le cas. Par exemple, la blockchain Bitcoin utilise la PKC et les signatures numériques, mais contrairement à ce que beaucoup de monde a tendance à croire, il n'existe pas de chiffrement dans le processus. Techniquement, Bitcoin déploie l'Algorithme de signature numérique Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) pour authentifier les transactions.


Comment fonctionnent les signatures numériques

Dans le contexte des crypto-monnaies, un systÚme de signature numérique se compose souvent de trois étapes de base : le hachage, la signature et la vérification.

Hachage des données

La premiĂšre Ă©tape, c'est le hachage du message ou des donnĂ©es numĂ©riques. Ce dernier est rĂ©alisĂ© en soumettant les donnĂ©es Ă  travers un algorithme de hachage afin qu'une valeur de hachage soit gĂ©nĂ©rĂ©e (c'est-Ă -dire un rĂ©sumĂ© du message). Comme mentionnĂ©, les messages peuvent varier de maniĂšre significative en taille, mais quand ils sont hachĂ©s, toutes leurs valeurs de hachage sont de mĂȘme taille. C'est la propriĂ©tĂ© la plus fondamentale d'une fonction de hachage.

Cependant, le hachage des données n'est pas une condition obligatoire pour produire une signature numérique, puisque l'on peut utiliser une clé privée pour signer un message sans que celui-ci n'ait été haché. Concernant les crypto-monnaies, les données sont systématiquement hachées car le fait de manipuler des empreintes dont la taille est fixe et invariable facilite le procédé.

Signature

AprĂšs le hachage de l'information, l'expĂ©diteur du message doit le signer. C'est le moment oĂč la cryptographie Ă  clĂ© publique entre en jeu. Il existe plusieurs types d'algorithmes de signature numĂ©rique, chacun avec son propre mĂ©canisme. Mais de maniĂšre gĂ©nĂ©rale, le message hachĂ© sera signĂ© avec une clĂ© privĂ©e, et le destinataire du message pourra ensuite vĂ©rifier sa validitĂ© en utilisant la clĂ© publique correspondante (fournie par le signataire).

Autrement dit, si la clé privée n'est pas incluse lorsque la signature est générée, le destinataire du message ne sera pas en mesure d'utiliser la clé publique correspondante pour vérifier sa validité. Les clés publiques et privées sont générées par l'expéditeur du message, mais seule la clé publique est partagée avec le récepteur.

Il est important de noter que les signatures numĂ©riques sont directement liĂ©es au contenu de chaque message. Donc contrairement aux signatures manuscrites, qui tendent Ă  ĂȘtre systĂ©matiquement les mĂȘmes peut importe le message auquel elles sont rattachĂ©es, chaque message signĂ© numĂ©riquement possĂ©dera une signature numĂ©rique diffĂ©rente.

VĂ©rification

Prenons un exemple pour illustrer l'ensemble du processus jusqu'à la derniÚre étape de vérification. Imaginez qu'Alice écrit un message à Bob, procÚde au hachage de celui-ci, et combine ensuite la valeur de hachage avec sa clé privée pour générer une signature numérique. La signature fonctionnera comme une empreinte numérique unique pour ce message particulier.

Quand Bob reçoit le message, il peut vĂ©rifier la validitĂ© de la signature numĂ©rique en utilisant la clĂ© publique fournie par Alice. De cette façon, Bob peut ĂȘtre sĂ»r que la signature a Ă©tĂ© crĂ©Ă©e par Alice parce qu'elle est la seule Ă  possĂ©der la clĂ© privĂ©e qui correspond Ă  cette clĂ© publique (C'est du moins ce Ă  quoi Bob s'attends).

Ainsi il est crucial pour Alice de garder sa clĂ© privĂ©e secrĂšte. Si une autre personne met la main sur la clĂ© privĂ©e d'Alice, cette personne pourra crĂ©er des signatures numĂ©riques et prĂ©tendre ĂȘtre Alice. Dans le contexte de Bitcoin, cela signifie que quelqu'un pourrait utiliser la clĂ© privĂ©e d'Alice pour dĂ©placer ou dĂ©penser ses Bitcoins sans sa permission.


Pourquoi les signatures numériques sont-elles importantes?

Les signatures numériques sont souvent utilisées dans trois objectifs que leur propriétés permettent d'atteindre: l'intégrité des données, l'authentification et la non-répudiation.

  • L'intĂ©gritĂ© des donnĂ©es. Bob peut vĂ©rifier que le message d'Alice n'a pas Ă©tĂ© modifiĂ© entre l'envoi et la rĂ©ception. Toute modification du message produirait une signature complĂštement diffĂ©rente.
  • L'AuthenticitĂ©. Tant que la clĂ© privĂ©e d'Alice est gardĂ©e secrĂšte, Bob peut se servir de sa clĂ© publique pour confirmer que les signatures numĂ©riques ont Ă©tĂ© crĂ©Ă©es par Alice et personne d'autre.
  • Non-rĂ©pudiation. Une fois la signature gĂ©nĂ©rĂ©e, Alice ne pourra pas nier l'avoir appliquĂ© Ă  l'avenir, Ă  moins que sa clĂ© privĂ©e ne soit compromise d'un quelconque maniĂšre.


Cas d’utilisations

Les signatures numĂ©riques peuvent ĂȘtre appliquĂ©es Ă  divers types de documents et certificats numĂ©riques. En tant que telles, elles ont plusieurs applications. Certains des cas d'utilisation les plus courants incluent:

  • Les Technologies de l'information, pour amĂ©liorer la sĂ©curitĂ© des systĂšmes de communication Internet.
  • La Finance. Les signatures numĂ©riques peuvent ĂȘtre mises en Ɠuvre pour les audits, les rapports de dĂ©penses, les accords de prĂȘt, et bien plus encore.
  • Le Juridique. Signature numĂ©rique de tous types de contrats entre entreprises et d'accords juridiques. De mĂȘme pour les documents gouvernementaux.
  • La SĂ©curitĂ© sociale. Les signatures numĂ©riques peuvent agir en tant que prĂ©vention contre la fraude des prescriptions et des dossiers mĂ©dicaux.
  • La blockchain. Les signatures numĂ©riques assurent que seulement le propriĂ©taire lĂ©gitime des fonds est en mesure de signer une transaction pour les transactions (tant que ses clĂ©s privĂ©es ne sont pas compromises).


Restrictions

Les principaux défis auxquels sont confrontés les systÚmes de signature numérique dépendent d'au moins trois exigences:

  • L'Algorithme. La qualitĂ© des algorithmes utilisĂ©s dans un schĂ©ma de signature numĂ©rique est importante. Cela inclut le choix de fonctions de hachage fiables et de systĂšmes cryptographiques.
  • ImplĂ©mentation. Si les algorithmes sont bons, mais l'implĂ©mentation n'est pas, le systĂšme de signature numĂ©rique prĂ©sentera probablement des dĂ©fauts.
  • ClĂ© privĂ©e. Si les clĂ©s privĂ©es sont divulguĂ©es ou compromises d'une quelconque maniĂšre, les propriĂ©tĂ©s d'authenticitĂ© et de non-rĂ©pudiation seront invalidĂ©es. Pour les utilisateurs de crypto-monnaie, la perte d'une clĂ© privĂ©e peut entraĂźner des pertes financiĂšres importantes.


Signatures électroniques contre signatures numériques

Simplement rĂ©sumĂ©, les signatures numĂ©riques sont un type particulier de signature Ă©lectronique — qui dĂ©signe n'importe quelle mĂ©thode Ă©lectronique pour signer un document ou un message. Par consĂ©quent, toutes les signatures numĂ©riques sont des signatures Ă©lectroniques, mais l'inverse n'est pas systĂ©matiquement vrai.

La principale différence qui les sépare, c'est la méthode d'authentification. Les signatures numériques déploient des systÚmes cryptographiques, comme par exemple des fonctions de hachage, de la cryptographie à clé publique, ainsi que des techniques de cryptage.


Pour conclure

Les fonctions de hachages et la cryptographie Ă  clĂ© publique sont au cƓur des systĂšmes de signature numĂ©rique, qui sont maintenant appliquĂ©s Ă  un large Ă©ventail de cas d'utilisation. Si correctement implĂ©mentĂ©, les signatures numĂ©riques peuvent accroĂźtre la sĂ©curitĂ©, assurer l'intĂ©gritĂ© et faciliter l'authentification de tous types de donnĂ©es numĂ©riques.

Dans le domaine de la blockchain, les signatures numĂ©riques sont utilisĂ©es pour signer et autoriser les transactions de crypto-monnaie. Elles sont particuliĂšrement importantes pour Bitcoin parce que les signatures garantissent que les coins ne puissent ĂȘtre dĂ©pensĂ©es que par les individus qui possĂšdent les clĂ©s privĂ©es correspondantes.

Bien qu'elles soient utilisées depuis des années, il reste encore beaucoup de progrÚs à accomplir dans le domaine des signatures numériques et électroniques. Une grande proportion de la bureaucratie actuelle repose encore sur l'utilisation du papier, mais il est fort probable que l'on constate une adoption généralisée des signatures numériques alors que nous nous dirigeons vers une société toujours plus digitalisée.