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Fondamentaux en matière de cryptographie

Documentation rédigée par : GADONNAUD Ewen, en lien avec les cours de DEMOULIERE Quentin

Formation : BTS SIO 1ère année - Option SISR

Établissement : Lycée Paul-Louis Courier, Tours

Date : Mars 2026

1. Vocabulaire : Hachage

Critères DICP concernés : Intégrité

Le hachage est un processus qui consiste à transformer une donnée d'entrée (fichier, mot de passe, chaîne de caractères) en une empreinte numérique de taille fixe à l'aide d'un algorithme mathématique.

Caractéristiques principales

Propriété	Description
Déterministe	La même entrée produit toujours la même empreinte.
Irréversible	Il est quasi impossible de retrouver la donnée originale à partir de l'empreinte.
Taille fixe	Peu importe la taille de l'entrée, l'empreinte a toujours la même longueur.

Utilisations courantes

Vérification d'intégrité : Comparer les empreintes avant et après un transfert pour détecter des altérations.
Stockage sécurisé des mots de passe : Seule l'empreinte est stockée, jamais le mot de passe en clair. On peut y ajouter un sel (salt) pour renforcer la sécurité.
Structures de données : Tables de hachage (hash tables) pour une recherche rapide.

2. Vocabulaire : Chiffrement

Critères DICP concernés : Confidentialité

Opération	Description
Chiffrer	Transformer une donnée de façon qu'elle devienne incompréhensible. Seules les entités autorisées pourront la comprendre.
Déchiffrer	Reconstituer la donnée d'origine à partir de la donnée chiffrée. Seules les entités autorisées peuvent effectuer cette opération.

Les deux opérations font appel à un algorithme et une clé cryptographique.

Le terme correct est “déchiffrer” (avec la clé) et non “décrypter” (sans la clé, par force brute).

3. Vocabulaire : Signature

Critères DICP concernés : Authenticité → Prouver l'identité de l'émetteur d'une donnée.

Opération	Description
Signer	Créer une signature électronique unique liée à la donnée et à son auteur. Utilise une clé privée + le message en entrée → signature en sortie.
Vérifier la signature	S'assurer que la donnée n'a pas été modifiée et que son auteur est authentifié. Utilise la clé publique + la signature + le message → verdict OK / NOK.

Si la signature n'est pas valide, il ne faut pas faire confiance au document.

4. Fonction de hachage

Une fonction de hachage permet d'obtenir, à partir d'un fichier ou d'une chaîne de caractères, une empreinte unique de taille fixe.

Entrée : "Renard"              → Empreinte : DFCD3454
Entrée : "Le renard court..."  → Empreinte : 52ED879E
Entrée : "Le renard marche..." → Empreinte : 46042841

Contrairement au chiffrement, il est impossible d'obtenir l'entrée originale à partir de l'empreinte (non-réversibilité).
Utilisée pour : stockage des mots de passe, contrôle d'intégrité, signature numérique.

Collision

Une collision survient quand deux entrées différentes produisent la même empreinte. C'est pourquoi certains algorithmes sont considérés comme obsolètes.

Algorithmes

Algorithme	État
SHA-2, SHA-3	✅ État de l'art — à utiliser
MD5, SHA-1	❌ Obsolètes — peuvent générer des collisions

5. Chiffrement symétrique

En cryptographie symétrique, une seule et même clé est utilisée pour chiffrer et déchiffrer le message.

A ──[clé secrète]──► chiffrement ──► B
B ──[clé secrète]──► déchiffrement ──► message original

La clé doit rester secrète : seules les personnes habilitées doivent la posséder.
Si la clé est compromise, la confidentialité du message n'est plus assurée.

Algorithme courant

AES-256 (Advanced Encryption Standard, clé de 256 bits) — standard actuel recommandé.

Limite principale

Problème de transmission de la clé : comment transmettre la clé secrète de manière sécurisée entre A et B sans qu'un tiers l'intercepte ? C'est précisément ce que résout le chiffrement asymétrique.

6. Chiffrement asymétrique

Le chiffrement asymétrique utilise une paire de clés :

Clé	Couleur (convention)	Rôle
Clé publique	🟢 Verte	Partagée librement — utilisée pour chiffrer
Clé privée	🔴 Rouge	Gardée secrète — utilisée pour déchiffrer

Déroulement

Étape 1 : Alice génère une paire de clés. Elle envoie sa clé publique à Bob et conserve sa clé privée.
Étape 2 : Bob chiffre le message avec la clé publique d'Alice.
Étape 3 : Alice déchiffre le message avec sa clé privée.

Algorithmes liés

RSA
ECDSA
ED25519

7. Signature à l'aide d'une paire de clés

La signature numérique repose sur le chiffrement asymétrique mais dans le sens inverse du chiffrement.

Récapitulatif des rôles des clés

Clé	Opération
Clé privée	Déchiffrer, Signer
Clé publique	Chiffrer, Vérifier une signature

Flux de la signature (4 étapes)

[A]                                    [B]
 |                                      |
 |──① Transmission clé publique A ─────►|
 |                                      |
 |──② Signature du message              |
 |   (avec clé privée d'A)              |
 |                                      |
 |──③ Envoi du message signé ──────────►|
 |                                      |
 |                        ④ Vérification de la signature d'A
 |                           avec sa clé publique
 |                                      |
 |                                   OK / NOK

A transmet sa clé publique à B au préalable.
A signe le message avec sa clé privée.
A envoie le message signé à B.
B vérifie la signature avec la clé publique d'A → résultat OK (signature valide) ou NOK (signature invalide / message altéré).

Outil : GPG

GPG (GNU Privacy Guard) permet la création de paires de clés pour diverses actions : signature, chiffrement, authentification.

GPG est l'implémentation libre du standard OpenPGP. Couramment utilisé pour signer des commits Git ou chiffrer des emails.

Récapitulatif général

Mécanisme	Objectif DICP	Clé(s)	Réversible ?
Hachage	Intégrité	Aucune	❌ Non
Chiffrement symétrique	Confidentialité	1 clé secrète partagée	✅ Oui
Chiffrement asymétrique	Confidentialité	Paire pub/priv	✅ Oui
Signature numérique	Authenticité	Paire pub/priv	N/A

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