Qu’est-ce que l’algorithme SHA-256 et comment fonctionne-t-il ?

L’algorithme SHA-256 est une spécification commune à tous les certificats SSL, quels que soient la marque, le prix et le type. Vous en trouverez la mention dans les détails du certificat ou dans les caractéristiques énumérées dans les informations sur le produit. Pour les non-techniciens, SHA-256 est généralement un mystère complet.

Dans cet article, nous voulons vous montrer ce qu’est SHA-256 et comment il fonctionne, sans trop entrer dans le jargon technique et les mathématiques qui le sous-tendent.

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Table des matières

1. Qu’est-ce que le hachage ?
2. Qu’est-ce que l’algorithme SHA-256 ?
3. SHA-256 expliqué
4. Principales caractéristiques de l’algorithme SHA-256
5. SHA-256 est-il sûr ?
6. Comment fonctionne SHA-256 ?
7. À quoi sert SHA-256 ?
8. Historique des algorithmes SHA

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Pour comprendre l’algorithme SHA-256, il faut d’abord expliquer ce qu’est le hachage.

Qu’est-ce que le hachage ?

Le hachage est le processus de transformation d’une information donnée en une autre valeur. Il contient essentiellement des blocs de données qui sont transformés en une courte clé ou valeur de longueur fixe à partir de la chaîne d’origine. Il s’agit de faire passer les données par une fonction mathématique qui les convertit en une série unique et complexe de caractères.

Le hachage constitue un moyen sûr et efficace de vérifier l’intégrité des données. Lorsque vous hachurez un élément de données, vous pouvez comparer le hachage obtenu à une valeur connue ou attendue afin de vous assurer que les données n’ont pas été altérées ou corrompues. Si les valeurs de hachage correspondent, vous pouvez être certain que les données n’ont pas été altérées ou modifiées depuis leur hachage initial.

L’un des avantages du hachage est qu’il est irréversible. Vous ne pouvez pas utiliser la valeur de hachage pour récupérer les données d’origine. Cette propriété rend le hachage utile pour le stockage des mots de passe, car elle permet de stocker un hachage d’un mot de passe plutôt que le mot de passe lui-même. Lorsqu’un utilisateur saisit son mot de passe, le système peut le hacher et le comparer à la valeur de hachage stockée pour vérifier qu’il est correct, sans avoir besoin du mot de passe réel.

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Qu’est-ce que l’algorithme SHA-256 ?

SHA-256 est une fonction de hachage cryptographique qui génère une valeur de hachage de taille fixe de 256 bits (32 octets). L’algorithme SHA-256 a pour but de créer une empreinte numérique unique d’un élément de données, tel qu’un message ou un fichier.

SHA-256 fait référence à un algorithme de hachage cryptographique dans lequel les données d’entrée sont traitées au moyen d’une fonction mathématique sophistiquée, ce qui permet d’obtenir un hachage distinct en sortie. Ce hachage agit comme une empreinte numérique, représentant de manière unique les données d’origine.

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SHA-256 expliqué

SHA-256, acronyme de Secure Hash Algorithm 256-bit, fait partie des fonctions de hachage cryptographique SHA-2 conçues par la NSA. Il est couramment utilisé dans diverses applications de sécurité (telles que les signatures numériques, l’authentification des mots de passe et la technologie blockchain) et protocoles, notamment TLS et SSL, PGP, SSH, IPsec, etc.

SHA-256 est conçu pour être une fonction à sens unique, ce qui signifie qu’il est pratiquement impossible d’effectuer une rétro-ingénierie de l’entrée originale à partir de la sortie du hachage. Cet attribut en fait un outil essentiel pour vérifier l’intégrité des données, car toute modification des données d’entrée, même d’un seul caractère, se traduit par une valeur de hachage radicalement différente.

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Comment fonctionne SHA-256 ?

SHA-256 fonctionne en prenant une entrée (souvent une chaîne de texte ou de données) et en la traitant par le biais d’une série d’opérations mathématiques. L’algorithme divise l’entrée en blocs de 512 bits, chacun étant traité en 64 cycles d’opérations. Ces opérations comprennent les fonctions logiques par bit, telles que AND, OR, XOR, ainsi que l’addition et la rotation par bit.

Voyons un exemple concret du fonctionnement du hachage. Supposons que vous écriviez le message “J’aime les pommes” et que vous lui appliquiez une fonction de hachage SHA-256. Voici ce que vous obtiendrez :

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Ajoutons maintenant un point d’exclamation à la fin de votre message pour qu’il ressemble à ceci : “J’aime les pommes !” et générer une sortie. Le résultat peut vous surprendre :

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Comme vous pouvez le constater, avec un seul caractère supplémentaire, le résultat est complètement différent, mais la longueur reste la même. Que vous écriviez un mot ou un essai, la valeur de hachage sera identique, cachant la taille de l’entrée originale.

Si vous deviez envoyer ce message à un ami, vous devriez fournir la valeur de hachage et spécifier l’algorithme. Votre ami génère le hachage de son côté et, s’il correspond, il sait que le message est authentique.

Examinons maintenant l’aspect technique.

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Caractéristiques principales de l’algorithme SHA-256

Les principales caractéristiques de l’algorithme SHA-256 sont la longueur du message, la longueur du condensé et l’irréversibilité.

• Longueur du message : La longueur du texte en clair (le texte lisible avant qu’il ne soit crypté) doit être inférieure à 264 bits.
• Longueur du condensé : La longueur du condensé de hachage (le résultat de l’application d’une fonction de hachage cryptographique aux données) doit être de 256 bits. Lors de l’installation d’un certificat SSL sur votre serveur, vous pouvez sélectionner SHA-512 et des digests plus importants. Bien que SHA-512 soit plus sûr, il n’est pas recommandé pour la plupart des systèmes, car il nécessite plus de calculs et de puissance informatique.
• Irréversibilité: Toutes les fonctions de hachage telles que SHA-256 sont irréversibles de par leur conception. Pour chaque entrée, vous avez exactement une sortie, mais pas l’inverse. Des entrées multiples produisent le même résultat. La sortie a une taille fixe, mais l’entrée n’a pas de restrictions de taille.

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SHA-256 est-il sûr ?

Bien qu’aucun algorithme cryptographique ne soit à l’abri des attaques, l’algorithme SHA-256 a fait l’objet d’analyses approfondies et a subi l’épreuve du temps pour rester un élément essentiel de la sécurisation des données numériques.

La sécurité SHA-256 utilise une combinaison d’opérations mathématiques complexes et d’opérations sur les bits pour générer la valeur de hachage.

Cette conception fait qu’il est extrêmement difficile de trouver deux entrées qui produisent le même hachage. Toutefois, la sécurité de SHA-256 dépend de la mise en œuvre correcte et de la force des protocoles de sécurité utilisés dans l’application qui l’utilise.

L’une des faiblesses de l’algorithme SHA-256 est la possibilité d’une attaque par collision. Il se produit lorsque deux entrées différentes produisent la même valeur de hachage. Bien que cela soit très peu probable avec SHA-256, qui génère une valeur de hachage de 256 bits (c’est-à-dire plusieurs sorties possibles), cela reste théoriquement possible. Si une attaque par collision réussissait, elle pourrait compromettre l’application qui s’appuie sur les valeurs de hachage SHA-256 pour vérifier l’intégrité des données.

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Quelles sont les étapes de l’algorithme SHA-256 ?

Comme vous le savez déjà, SHA-256 prend les données d’entrée et les traite par le biais d’une série d’opérations mathématiques appelées “rounds”. Chaque tour se compose de plusieurs étapes, notamment le prétraitement des données, l’expansion des messages et la fonction de compression des messages.

Voici les principales étapes de l’algorithme SHA-256 :

1. Prétraitement des données : Les données d’entrée sont complétées et étendues pour s’assurer que leur longueur est un multiple de 512 bits en ajoutant un bit suivi de zéros, puis en ajoutant la longueur du message d’origine en bits.
2. Expansion du message: Le bloc d’entrée de 512 bits est divisé en 16 mots de 32 bits, puis étendu en 64 mots de 32 bits par une série d’opérations logiques.
3. Compression du message: Le bloc de message élargi de 64 mots est ensuite traité au cours d’une série de 64 rondes, chacune d’entre elles comportant plusieurs étapes :
   – Déterminer la constante du tour: chaque tour a une valeur constante unique de 32 bits générée en fonction de la position dans la séquence.
   – Calculer l’horaire des messages: Une grille de 64 entrées est générée sur la base du bloc de 64 mots et de la constante de la ronde.
   – Mise à jour des variables de travail: Les variables de travail, qui sont 8 mots de 32 bits stockant des valeurs intermédiaires pendant le processus de hachage, sont mises à jour en fonction de la programmation des messages et d’un ensemble d’opérations logiques.
   – Calculer la valeur de hachage : Une fois les 64 tours terminés, les valeurs finales des variables de travail sont combinées pour produire la valeur de hachage de 256 bits.

Le résultat de l’algorithme de hachage SHA-256 est une valeur de hachage finale de 256 bits qui sert d’empreinte numérique des données d’entrée.

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À quoi sert SHA-256 ?

SHA-256 est l’algorithme de hachage standard pour la vérification des signatures numériques, le protocole SSL, la protection des mots de passe et toute une série d’autres opérations liées à la sécurité.

1. Vérification de la signature numérique. Une signature numérique est un type de signature électronique utilisé pour valider l’authenticité et l’intégrité d’un message (par exemple, un courriel, une transaction par carte de crédit ou un document numérique). Il est créé en hachant le fichier et en utilisant l’infrastructure à clé publique (PKI) pour le chiffrer.
   
   Le rôle de l’algorithme de hachage SHA-256 dans l’ensemble du processus est de garantir l’intégrité de la signature numérique. Le client du destinataire vérifie l’algorithme de hachage de son côté et utilise la clé publique pour déchiffrer le message. Si elles correspondent, les données sont authentiques et inchangées.
2. La poignée de main SSL. La liaison SSL est un élément crucial des sessions de navigation sur le web, et elle repose sur la compatibilité et les fonctions SHA-256. Les communications par SS/TLS commencent toujours par la poignée de main SSL, qui est une cryptographie asymétrique permettant au navigateur de vérifier le serveur web, d’obtenir la clé publique et d’établir une connexion sécurisée avant le début du transfert de données.
3. Protection par mot de passe. Les sites web stockent les mots de passe des utilisateurs dans un format haché. Comme nous l’avons déjà mentionné, le hachage sécurisé des mots de passe les transforme en une courte chaîne de lettres et/ou de chiffres à l’aide d’un algorithme de cryptage. Si un site web est piraté, les cyber-attaquants n’ont pas accès aux mots de passe hachés.
4. Vérification des transactions par la blockchain. L’algorithme de hachage SHA-256 est le premier algorithme utilisé avec une crypto-monnaie lors de la création du bitcoin. Les en-têtes de blocs sont un élément essentiel des blockchains, car ils aident à enchaîner/connecter un bloc de transactions au suivant dans un ordre spécifique. Le hachage SHA-256 garantit qu’aucun bloc précédent n’est modifié sans altération de l’en-tête du nouveau bloc.

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Historique des algorithmes SHA

Les algorithmes de hachage cryptographiques sécurisés sont une création de la National Security Agency (NSA). Le gouvernement des États-Unis a breveté la technologie et l’a ensuite publiée sous une licence libre de droits pour que tout le monde puisse l’utiliser.

Le premier algorithme SHA-0 date de 1993. Son successeur, SHA-1, est arrivé en 1995 et, bien qu’il ait été piraté, il est encore utilisé aujourd’hui sur des serveurs et des clients plus anciens. Six ans plus tard, en 2001, la NSA a publié la famille d’algorithmes de hachage SHA -2, qui comprend SHA-256 et cinq autres fonctions de hachage :

• SHA 224
• SHA 384
• SHA 512
• SHA 512/224
• SHA 512/256

Le 5 août 2015, le NIST (National Institute of Standards and Technology) a publié SHA -3, le dernier algorithme de hachage sécurisé dont la conception interne est différente. Le NIST ne prévoit pas actuellement de retirer l’algorithme SHA-2, mais SHA-3 peut le remplacer dans les applications actuelles si nécessaire.

Selon SSL Pulse, le tableau de bord mondial pour le contrôle de la qualité du support SSL / TLS, basé sur la liste Alexa des sites les plus populaires dans le monde, 97,2 % utilisent l’algorithme SHA-256.

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Dernières paroles

L’algorithme de hachage SHA-256 fait partie intégrante de la protection des données sur le web. Dans cet article, nous n’avons fait qu’effleurer sa surface sans approfondir les mathématiques et les fonctions qui la sous-tendent. Néanmoins, vous avez maintenant une compréhension générale de l’objectif et de l’utilisation de l’algorithme.

Tant que nous n’aurons pas construit un ordinateur quantique suffisamment puissant pour décrypter des fonctions de hachage complexes, SHA-256 restera l’algorithme de hachage standard pour l’intégrité des données et des fichiers. Nous sommes encore à quelques décennies d’un tel scénario, donc pour l’instant, SHA-256 fera partie des protocoles de cryptage et d’authentification.

Questions fréquemment posées