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Architectures matérielles

Chiffrement symétrique et asymétrique

Comment protéger un message qui transite sur un réseau que tout le monde peut espionner ? Deux grandes familles de chiffrement, et le problème que chacune pose.

Durée · 2h Chapitre · D.1 / 2
Au programme

Objectifs de la séance

Décrire les principes du chiffrement symétrique (clé partagée) et du chiffrement asymétrique (clé publique/clé privée).

Activité 1

Un message intercepté

Alice envoie à Bob un message chiffré par XOR bit à bit avec une clé répétée.

Message chiffré : 01110010 01101001 Clé : 00001010
Déchiffre le message (XOR avec la même clé)
01110010 ⊕ 00001010 = 01111000 ('x')
01101001 ⊕ 00001010 = 01100011 ('c')
Message d'origine : « xc ».
Eve peut-elle lire le message sans la clé ?
Non, pas facilement : elle devrait essayer toutes les clés possibles.
Comment Bob a-t-il obtenu la même clé qu'Alice ?
Ils ont dû se la transmettre par un canal sécurisé au préalable — c'est justement le problème que résout le chiffrement asymétrique.
Cours

Le chiffrement symétrique

La même clé sert à chiffrer et à déchiffrer le message. Rapide et peu gourmand en ressources.

Limite : comment échanger la clé secrète en toute sécurité, si le seul canal disponible n'est pas sûr ?
Cours

Le chiffrement asymétrique

Chaque personne possède une paire de clés : une clé publique (connue de tous) et une clé privée (secrète). On chiffre un message avec la clé publique du destinataire ; seul lui peut le déchiffrer, avec sa clé privée.

Bob Clé publique d'Alice Alice chiffre avec envoie à déchiffre avec sa clé privée
Analogie : la clé publique est comme un cadenas ouvert que tout le monde peut fermer sur une boîte, mais seul le propriétaire a la clé pour l'ouvrir.
Exercice guidé

Qui utilise quelle clé ?

B veut envoyer un message secret m à A, en chiffrement asymétrique.

Quelle clé B utilise-t-il pour chiffrer m ?
La clé publique de A (A_pub).
Quelle clé A utilise-t-il pour déchiffrer ?
Sa propre clé privée (A_priv).
Eve connaît A_pub. Peut-elle déchiffrer le message ?
Non : seule la clé privée A_priv, secrète, permet le déchiffrement.
Synthèse

Comparer les deux approches

CritèreSymétriqueAsymétrique
Nombre de clés1 clé partagée2 clés par personne
RapiditéRapideBeaucoup plus lent
Problème principalÉchange sécurisé de la cléLenteur sur gros volumes
Exercice type bac

À toi de jouer

1. Message chiffré « ri » (symétrique), clé 00001010. Message d'origine ?
Même calcul que l'activité 1 : « xc ».
2. Pourquoi ne pas chiffrer de gros volumes de données avec l'asymétrique ?
Les calculs mathématiques (exponentiations sur de grands nombres) sont beaucoup plus lents que le chiffrement symétrique, ce qui ralentirait fortement la communication.
À ton rythme

Exercices gradués

Niveau 1

Laquelle des deux clés peut être partagée sans risque ? Pourquoi ?

Voir la correction
La clé publique : elle ne permet que de chiffrer, pas de déchiffrer.
Niveau 2

Alice veut envoyer un message secret à Bob (et lui seul). Décris les étapes.

Niveau 3 — défi

Comment échanger une clé symétrique en toute sécurité en combinant les deux types de chiffrement ?

Bilan

Vocabulaire clé de la séance

Chiffrement symétrique Chiffrement asymétrique Clé publique Clé privée XOR
Séance 2

La suite : HTTPS et RSA

Comment le protocole HTTPS combine les deux types de chiffrement — et un aperçu des mathématiques derrière RSA.