Protocole cryptographique

Qu'est-ce qu'un protocole cryptographique, en termes simples

Un protocole cryptographique est un ensemble de règles et de procédures qui utilisent des algorithmes cryptographiques pour l'échange sécurisé de données entre les parties. En termes simples, c'est le « langage » sur lequel les ordinateurs se mettent d'accord pour chiffrer l'information, se vérifier mutuellement et s'assurer que les données n'ont pas été falsifiées.

Imaginez que vous et votre ami échangez des lettres secrètes. Vous convenez que vous utiliserez un chiffre spécial, changerez la clé à chaque fois et vérifierez le sceau sur l'enveloppe. C'est cela, un protocole : un ensemble de règles qui rendent votre correspondance sûre. Dans le monde numérique, ce rôle est joué par les protocoles cryptographiques.

Les protocoles cryptographiques sont le fondement de toute la sécurité numérique moderne. Sans eux, Internet banking, le commerce électronique, le courrier électronique sécurisé, le VPN et même la simple consultation de sites en HTTPS seraient impossibles. Chaque fois que vous voyez le « cadenas » dans la barre d'adresse du navigateur, cela signifie que votre ordinateur utilise le protocole cryptographique TLS pour un échange sécurisé de données avec le site. Lisez le fonctionnement du chiffrement dans l'article Chiffrement des données.

Principales missions des protocoles cryptographiques

Les protocoles cryptographiques résolvent quatre missions clés qui assurent la sécurité des interactions numériques :

• Authentification : confirmation de l'authenticité des participants à l'interaction. Le système vérifie que vous êtes bien celui que vous prétendez être. Cela permet de prévenir les attaques de type « homme du milieu » (MITM) et l'usurpation d'identité.
• Confidentialité : protection des données contre l'interception et la lecture non autorisée. Seul le destinataire peut lire le message grâce au chiffrement. Même si un attaquant intercepte les données, elles seront dépourvues de sens pour lui.
• Intégrité : garantie que l'information n'a pas été modifiée pendant la transmission. Si les données ont été substituées, le destinataire s'en apercevra grâce aux sommes de contrôle (hachages) et aux signatures numériques.
• Non-répudiation (paternité) : impossibilité pour l'expéditeur de nier avoir envoyé ce message. Cela est obtenu grâce à l'utilisation d'une signature électronique qui lie le message à un expéditeur précis.

Protocoles cryptographiques populaires

Dans le monde numérique moderne, de nombreux protocoles cryptographiques sont utilisés, chacun résolvant ses propres tâches de sécurité :

• TLS/SSL (Transport Layer Security / Secure Sockets Layer) : utilisé pour la transmission sécurisée des données sur Internet. Ce sont ces mêmes « cadenas » dans la barre d'adresse du navigateur qui garantissent la sécurité du HTTPS. TLS sert à protéger les sites web, les serveurs de messagerie, les messageries instantanées et les applications mobiles. La version moderne est TLS 1.3 (2018), nettement plus rapide et plus sûre que les précédentes.
• SSH (Secure Shell) : utilisé pour l'administration sécurisée à distance des serveurs et le transfert de fichiers. Populaire parmi les administrateurs système pour la gestion des serveurs Linux. Il remplace les protocoles peu sûrs Telnet et FTP.
• IPsec (Internet Protocol Security) : protocole de protection du trafic réseau au niveau du réseau. Souvent utilisé dans les VPN d'entreprise pour protéger tout le trafic entre les bureaux ou les employés à distance.
• PGP/GPG (Pretty Good Privacy / GNU Privacy Guard) : utilisé pour le chiffrement du courrier électronique et des fichiers, assurant la confidentialité de la correspondance. Populaire parmi les journalistes, les activistes et les spécialistes de la sécurité.
• Kerberos : protocole d'authentification utilisé dans les réseaux d'entreprise (en particulier dans Windows Active Directory) pour offrir une authentification unique (SSO).

Lisez la sécurité des connexions réseau dans l'article VPN.

Fonctionnement d'un protocole cryptographique

Un protocole cryptographique typique consiste en une séquence d'étapes (tours ou « poignées de main », handshakes) réalisées pour établir une connexion sécurisée :

• Étape 1. Établissement de la connexion : les parties conviennent de la version du protocole et des algorithmes de chiffrement qu'elles utiliseront (par exemple, AES-256 pour le chiffrement et RSA pour l'échange de clés).
• Étape 2. Authentification : les parties se vérifient mutuellement au moyen de certificats (dans TLS) ou de clés (dans SSH). Les certificats sont vérifiés auprès des autorités de certification (AC).
• Étape 3. Échange de clés : les parties conviennent d'une clé secrète pour chiffrer les données. Dans TLS, l'algorithme Diffie-Hellman est utilisé à cette fin ; il permet d'échanger des clés en toute sécurité même via un canal ouvert.
• Étape 4. Transmission sécurisée des données : toutes les données sont chiffrées et transmises avec vérification de l'intégrité. Chaque paquet de données contient une somme de contrôle (hachage) permettant de détecter toute substitution.
• Étape 5. Fermeture de la connexion : la session est close, les clés sont supprimées, ce qui empêche leur compromission ultérieure.

Lisez la paire de clés dans l'article Paire de clés.

Principales menaces pesant sur les protocoles cryptographiques

Malgré leur grande fiabilité, les protocoles cryptographiques sont exposés à des menaces qu'il est important de prendre en compte lors de leur utilisation :

• Attaque de l'homme du milieu (MITM) : un attaquant intercepte et modifie les messages entre les parties en se faisant passer pour chacune d'elles. Protection — utilisation de certificats et vérification de leur authenticité.
• Cryptanalyse : rupture de l'algorithme de chiffrement par des méthodes mathématiques. Par exemple, avec une longueur de clé insuffisante (moins de 128 bits), l'algorithme peut être cassé par force brute. C'est pourquoi il est recommandé d'utiliser AES-256 et RSA-2048 et plus.
• Attaque via l'implémentation : exploitation d'erreurs dans le code du protocole (par exemple, la vulnérabilité Heartbleed dans OpenSSL). Il est important de mettre régulièrement à jour les logiciels.
• Ingénierie sociale : tromper les utilisateurs pour obtenir des clés, des certificats ou des mots de passe. Protection — formation des employés et utilisation de l'authentification multifacteur.
• Attaque par canal auxiliaire : exploitation des effets secondaires du fonctionnement de l'algorithme (temps d'exécution, consommation électrique, rayonnement électromagnétique).

Lisez la protection contre les menaces dans l'article Sécurité de l'information.