Introduction a la cryptographie Examen (d) (4pts) Identi er et expliquer quelles sont les vulnerabilit es d’un tel cryptosyst eme Solution 1 Il s’agit d’un chi rement sym etrique, la cl e de d echi rement peut ^etre facilement d eduite a partir de la cl e de chi rement (c’est l’inverse modulo 30)
La cryptographie est l’art de rendre inintelligible, de crypter, de coder, un message pour ceux qui ne sont pas habilit´es a en prendre connaissance Le chiffre, le code est le proc´ed´e, l’algorithme, la fonction, qui permet de
Exercices et problèmes de cryptographie déjà un véritable spécialiste, capable de se confronter aux multiples concepts que la cryptologie moderne a développés ces trente dernières années A un moment où la cryptologie est au cœur de la société de l’information, de l’internet aux moyens de
Exercice 1 cryptographie symétrique Soit M un message divisé en blocs {x1,x2,x3, xp}chacun de taille n bits et soit K une clé de même taille que les blocs (n bits) Soit {c1,c2,c3, cp}les cryptogrammes des blocs obtenus en appliquant la clé K aux blocs Le chiffrement des blocs se fait selon le schéma suivant:
Introduction a la cryptographie TD 2 2 Applications Exercice 5 Connaissant la cl e publique (n = 119;e = 5) de ce cryptogramme RSA 7 bits, (on consid ere des nombres a 7 bits soit inf erieurs a 27 = 128) : 090 086 036 067 032 001 003 031 059 031 1 Calculez (par tout les moyens a votre disposition) p et q 2 Calculez la cl e secr ete d 3
Exercices de cryptographie M1 informatique 1 Cryptographieclassique 1 1 Divers 1 Donnezletexteenclaircorrespondantautextecryptésuivant: irwimkriqirx hi wigyvmxi
Les ordinateurs ont révolutionné la cryptographie et surtout le décryptage d’un message intercepté Nous montrons ici, à l’aide du langage Pythoncomment programmer et attaquer le chiffrement de César Tout d’abord la fonction de chiffrement se programme en une seule ligne : Code 1 (cesar py (1)) def cesar_chiffre_nb(x,k): return (x
Universit¶e Pierre et Marie Curie M1 Cryptographie Ann¶ee 2010 Feuille d’exercices 8 Avertissement: tous les exercices ne seront pas trait¶es durant les s¶eances; pour en suivre l’avancement veuillez consulter mon site personnel dans la rubrique Forum Cryptosystµemes Exercice 1 Soit E la cubique d¶eflnie sur F11 d’¶equation y2
4 Cryptographie à clef publique par résidu quadra-tique Soient a et b deux entiers; on dit que a 6= 0 est un arrcé (ou ésidur quadratique ) modulo b ssi il existe x tel que x2 ≡ a mod b On dit alors que x est une aciner arrceé de a modulo b Dans tout l'exercice, p et q désignent deux nombres premiers di érents de 2 et n = p q 1
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Cryptographie Paris 13
(version 2010/2011) d"apr`es un cours de Daniel Barsky & Ghislain Dartois
1 octobre 2010
R´esum´e
Le but de ce cours est une introduction `a la cryptographie moderne utilis´ee dans la transmission et le stockage s´ecuris´e de donn´ees.L"accent mis sur les principes et les outils math´ematiques utilis´es (arithm´etique, alg`ebre, algo- rithmique, complexit´e, probabilit´e, th´eorie de l"information,..), ainsi que sur les protocoles. Les probl`emes informatiques, les produits et les normes sont d´ecrits dans des cours plus appliqu´es (r´eseaux, s´ecurit´e r´eseaux,...) Table des Mati`eres1 Introduction et terminologie7
1.1 Qu"est ce que la cryptographie . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Principes de Kerckhoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Qualit´es d"un cryptosyst`eme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.4 Attaques sur un chiffrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5 Diff´erentes notions de s´ecurit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2 Historique15
2.1 Codes `a r´epertoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Codes de permutation ou de transposition . . . . . . . . . . . 16
2.2.1Cryptanalyse des codes de permutation. . . . . . . . . . 18
2.3 Codes de substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1Cryptanalyse des codes de substitution. . . . . . . . . . 20
2.3.2 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4 Le code de Vig´en`ere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4.1Cryptanalyse des codes de Vigen`ere. . . . . . . . . . . . 22
2.4.2 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Commentaires historiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3 Quelques m´ethodes de codage 27
3.1 Modes de chiffrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.1 Mode ECB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.2 Mode CBC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.3 Mode CFB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1.4 Mode OFB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.5 Mode CTR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4 Les codes modernes35
4.1 Objectifs des codes actuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2
TABLE DES MATI`ERES3
4.2 Les familles de codes modernes . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.3 Codes sym´etriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.4 Codes asym´etriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.5 Les ´echanges de clefs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.5.1Protocole d"´echange de clefs. . . . . . . . . . . . . . . . 40
5 Applications de la cryptographie 42
5.1 Quel cryptosyst`eme choisir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2 Quelques utilisations de la cryptographie . . . . . . . . . . .. 44
5.3 Quelles math´ematiques pour la cryptographie . . . . . . . .. 44
5.4 Lutte contre le brouillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6 Codes `a confidentialit´e parfaite 47
7 Registres `a d´ecalage49
7.0.1R´egistres `a d´ecalages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.0.2Cryptage avec un LFSR. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.1Utilisation pratique des LFSR en cryptographie. . . . . . . . . . 54
7.1.1 Syst`eme A5/1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.1.2 Syst`eme bluetooth/E0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8 Codes `a clefs secr`etes62
8.1 R´eseaux de substitution-permutation . . . . . . . . . . . . . .63
8.2Cryptanalyse lin´eaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.3Cryptanalyse diff´erentielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
8.4 Description de DES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
8.4.1Sch´ema de Feistel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
8.4.2Quelques apects techniques de DES. . . . . . . . . . . . 81
8.5 Description d"AES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
8.5.1 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
8.5.2Quelques apects techniques d"AES. . . . . . . . . . . . . 84
8.5.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
8.5.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
8.6 Infrastructure des syst`emes `a clef secr`ete . . . . . . . .. . . . 94
8.6.1Exemple: protocole d"acc`es HTTP. . . . . . . . . . . . . 95
8.7 Attaques contre les codes sym´etriques . . . . . . . . . . . . . 95
8.7.1Attaques par recherche exhaustive. . . . . . . . . . . . . 96
8.7.2Attaques dictionnaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8.7.3Attaques r´epertoires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4TABLE DES MATI`ERES
9 Codes `a clefs publiques98
9.1 Principe des codes `a clef publique . . . . . . . . . . . . . . . . 99
9.1.1Fonctions `a sens unique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
9.2 Le cryptosyst`eme Merkle-Hellman . . . . . . . . . . . . . . . 99
9.2.1Le probl`eme du sac-`a-dos. . . . . . . . . . . . . . . . . 99
9.2.2Description du cryptosyst`eme Merkle-Hellman. . . . . . . 100
9.3 Le syst`eme RSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
9.3.1Description du cryptosyst`eme RSA. . . . . . . . . . . . 102
9.3.2Protocole d"envoi d"un message en RSA. . . . . . . . . . 103
9.3.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
9.3.4Protocole de signature RSA. . . . . . . . . . . . . . . . 104
9.3.5 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
9.3.6Exemple acad´emique de codes RSA. . . . . . . . . . . . 107
9.3.7Exemple de code RSA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
9.3.8S´ecurit´e du syst`eme RSA. . . . . . . . . . . . . . . . . 110
9.3.9Attaques du syst`eme RSA. . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.4 Le cryptosyst`eme El Gamal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.4.1Description du cryptosyst`eme El Gamal. . . . . . . . . . 113
9.4.2Signature El Gamal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
9.4.3S´ecurit´e du syst`eme EL Gamal. . . . . . . . . . . . . . . 116
9.4.4Exemple acad´emique de code El Gamal. . . . . . . . . . 116
9.5 Cryptosyst`eme Elliptique M´en´ez`es-Vanstone . . . . .. . . . . 118
9.6 Infrastructure des syst`emes `a clef publique . . . . . . . .. . . 119
9.6.1Cryptographie bas´ee sur l"identit´e. . . . . . . . . . . . . 122
9.6.2Le protocole SSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
10 Fonctions de Hachage127
10.1 Construction des fonctions de hachage . . . . . . . . . . . . . 128
10.1.1Attaques des anniversaires. . . . . . . . . . . . . . . . . 129
10.1.2Exemple acad´emique de fonction de hachage. . . . . . . . 130
10.1.3Fonction de hachage standard. . . . . . . . . . . . . . . 130
11 Protocoles cryptographiques 134
11.1 Protocoles de signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
11.1.1Protocole de signature `a clef priv´ee. . . . . . . . . . . . 134
11.1.2Protocole de signature `a clef publique. . . . . . . . . . . 136
11.2 Protocoles de datation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
11.2.1Protocole de datation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
11.3 Signature avec fonction de hachage . . . . . . . . . . . . . . . 138
11.4 Fonction de hachage et mot de passe . . . . . . . . . . . . . . 138
TABLE DES MATI`ERES5
11.5 Preuve sans transfert de connaissance . . . . . . . . . . . . . 139
11.5.1Preuve sans transfert de connaissances. . . . . . . . . . . 140
11.5.2Transfert inconscient. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
12 La cryptographie et le droit 143
12.1 Textes juridiques sur la cryptographie . . . . . . . . . . . . .143
12.1.1LOI n◦96-659 du 26 juillet 1996. . . . . . . . . . . . . 143
12.1.2LOI n◦2004-575 du 21 juin 2004. . . . . . . . . . . . . . 146
12.1.3LOI n◦2006-961 du 1er aoˆut 2006. . . . . . . . . . . . . 149
13 Rappels Math´ematiques151
13.1 Th´eorie de l"information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
13.1.1Rappels de probabilit´es discr`etes. . . . . . . . . . . . . . 151
13.1.2Confidentialit´e parfaite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
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Corrig e - DIENS