algorithme à clé secrète

Alice veut envoyer un message que seule Béatrice pourra lire. Elles conviennent d'abord d'un secret commun, appelé clé. Alice transforme le message avec cette clé ; Béatrice effectue la transformation inverse avec la même clé. Une personne qui intercepte le résultat ne possède pas le secret nécessaire pour retrouver le message.

Le mot « symétrique » décrit ce partage : les deux correspondantes détiennent la même clé. La difficulté se déplace donc vers sa transmission, qui doit elle-même rester sûre.

Un algorithme à clé secrète, ou algorithme symétrique, est un système de chiffrement organisé autour d'une clé commune. Le message initial est appelé message en clair. L'opération de chiffrement combine ce message avec la clé et produit un message chiffré. L'opération de déchiffrement combine le message chiffré avec cette même clé et restitue le message initial. La clé est identique des deux côtés, même si les deux opérations peuvent être inverses plutôt qu'identiques.

Pour que le système fonctionne entre un émetteur et un récepteur, chacun doit connaître la bonne clé. Tout tiers doit en revanche l'ignorer. Ce mécanisme convient au chiffrement de grands volumes de données, car les algorithmes symétriques sont beaucoup plus rapides que les algorithmes asymétriques.

Cette efficacité a une contrepartie : les deux parties doivent obtenir la clé sans l'exposer. Si elles ne disposent d'aucun moyen sûr de la partager, le chiffrement peut être prêt, mais la communication secrète ne peut pas commencer dans de bonnes conditions.

Soit un message en clair noté m, une clé secrète notée k, une opération de chiffrement notée E et l'opération de déchiffrement correspondante notée D. Le message chiffré, noté c, doit vérifier : $c=E_k(m)c=E\_k(m)$. Le système remplit son rôle si le déchiffrement avec la même clé restitue toujours le message initial : $D_k(E_k(m))=mD\_k(E\_k(m))=m$.

La règle porte sur l'égalité de la clé utilisée, pas nécessairement sur l'égalité des opérations de chiffrement et de déchiffrement.

Le procédé s'applique lorsqu'un émetteur et un récepteur possèdent la même clé et emploient les opérations correspondantes. Trois points sont vérifiables : la clé reçue est bien celle qui a servi au chiffrement ; le déchiffrement inverse correctement le chiffrement ; aucun tiers ne doit apprendre cette clé. Le résultat attendu est la restitution du message initial au destinataire.

Un contre-cas apparaît lorsque les deux personnes n'ont encore aucun secret commun et aucun canal sûr pour en établir un. Envoyer la clé par le même canal exposé que le message ne résout pas le problème : un tiers peut aussi l'intercepter. Il faut alors employer un autre moyen sécurisé pour partager la clé avant d'utiliser l'algorithme symétrique.

On utilise un exemple pédagogique, qui montre la réversibilité sans constituer un système sûr. Les lettres sont numérotées de A = 0 à Z = 25. Le message est la lettre M, donc le nombre 12. La clé commune vaut 5. Les calculs sont effectués modulo 26 : on ne conserve que le reste de la division par 26.

1. Alice chiffre en ajoutant la clé au message : $c=(12+5)26=17c=(12+5)\backslash bmod\; 26=17$. Le nombre 17 correspond à la lettre R, qu'elle transmet.

2. Béatrice reçoit R, donc le nombre 17. Elle utilise la même clé 5 et effectue l'opération inverse : $m=(17-5)26=12m=(17-5)\backslash bmod\; 26=12$. Elle retrouve la lettre M.

3. Le contrôle consiste à recomposer les deux étapes : ajouter 5 puis retirer 5 redonne 12 modulo 26. La valeur finale est exactement la valeur initiale. Le schéma récapitule ce trajet et montre que la clé 5 intervient dans les deux sens.

Pour protéger un grand fichier, les deux parties utilisent une clé déjà partagée. L'algorithme symétrique est préféré lorsque le volume à traiter rend la rapidité déterminante.

Pour échanger des données sur un réseau, l'émetteur chiffre avec la clé commune et le récepteur déchiffre avec cette même clé. Avant tout échange, ils doivent vérifier qu'ils disposent d'un moyen sûr de partager ce secret.

Si aucune clé commune ne peut être transmise de façon sécurisée, un algorithme asymétrique répond mieux à cette contrainte initiale. Le critère décisif est donc observable : les correspondants partagent-ils déjà un secret sans l'avoir révélé à un tiers ?

Algorithme asymétrique. Il n'emploie pas une même clé secrète des deux côtés. Le test est simple : si les clés de chiffrement et de déchiffrement sont différentes, le système n'est pas symétrique. Cette alternative devient pertinente lorsque le partage préalable d'un secret commun pose problème.

Clé secrète et message chiffré. La clé est l'information commune qui commande les transformations ; le message chiffré est leur résultat. Dans l'exemple, 5 est la clé et R est le message transmis : échanger leurs rôles ne permet pas de retrouver M.

Clé exposée. Dès qu'un tiers connaît la clé commune, le secret qui sépare ce tiers des deux correspondants a disparu. Il faut cesser d'utiliser cette clé et en partager une nouvelle par un moyen sûr.

Clés différentes. Si Alice chiffre avec 5 et Béatrice déchiffre avec 6 dans l'exemple modulo 26, Béatrice obtient 11, soit L, au lieu de 12, soit M. Le résultat incorrect signale qu'elles doivent vérifier la clé commune.

Exemple trop simple. Le décalage modulo 26 rend visible le mécanisme, mais sa petite clé ne suffit pas à protéger une communication réelle. Il faut employer un algorithme symétrique conçu pour cet usage, sans confondre illustration réversible et sécurité effective.

Partage non résolu. La rapidité du chiffrement ne sécurise pas automatiquement la remise initiale de la clé. Si le canal de partage est exposé, il faut d'abord choisir un autre moyen sécurisé ou une méthode asymétrique adaptée à cette étape.

La fiche cryptographie replace le secret partagé dans l'ensemble des moyens utilisés pour protéger l'information.

La fiche chiffrement approfondit la transformation qui fait passer d'un message lisible à une forme chiffrée.

La fiche algorithme précise ce qu'est une suite d'opérations définies, cadre général auquel appartient ce procédé.