Cryptologie

Dernière mise à jour : 12 juillet 2019

La cryptologie est la science de l’écriture secrète, comprenant la cryptographie (technique de chiffrement de message) et la cryptanalyse (technique de déchiffrement d’un message).

Principes

Stéganographie

La stéganographie est la dissimulation du message sur un support d’apparence anodine (une tablette gravée puis recouverte de cire, le crâne rasé du messager qui laissera ensuite repousser ses cheveux, etc.).

Transposition

La transposition consiste en la permutation de lettres, sans en changer la valeur, comme dans un anagramme. Le secret réside dans le choix de la transposition :

  • En dents de scie, et autres dérivés ;
  • La scytale spartiate, où le secret est le diamètre de la scytale.

Substitution

La substitution est le remplacement d’une lettre par un autre caractère, sans modifier sa position. Il en existe différentes formes

  • Monoalphabétique : l’alphabet reste le même durant tout le chiffrement (ex : César)
  • Polyalphabétique : l’alphabet change lors du chiffrement (ex : Vigénère)
  • Homophonique : plusieurs substitutions sont possibles pour un même caractère.

Cryptanalyse

Les débuts de cryptanalyse sont liées à l’évolution des mathématiques, des statistiques et de la linguistique. Les premiers principes furent appliqués pour ordonner chronologiquement les chapitres du Coran, en fonction de la fréquence d’usage de mots modernes par exemple. L’analyse des fréquences d’usage des lettres fut également étudié.

La faiblesse de Vigénère

Longtemps considéré comme sûr, il reste vulnérable à l’analyse des fréquences, pourvu que le texte chiffré soit assez long et la clé relativement courte : si la clé fait 5 caractères de long, on se retrouve finalement face à 5 substitutions monoalphabétiques (car la clé se répète de façon cyclique lors du chiffrement), d’où on peut conjecturer les lettres les plus fréquentes.

Il faut toutefois connaître la longueur de la clé ; or on peut la déduire de l’espacement des séquences de lettres répétées dans le texte chiffré (là encore si le texte est assez long), qui sera probablement le plus grand diviseur commun des espacements entre les séquences répétées.

Le chiffre indéchiffrable : le masque jetable

Vigénère était plus robuste que tout chiffrement monoalphabétique, mais restait sensible à l’analyse des fréquences. Les Américains eurent l’idée d’une clé de la longueur du message pour utiliser Vigénère : l’analyse de fréquence devient alors impossible si la clé est suffisamment aléatoire, puisque qu’il n’y a aucune répétition prévisible. Il fut finalisé par la major Mauborgne, d’après les travaux de Vernam qui donna son nom au système (« chiffre de Vernam »).

Théoriquement incassable, il est malheureusement très difficile d’emploi :

  • Il faut des clés (masque) vraiment aléatoires, aussi longues que les textes à chiffrer, et nombreuses car chaque masque est jetable (on parle de livre de chiffre pour l’ensemble des feuillets dont chacun décrit une clé jetable). Or un vrai aléas est très difficile à obtenir ;
  • Il faut que l’émetteur et le récepteur disposent de la même liste de masques et les utilisent dans le même ordre (puisque chacun ne peut être utilisé qu’une fois). Toute interception de la liste des masques compromet alors l’ensemble des communications !
  • Il doit impérativement être jetable, car il suffit de deux textes chiffrés avec le même clé pour que la cryptanalyse redevienne possible.

Son usage sur un champ de bataille est rendu quasi-impossible par la nécessité que tous les points de communications doivent avoir le même livre de chiffres (non compromis) et le temps nécessaire au chiffrement et déchiffrement aurait nécessité un travail colossal.

Son usage restera en pratique limité à quelques communications ultra-confidentielles, de fréquence modérée, avec un échange de clés (de livre de chiffres) bien sécurisé.

Exemples de chiffres marquants

  • Enigma
  • Chiffre de Lorenz
  • Chiffre de Beale

Informatique quantique

Déchiffrement quantique

Chiffrement quantique

C’est pas demain la veille

Anecdotes

  • Marie Stuart, reine d’Ecosse, correspondit avec des textes chiffrés pour comploter contre la reine d’Angleterre.
  • George Pérec écrivit en 1969 un livre entier de 200 pages ne contenant pas la lettre e. Sa traduction anglaise réussit le même exploit !
  • Le téléphone rouge entre présidents américain et russe utilise un mécanisme de masque jetable.
  • Ce fut Sacha Guitry qui amena un exemplaire de la machine Enigma en Angleterre12 juste avant l’invasion de la Pologne par les forces allemandes.

Sources

Fiche de lecture : 2253150975 / 978-2253150978