Chiffrement par blocs et chiffrement par flux : Différences essentielles

Imaginez que le chiffrement consiste à envoyer un message secret dans une bouteille. Vous avez deux possibilités pour le sécuriser : sceller l’intégralité du message en une seule fois (comme un chiffrement par bloc) ou l’encoder lettre par lettre (comme un chiffrement par flux). Les deux méthodes protègent vos données, mais elles fonctionnent de manière fondamentalement différente.

Aujourd’hui, comprendre la différence entre le chiffrement par bloc et le chiffrement par flux n’est pas réservé aux experts en technologie. Ces mécanismes de sécurité constituent l’épine dorsale de la protection des sites web, des services bancaires en ligne et des communications privées. Les cybermenaces devenant de plus en plus sophistiquées, le fait de savoir comment vos données sont cryptées vous aide à faire des choix plus judicieux en matière de sécurité pour votre entreprise.

Voyons ce qui différencie ces deux méthodes de cryptage et pourquoi elles sont importantes pour la sécurité de votre site web.

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Table des matières

1. Comprendre les bases du chiffrement symétrique
2. Qu’est-ce qu’un chiffrement par blocs ?
3. Algorithmes de chiffrement par blocs courants
4. Modes de fonctionnement du chiffrement par blocs
5. Qu’est-ce qu’un chiffrement par flux ?
6. Algorithmes courants de chiffrement par flux
7. Chiffrement par blocs et chiffrement par flux : Principales différences
8. Comment les codes en bloc et les codes en flux sont utilisés dans le monde réel
9. Tendances en matière de cryptage et développements futurs

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Comprendre les bases du chiffrement symétrique

Le cryptage symétrique transforme des informations lisibles(données en clair) en code brouillé(texte chiffré) à l’aide d’une clé de chiffrement secrète. La beauté de ce système réside dans sa simplicité. La même clé déverrouille ce qu’elle verrouille, ce qui rend le cryptage et le décryptage relativement simples.

Lorsque vous envoyez des informations sensibles en ligne, votre navigateur convertit automatiquement vos numéros de carte de crédit, vos mots de passe et vos données personnelles en un charabia que seul le serveur destinataire peut déchiffrer. Cette transformation protège vos données des regards indiscrets pendant leur parcours sur l’internet.

L’histoire du chiffrement remonte à des milliers d’années, mais la cryptographie symétrique moderne a pris forme au milieu du XXe siècle avec le développement des systèmes informatiques. Le Data Encryption Standard (DES) a été l’un des premiers algorithmes largement adoptés dans les années 1970, ouvrant la voie à des méthodes plus avancées.

Les chiffrements symétriques actuels se répartissent en deux catégories principales : le chiffrement par bloc et le chiffrement par flux. Chacun remplit des fonctions spécifiques dans l’écosystème de la sécurité. Les algorithmes de chiffrement par blocs traitent les données par morceaux, tandis que les algorithmes de chiffrement par flux traitent les informations en continu. Cette différence fondamentale a une incidence sur tout, de la vitesse aux applications de sécurité.

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Qu’est-ce qu’un chiffrement par blocs ?

Le chiffrement par blocs est une méthode de chiffrement qui décompose votre message en clair en blocs de données fixes plutôt que de traiter des caractères isolés. Cette approche transforme simultanément des segments entiers d’informations à l’aide d’opérations mathématiques complexes.

Lorsqu’un algorithme de chiffrement par blocs chiffre vos données, il divise le texte en clair en blocs de taille fixe de 64, 128 ou 256 bits. Chaque segment subit le même processus de transformation à l’aide d’une clé cryptographique. Si le dernier élément des données d’entrée ne remplit pas un bloc complet, le système ajoute des bits supplémentaires pour créer une taille uniforme avant le début du processus de cryptage.

Visualisons le fonctionnement d’un algorithme de chiffrement par blocs : Imaginez que vous triiez le courrier dans des boîtes aux lettres de taille égale. Chaque message doit s’insérer parfaitement dans l’espace qui lui est réservé, même s’il faut pour cela ajouter du papier vierge pour remplir les petites notes. Une fois triée, chaque boîte aux lettres est verrouillée à l’aide de la même clé, ce qui permet de transformer le contenu en plusieurs cycles de brouillage mathématique.

Les algorithmes de chiffrement par blocs reposent sur deux principes essentiels : la confusion et la diffusion. La confusion obscurcit la relation entre la clé et les blocs de texte chiffré, ce qui rend la clé difficile à deviner, même avec de nombreux exemples. La diffusion garantit que la modification d’un seul bit du texte en clair altère le texte chiffré résultant, créant un effet d’avalanche qui renforce la sécurité.

Pour les blocs de données incomplets, divers systèmes de remplissage garantissent une taille de bloc fixe appropriée. L’un d’eux consiste à ajouter des zéros ou d’autres motifs prévisibles jusqu’à ce que chaque segment atteigne la longueur requise. Bien que cela ajoute une légère surcharge, cela permet le traitement uniforme qui rend les algorithmes de chiffrement par blocs si puissants pour sécuriser les communications internet et le stockage de données sensibles.

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Algorithmes de chiffrement par blocs courants

Le chiffrement repose sur plusieurs algorithmes éprouvés qui protègent notre vie numérique. Examinons les algorithmes de chiffrement les plus populaires.

• Norme de chiffrement avancée (AES): Le joyau de la couronne des algorithmes de chiffrement par blocs, adopté par le gouvernement américain en 2001, cette puissante méthode de chiffrement traite des blocs de données de 128 bits avec des longueurs de clés de 128, 192 ou 256 bits. L’AES associe une sécurité exceptionnelle à une vitesse impressionnante, ce qui en fait le choix idéal pour toutes les applications, des communications militaires à vos connexions HTTPS quotidiennes.
• Norme de chiffrement des données (DES): Développée dans les années 1970, cette norme a dominé le paysage de la sécurité grâce à sa clé de 56 bits et à son algorithme de chiffrement par blocs de 64 bits. Malgré son importance historique, la puissance informatique moderne a rendu le DES vulnérable aux attaques par force brute. C’est ainsi qu’est apparu le Triple DES (3DES), qui applique l’algorithme DES trois fois à chaque bloc de données pour une protection plus forte, bien qu’il soit nettement plus lent que les options plus récentes.
• Blowfish et Twofish: Blowfish a été conçu comme une alternative rapide au DES, offrant des longueurs de clés variables jusqu’à 448 bits. Il est encore utilisé dans des outils tels que VeraCrypt et bcrypt pour le hachage de mots de passe et apparaît dans d’anciennes implémentations SSH telles que OpenSSH. Son successeur, Twofish, dispose d’une taille de bloc de 128 bits et a été finaliste de la compétition AES en raison de sa conception de sécurité forte. Vous trouverez Twofish dans des outils de chiffrement tels que VeraCrypt, dans les anciens systèmes utilisant TrueCrypt et dans certains plug-ins OpenVPN.

Lorsque vous visitez des sites web sécurisés, votre connexion utilise des protocoles TLS (Transport Layer Security) qui s’appuient fortement sur des algorithmes de chiffrement par blocs. L’AES figure en bonne place dans la plupart des suites de chiffrement utilisées pour les connexions HTTPS, ce qui garantit que vos transactions bancaires, vos saisies de mots de passe et vos messages privés restent à l’abri de toute interception.

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Modes de fonctionnement du chiffrement par blocs

Les modes de chiffrement par blocs déterminent la manière dont votre algorithme de chiffrement traite plusieurs blocs de données en séquence. Ces modes de fonctionnement affectent la sécurité, l’efficacité et la gestion des erreurs, ce qui rend leur sélection aussi cruciale que l’algorithme sous-jacent lui-même.

L’approche la plus simple, lemode Electronic Codebook(ECB), consiste à chiffrer chaque bloc indépendamment en utilisant la même clé. Bien que simple, cette méthode crée une vulnérabilité importante : des blocs de texte clair identiques génèrent toujours les mêmes blocs de texte chiffré, ce qui peut révéler des schémas dans vos données. Imaginez une image bitmap chiffrée en mode ECB – vous pourriez encore reconnaître le contour de l’image originale dans la version chiffrée !

Le mode CBC (Cipher Block Chaining) remédie à cette faiblesse en utilisant un vecteur d’initialisation (IV) et en reliant les blocs précédents aux blocs actuels. Avant le chiffrement, chaque bloc de texte en clair est combiné avec le texte chiffré du bloc précédent par une opération XOR.

Cela crée une chaîne dans laquelle la modification d’un seul bloc affecte tous les blocs suivants, masquant les modèles et renforçant la sécurité. La plupart des sites web et des applications sécurisés utilisent le CBC pour son équilibre entre sécurité et performance.

Les autres modes essentiels sont les suivants :

• Cipher Feedback(CFB): Transforme un algorithme de chiffrement par blocs en un algorithme de chiffrement par flux auto-synchronisé, permettant un chiffrement en temps réel sans attendre des blocs complets.
• Retour de sortie(OFB): Utilise le chiffrement par blocs pour générer un flux de clés indépendant du texte en clair ou du texte chiffré, ce qui le rend résistant aux erreurs de transmission.
• Compteur (CTR): Crée un flux de valeurs de compteur cryptées qui se combinent avec les données en clair pour produire le texte chiffré, offrant une excellente parallélisation pour les besoins de haute performance.

Chaque mode présente des compromis différents entre la sécurité, la vitesse et la résistance aux erreurs. Par exemple, le mode CBC ne peut pas récupérer les paquets perdus sans resynchronisation, tandis que le mode CTR permet un accès aléatoire à n’importe quel bloc crypté sans traiter l’ensemble du fichier.

Intéressons-nous maintenant aux algorithmes de chiffrement de flux.

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Qu’est-ce qu’un chiffrement par flux ?

Un chiffrement de flux traite les informations dans un flux continu, en chiffrant les données bit par bit ou octet par octet. Cette approche crée un flux continu de cryptage qui s’adapte aux données de toute longueur, sans nécessiter de morceaux fixes ou de rembourrage.

Chaque algorithme de chiffrement contient un générateur de nombres aléatoires qui crée un flux de clés pseudo-aléatoire. Ce flux clé se combine avec votre message en clair, produisant ainsi le résultat chiffré. Ainsi, chaque bit de données est transformé indépendamment, ce qui permet un cryptage en temps réel sans attendre d’accumuler des blocs.

Imaginez vos données comme une rivière traversant une série de portes. Lorsque chaque gouttelette d’eau (bit) atteint une porte, elle se combine avec une valeur générée de manière aléatoire, changeant ainsi sa nature avant de poursuivre son chemin en aval. Chaque bit se transforme indépendamment, créant un flux crypté qui peut s’adapter à n’importe quel volume ou vitesse de données entrantes.

Le processus de cryptage dépend entièrement de la génération de bits de flux de clés imprévisibles. Si le flux de clés devient prévisible ou se répète, l’ensemble du système de sécurité s’effondre. Cela rend les algorithmes de chiffrement par flot sensibles aux détails de mise en œuvre – l’utilisation du même flux de clés deux fois peut permettre aux attaquants de récupérer vos messages originaux grâce à l’analyse mathématique.

Il existe deux types principaux dans la famille des algorithmes de chiffrement de flux :

• Les algorithmes de chiffrement synchrone génèrent des flux de clés indépendamment du contenu du message, ce qui nécessite une synchronisation parfaite entre l’expéditeur et le destinataire.
• Les algorithmes de chiffrement par flux auto-synchronisés dérivent leur flux de clés partiellement des bits de texte chiffré précédents, ce qui permet une récupération automatique en cas d’erreurs de transmission ou de perte de données.

Avec une surcharge de calcul et des besoins en mémoire minimes, ils excellent dans les environnements où les ressources sont limitées ou où les données arrivent en rafales imprévisibles. Leur approche bit à bit les rend naturellement adaptés aux applications où la taille des données n’est pas connue à l’avance.

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Algorithmes courants de chiffrement par flux

Vous trouverez ci-dessous une liste des algorithmes cryptographiques les plus connus utilisés pour le cryptage bit à bit, ainsi que leurs principales caractéristiques et applications pratiques :

• RC4 – L’un des algorithmes de chiffrement de flux les plus connus, RC4 génère un flux de clés à l’aide d’une clé cryptographique secrète et le combine avec le texte en clair via l’opération XOR. Bien que rapide et simple, il a des implications importantes en matière de sécurité et est déconseillé dans les connexions TLS en raison de faiblesses connues.
• Salsa20 – Créé par Daniel J. Bernstein, ce cryptogramme transforme les blocs d’entrée en bits pseudo-aléatoires pour la génération de flux de clés, offrant ainsi une sécurité accrue par rapport aux modèles plus anciens.
• ChaCha20 – Variante de Salsa20 avec des améliorations de sécurité supplémentaires, ChaCha20 est adopté par Google pour les connexions TLS dans Chrome. Il offre un cryptage rapide et sûr pour les communications mobiles et les systèmes dont les besoins en ressources sont limités.
• Grain-128 – Développé dans le cadre du projet eSTREAM, ce cryptogramme est optimisé pour une mise en œuvre matérielle/logicielle dans les appareils IoT et les systèmes embarqués où la puissance de traitement et la mémoire sont limitées.
• A5/1 et A5/3 – Utilisés dans la technologie GSM pour crypter les appels vocaux en temps réel. La norme A5/1 est dépassée en raison de vulnérabilités connues, tandis que la norme A5/3 offre une protection améliorée pour les réseaux sans fil.

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Chiffrement par blocs et chiffrement par flux : Principales différences

Voici une brève description des différences entre les algorithmes de chiffrement par blocs et les algorithmes de chiffrement par flots, tant au niveau de la structure que de l’application :

Fonctionnalité	Chiffre en bloc	Chiffre en flux
Traitement	Blocs de taille fixe (par exemple, 128 bits)	Cryptage bit à bit
Utilisation principale	Même clé symétrique pour le bloc	Même clé symétrique pour les bits et les octets
Vitesse	Plus lent, plus de frais généraux	Plus vite, mieux pour les données en temps réel
Besoins en ressources	Besoins en ressources plus importants	Empreinte réduite
Propagation des erreurs	Affecte l’ensemble du bloc	Peut n’affecter que les bits proches
Cas d’utilisation typiques	TLS/SSL, sécurité web, applications bancaires	Communications mobiles, technologie GSM
Modes de fonctionnement	Besoin de modes comme ECB, CBC, CTR	Souvent intégré
Rembourrage nécessaire ?	Oui	Non

Alors que les algorithmes de chiffrement par bloc et par flux reposent sur le chiffrement symétrique, le choix dépend du contexte. Pour les données structurées telles que les courriels, les transferts de fichiers ou les sites web sécurisés, il est préférable d’utiliser des algorithmes de chiffrement par bloc avec des modes de fonctionnement appropriés. Pour les environnements à faible latence tels que la VoIP ou les applications de chat, un algorithme de chiffrement en flux peut être plus performant.

Cependant, les implications en matière de sécurité varient en fonction de la mise en œuvre. Les chiffrements par blocs modernes en mode CTR ou OFB peuvent atteindre des performances comparables à celles d’un flux, et remplacent souvent les chiffrements par flux traditionnels dans les nouvelles conceptions.

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Comment les codes en bloc et les codes en flux sont utilisés dans le monde réel

• Connexions SSL/TLS : Le protocole TLS moderne utilise des algorithmes de chiffrement par bloc (comme AES) et des algorithmes de chiffrement par flux, en fonction du cas d’utilisation. L’AES-256 est couramment utilisé pour crypter la majeure partie du trafic web, garantissant ainsi des connexions HTTPS sécurisées.
• Réseaux sans fil et mobiles : Les algorithmes de chiffrement par flux sont souvent utilisés dans les communications sans fil et les applications mobiles pour le chiffrement en temps réel. Des protocoles comme le WPA3 utilisent des algorithmes de chiffrement par bloc avec des modes spéciaux, tandis que des normes plus anciennes comme le WEP utilisaient le RC4, aujourd’hui obsolète en raison de failles de sécurité.
• Sécurité du commerce électronique : Le cryptage symétrique protège les données des cartes de crédit et les informations personnelles lors des achats en ligne. Les algorithmes de chiffrement par bloc tels que l’AES sont privilégiés pour leur puissance et leur compatibilité.
• Conformité à la norme PCI DSS : Les systèmes de paiement doivent répondre à des exigences strictes. Les principales passerelles s’appuient sur l’AES-256 pour répondre aux normes PCI DSS et protéger les données financières lors des transactions.
• Exemples pratiques : Des applications telles que WhatsApp et Signal utilisent des algorithmes de chiffrement pour sécuriser les messages. Les CDN les utilisent pour la diffusion de vidéos cryptées. Les systèmes bancaires et les bases de données médicales utilisent des algorithmes de chiffrement par bloc pour sécuriser les données sensibles stockées.

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Tendances en matière de cryptage et développements futurs

À mesure que la technologie de cryptage évolue, de nouveaux défis façonnent l’avenir de la protection des données. La cryptographie post-quantique gagne du terrain, les chercheurs développant des algorithmes de chiffrement par bloc et par flux conçus pour résister aux attaques des ordinateurs quantiques. Parallèlement, l’essor de l’IoT stimule la demande de cryptographie légère, optimisée pour les appareils dotés de ressources limitées, souvent à l’aide de conceptions de chiffrement par flux rationalisées.

Dans le domaine de l’informatique en nuage, des systèmes de cryptage hybrides font leur apparition. Ceux-ci choisissent de manière adaptative entre le chiffrement par bloc ou par flux en fonction des données et du contexte, offrant ainsi une protection flexible pour les données en mouvement. Les propriétaires de sites web doivent également surveiller les tendances telles que les API cryptographiques basées sur les navigateurs, le chiffrement à connaissance nulle et le chiffrement homomorphique, qui permettent de traiter les données sans en exposer le contenu.

Enfin, les modes de chiffrement authentifiés deviennent la norme, combinant la confidentialité et l’intégrité des données. Avec l’informatique quantique qui se profile à l’horizon, des organismes comme le NIST évaluent déjà les normes de chiffrement de la prochaine génération afin de garder une longueur d’avance sur les menaces futures.

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Protégez votre site avec un cryptage fiable

Maintenant que vous avez vu comment les algorithmes de bloc et de flux fonctionnent pour sécuriser les données, il est temps d’appliquer cette protection à votre propre site web. SSL Dragon propose des certificats SSL de confiance qui utilisent les mêmes algorithmes cryptographiques puissants, tels que AES-256, que l’on retrouve dans les plateformes bancaires et de commerce électronique sécurisées.

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