Un cap pour ce chapitre
Ce que vous saurez faire
- Associer les clés à leur propriétaire.
- Choisir les clés pour une communication confidentielle.
- Distinguer chiffrement, signature et authentification.
Les bases utiles pour commencer
Une paire de clés aux rôles différents
Bob possède une clé publique et une clé privée associées mathématiquement. Il peut diffuser sa clé publique, mais garde sa clé privée secrète. Dans le modèle de chiffrement étudié, un message chiffré avec la clé publique de Bob peut être déchiffré avec sa clé privée. Connaître la clé publique ne doit pas permettre de retrouver efficacement la clé privée.
Alice possède éventuellement sa propre paire, mais elle n’utilise pas sa clé publique pour envoyer un message destiné uniquement à Bob. La question à poser est toujours : qui doit pouvoir lire le message ? C’est le destinataire de cette confidentialité qui détermine la paire utilisée.
Une analogie utile est un cadenas que chacun peut fermer mais dont le destinataire garde la seule clé d’ouverture. Elle illustre les permissions, pas les calculs mathématiques. Le cadenas représente la clé publique ; la clé d’ouverture représente la clé privée. Les deux objets ne doivent pas être intervertis dans le dessin.
Suivre un message d’Alice vers Bob
Alice obtient la clé publique de Bob. Elle chiffre son message avec cette clé et transmet le résultat. Bob reçoit le texte chiffré et le déchiffre avec sa propre clé privée. Un observateur peut connaître la clé publique et voir le message chiffré : ces éléments ne sont pas censés lui permettre de retrouver le clair avec des moyens réalistes.
Pour répondre de manière confidentielle à Alice, Bob utilise la clé publique d’Alice. Alice déchiffre alors avec sa clé privée. Les deux sens de communication n’utilisent donc pas nécessairement la même paire. Un dessin avec quatre clés nommées est souvent plus fiable qu’une phrase contenant seulement « la clé ».
Vérifier à qui appartient une clé publique
Recevoir une clé présentée comme celle de Bob ne prouve pas automatiquement qu’elle lui appartient. Un adversaire pourrait essayer de substituer sa propre clé. Si Alice chiffre avec cette fausse clé, le propriétaire correspondant pourra lire le message. La confidentialité mathématique du mécanisme n’élimine donc pas le besoin d’authentifier le correspondant.
Les certificats sont un moyen utilisé sur le Web pour lier une identité à une clé publique dans un cadre de confiance. Leurs mécanismes détaillés dépassent l’objectif de cette page. Retenez la différence entre disposer d’une clé et avoir une raison valable de l’attribuer à la bonne personne ou au bon service.
Ne pas confondre chiffrement et signature
Le chiffrement vise ici à réserver la lecture à un destinataire. Une signature numérique vise à permettre la vérification d’une origine et de l’intégrité d’un message selon un mécanisme approprié. Elle utilise la clé privée du signataire et se vérifie avec sa clé publique, mais il est trompeur de résumer toute signature à « chiffrer le message avec la clé privée ».
Le programme de NSI demande de décrire les principes symétriques et asymétriques ainsi que leur articulation pour sécuriser une communication. Il n’impose pas de réaliser une bibliothèque cryptographique. L’atelier manipule des permissions symboliques de clés ; il n’effectue aucun chiffrement réel et ne doit recevoir aucune information confidentielle.
Exemple suivi : tenir un registre des quatre clés
Notons PubA et PrivA la paire d’Alice, PubB et PrivB celle de Bob. Pour envoyer « rendez-vous à 15 h » à Bob, Alice utilise PubB. Le chiffré peut circuler publiquement ; Bob emploie PrivB pour l’ouvrir. Pour répondre « confirmé », Bob utilise PubA et Alice emploie PrivA. Un tableau comporte donc deux lignes : aller, PubB, PrivB ; retour, PubA, PrivA. Les deux personnes peuvent connaître PubA et PubB, sans échanger leurs clés privées.
Le propriétaire de la clé publique choisie détermine qui pourra déchiffrer, indépendamment du nom inscrit dans le message. Si Alice écrit « pour Bob » mais utilise PubA, la transformation reste destinée à la paire d’Alice. Une intention correcte ne corrige pas un mauvais paramètre. Dans l’atelier, observez séparément « ouverture possible » et « destinataire correctement ciblé » : ces deux informations peuvent se contredire parce qu’elles répondent à deux questions différentes.
| Message | Clé de chiffrement | Clé de déchiffrement |
|---|---|---|
| Alice vers Bob | Publique de Bob | Privée de Bob |
| Bob vers Alice | Publique d’Alice | Privée d’Alice |
Exemple suivi : une ouverture réussie peut signaler une attaque
Charlie fournit sa clé publique à Alice en prétendant qu’elle appartient à Bob. Alice chiffre un secret avec cette clé ; Charlie l’ouvre avec sa propre clé privée. L’algorithme n’a pas été cassé : il fonctionne pour la paire effectivement utilisée. Ce qui manque est une association fiable entre l’identité Bob et la clé obtenue. Charlie pourrait ensuite retransmettre un message à Bob, ce qui rendrait la substitution peu visible pour les participants.
Pour analyser le scénario, notez l’identité annoncée, le propriétaire réel de la clé, la personne capable d’ouvrir et le lecteur prévu. Ne concluez pas seulement que « le déchiffrement fonctionne ». Un certificat et sa vérification participent à l’authentification de cette association sur le Web. Cette explication reste au niveau des rôles : calcul de signatures, autorités et protocoles complets constituent un approfondissement. La clé publique peut être diffusée ; cela ne signifie pas que n’importe quelle clé reçue mérite confiance.
À vous de faire varier les choses
À qui ce message sera-t-il accessible ?
Choisissez la clé publique qui ferme le message, puis la clé privée essayée pour l’ouvrir. Les clés sont symboliques.
Lire le résultat de l’expérience initiale
La clé privée de Alice ne convient pas.
La clé publique appartient au destinataire souhaité.
Nommez toujours le propriétaire et le caractère public ou privé de chaque clé.
De la compréhension à l’autonomie
À vous de résoudre
Cherchez d’abord par vous-même. Vérifiez les résultats demandés, utilisez les indices si nécessaire, puis comparez votre méthode à la correction.
Choisir le destinataire
Alice veut qu’un message puisse être lu uniquement par Bob. Quelle clé utilise-t-elle pour le chiffrer, et quelle clé Bob utilise-t-il pour le lire ?
Indice 1
La paire appartient au destinataire.
Indice 2
La clé de chiffrement doit pouvoir être communiquée à Alice.
Comprendre la correction
Alice chiffre avec la clé publique de Bob. Bob déchiffre avec sa clé privée. Alice n’a pas besoin de connaître cette clé privée, et Bob ne doit pas la lui transmettre. La séparation des rôles permet justement de communiquer sans secret partagé préalable.
Organiser la réponse
Bob veut répondre confidentiellement à Alice. Peut-il réutiliser sa propre clé publique pour que seule Alice lise la réponse ?
Indice 1
Le destinataire a changé.
Indice 2
Qui possède la clé privée associée à la clé publique de Bob ?
Comprendre la correction
Non. Bob doit utiliser la clé publique d’Alice, puis Alice déchiffre avec sa clé privée. Chiffrer avec la clé publique de Bob réserverait le déchiffrement à Bob lui-même dans ce modèle, ce qui ne répond pas au besoin.
Repérer une substitution
Une personne remplace la clé publique de Bob par la sienne avant qu’Alice la récupère. Alice chiffre sans vérifier l’identité. Qui peut alors déchiffrer ?
Indice 1
Suivez la paire effectivement utilisée.
Indice 2
Le nom affiché ne change pas l’association mathématique des clés.
Comprendre la correction
La personne qui a substitué sa clé peut utiliser sa clé privée correspondante. Bob ne possède pas cette clé privée. L’attaque montre pourquoi une clé publique doit être reliée de manière fiable à l’identité attendue ; le chiffrement seul ne réalise pas cette vérification.
Préciser un objectif
Un document est public mais son auteur veut permettre de détecter une modification et de vérifier son origine. Faut-il d’abord cacher son contenu ?
Indice 1
Le document est destiné à être lu par tous.
Indice 2
Quel objectif distingue signature et confidentialité ?
Comprendre la correction
Non. Une signature numérique adaptée peut permettre de vérifier origine et intégrité tout en laissant le document lisible. Cacher le contenu répondrait à un autre besoin. Cette distinction évite de choisir un mécanisme seulement parce qu’il utilise des clés.
Problème : organiser trois messages
Alice écrit confidentiellement à Bob, Bob répond à Alice, puis Alice écrit à Charlie. Pour chaque message, donnez le propriétaire de la clé de chiffrement et celui de la clé de déchiffrement. Combien de paires distinctes sont mobilisées ? La clé privée d’Alice doit-elle quitter Alice ?
Indice 1
La paire suit le destinataire de chaque message.
Indice 2
Une clé publique peut être partagée sans partager sa partenaire privée.
Comprendre la correction
Les trois paires utilisées appartiennent respectivement à Bob, Alice et Charlie. Chaque chiffrement utilise la clé publique du destinataire et chaque ouverture sa clé privée associée. Trois paires distinctes interviennent. PrivA reste chez Alice ; elle sert à ouvrir la réponse de Bob. L’envoi à Charlie ne nécessite pas de révéler un secret privé d’Alice.
Problème : analyser trois essais
Le destinataire souhaité est Bob. On effectue : 1) PubB puis PrivA ; 2) PubA puis PrivA ; 3) PubB puis PrivB. Pour chaque essai, indiquez si l’ouverture réussit et si le destinataire est correctement ciblé. Lequel satisfait les deux exigences ?
Indice 1
Comparez d’abord les propriétaires des deux clés.
Indice 2
Comparez ensuite le propriétaire de la clé publique à Bob.
Comprendre la correction
L’essai 1 échoue à l’ouverture mais cible bien Bob. L’essai 2 s’ouvre pour Alice et cible donc la mauvaise personne. L’essai 3 s’ouvre pour Bob et cible bien Bob : lui seul satisfait les deux exigences. Vérifier une transformation inverse ne vérifie pas à lui seul l’identité prévue du lecteur.
Problème : distinguer trois objectifs
Une association publie un règlement lisible par tous, veut rendre une modification détectable et reçoit séparément des dossiers privés. Expliquez l’intérêt d’une signature pour le règlement, du chiffrement pour les dossiers et d’une vérification des clés publiques dans les deux usages. La signature cache-t-elle nécessairement le règlement ?
Indice 1
Identifiez lecteurs autorisés et origine attendue.
Indice 2
Ne donnez pas à la confidentialité le rôle de l’authentification.
Comprendre la correction
Le règlement reste public ; une signature adaptée permet d’en vérifier l’origine annoncée et l’intégrité. Les dossiers doivent être protégés pour limiter leurs lecteurs. Dans les deux cas, la clé publique doit être rattachée de façon fiable à la bonne identité. Une signature ne cache pas nécessairement le document et ne rend pas vraies les affirmations qu’il contient.
Les erreurs qui méritent un détour
- Utiliser la clé publique de l’émetteur pour protéger un message vers quelqu’un d’autre.
- Choisissez la paire du destinataire autorisé à lire.
- Croire que publique signifie non importante.
- L’authenticité de la clé publique reste essentielle.
La fiche à garder
L’essentiel à retenir
- Une paire comporte une clé publique et une clé privée.
- La confidentialité vers Bob emploie publique de Bob puis privée de Bob.
- Authentifier la clé reçue est un problème indispensable à traiter.
Cette notion au bac
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Le prochain pas
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Ce chapitre s’appuie sur le programme officiel de Terminale (PDF, nouvel onglet). Les explications et exercices sont proposés pour l’apprentissage.