Qu'est-ce que la cryptographie à clé symmetrique?

La cryptographie à clé symétrique (ou chiffrement symétrique) est un type de schéma de chiffrement dans lequel la même clé est utilisée à la fois pour chiffrer et déchiffrer des messages. ce genre de méthode de codage de l'information a abondamment été utilisée au cours des dernières décennies pour faciliter les communications secrètes entre les gouvernements et les forces armées. De nos jours, les algorithmes à clé symétrique sont appliqués dans divers types de systèmes informatiques pour améliorer la sécurité des données.

Comment fonctionne le cryptage symétrique?

Un schéma de chiffrement symétrique repose sur une clé unique partagée entre deux utilisateurs ou plus. La même clé est utilisée pour chiffrer et déchiffrer le texte brut (qui représente le message ou la partie de données en cours de codage). Le processus de chiffrement consiste à passer le texte brut (entrée) à travers un algorithme de cryptage, qui génère ensuite un message codé (sortie).

Si le schéma de cryptage est suffisamment puissant, le seul moyen pour une personne de lire ou d'accéder aux informations contenues dans le texte codé consiste à utiliser la clé correspondante pour le décrypter. Le processus de déchiffrement consiste essentiellement à reconvertir le texte chiffré en texte clair/brut.

La sécurité des systèmes de chiffrement symétriques est basée sur la difficulté à deviner de manière aléatoire la clé correspondante pour les forcer. Par exemple, une clé de 128 bits prendrait des milliards d’années à “cracker” avec du matériel informatique commun. Plus la clé de cryptage est longue, plus il devient difficile de la déchiffrer. Les clés d'une longueur de 256 bits sont généralement considérées comme hautement sécurisées et théoriquement résistantes aux attaques par force brute d’un ordinateur.

Deux des schémas de chiffrement symétriques les plus couramment utilisés aujourd'hui sont basés sur les chiffrements de blocs et de flux. Les chiffreurs de blocs groupent les données en blocs de taille prédéterminée et chaque bloc est crypté à l'aide de la clé et de l'algorithme de cryptage correspondants (par exemple, un texte en clair de 128 bits est crypté en un texte crypté de 128 bits). D'autre part, les chiffreurs de flux ne chiffrent pas les données de texte brut par blocs, mais par incréments de 1 bit (le texte brut est découpé en bit et est chiffré en un texte crypté bit par bit).

Chiffrement symétrique ou asymétrique

Le chiffrement symétrique est l’une des deux méthodes principales de cryptage des données dans les systèmes informatiques modernes. L'autre est le cryptage asymétrique, parfois appelé cryptographie à clé publique. La principale différence entre ces méthodes réside dans le fait que les systèmes asymétriques utilisent deux clés en contraste avec l’unique clé employée par les schémas symétriques. L'une des clés peut être partagée publiquement (clé publique), tandis que l'autre doit être conservée en privé (clé privée).

L'utilisation de deux clés au lieu d'une provoque également diverses différences fonctionnelles entre le cryptage symétrique et le cryptage asymétrique. Les algorithmes asymétriques sont plus complexes et plus lents que les algorithmes symétriques. Les clés publiques et privées utilisées dans le chiffrement asymétrique étant liées mathématiquement dans une certaine mesure, elles se doivent donc d’être considérablement plus longues pour offrir un niveau de sécurité similaire à celui des clés symétriques de 128 ou 256 bits.

Utilisations dans les systèmes informatiques modernes

Les algorithmes de chiffrement symétriques sont utilisés dans de nombreux systèmes informatiques modernes pour améliorer la sécurité des données et la confidentialité des utilisateurs. La norme AES (Advanced Encryption Standard) largement utilisée à la fois dans les applications de messagerie sécurisée et dans le stockage cloud est un exemple répandu de chiffrement symétrique.

En plus des implémentations logicielles, l’AES peut également être implémenté directement dans du matériel informatique. Les schémas de chiffrement symétriques basés sur le matériel utilisent généralement l'AES 256, une variante spécifique de la norme de chiffrement avancé qui a une taille de clé de 256 bits.

Il est à noter que la blockchain de Bitcoin n’utilise pas le cryptage comme beaucoup le pensent. Au lieu de cela, elle utilise un type spécifique d'algorithme de signature numérique (DSA) appelé algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA) qui génère des signatures numériques sans utiliser de cryptage.

Un point de confusion commun est que l'ECDSA est basé sur la cryptographie à courbe elliptique (ECC), qui peut à son tour être appliquée à plusieurs tâches, notamment le cryptage, les signatures numériques et les générateurs pseudo-aléatoires. Cependant, l'ECDSA lui-même ne peut pas du tout être utilisé pour le cryptage.

Avantages et inconvénients

Les algorithmes symétriques fournissent un niveau de sécurité assez élevé tout en permettant aux messages d'être chiffrés et déchiffrés rapidement. La simplicité relative des systèmes symétriques constitue également un avantage logistique, car ils nécessitent moins de puissance de calcul que les systèmes asymétriques. De plus, la sécurité fournie par le chiffrement symétrique peut être augmentée simplement en augmentant la longueur des clés. Pour chaque bit ajouté à la longueur d'une clé symétrique, la difficulté de déchiffrer le cryptage par une attaque par force brute augmente de façon exponentielle.

Mais bien que le chiffrement symétrique offre de nombreux avantages, il présente un inconvénient majeur: le problème inhérent à la transmission des clés utilisées pour chiffrer et déchiffrer des données. Lorsque ces clés sont partagées via une connexion non sécurisée, elles sont susceptibles d'être interceptées par des tiers malveillants. Si un utilisateur non autorisé accède à une clé symétrique particulière, la sécurité des données cryptées à l'aide de cette clé est compromise. Pour résoudre ce problème, de nombreux protocoles Web utilisent une combinaison de cryptage symétrique et asymétrique pour établir des connexions sécurisées. Le protocole cryptographique TLS (Transport Layer Security) utilisé pour sécuriser de grandes parties de l'Internet moderne constitue l'un des exemples les plus remarquables d'un tel système hybride.

Il convient également de noter que tous les types de chiffrements informatiques sont soumis à des vulnérabilités lorsque leur implémentation n’est pas correctement réalisée. Alors qu'une clé suffisamment longue peut rendre une attaque par force brute mathématiquement impossible, les erreurs de mise en œuvre commises par les programmeurs créent souvent des faiblesses qui ouvrent la voie aux cyberattaques.

Pensées de clôture

Grâce à sa vitesse relative, sa simplicité et sa sécurité, le cryptage symétrique est largement utilisé dans des applications allant de la sécurisation du trafic Internet à la protection des données stockées sur des serveurs cloud. Bien qu’ils soient fréquemment associés à un cryptage asymétrique afin de résoudre le problème du transfert de clés en toute sécurité, les schémas de cryptage symétrique restent un élément essentiel de la sécurité informatique moderne.