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Qu’est-ce qu’un algorithme cryptographique ?

Un algorithme cryptographique est une méthode mathématique permettant de transformer ou de vérifier des données, de sorte que seules les personnes autorisées puissent les lire, et que d’autres puissent en contrôler l’intégrité et l’origine à l’aide de preuves cryptographiques.

En pratique, les algorithmes cryptographiques assurent trois fonctions de sécurité majeures : la confidentialité grâce au chiffrement, l’intégrité via le hachage, et l’authentification ainsi que la non-répudiation par la cryptographie à clé publique et les signatures numériques. La cryptographie moderne ne repose pas sur le secret de l’algorithme lui-même ; elle s’appuie sur des algorithmes publics, soumis à l’examen par les pairs, dont la sécurité dépend de problèmes mathématiques complexes et d’une gestion rigoureuse des clés.

Comment fonctionnent les algorithmes cryptographiques

Les systèmes cryptographiques associent plusieurs classes d’algorithmes, chacune dédiée à un rôle spécifique. Aucun algorithme isolé n’offre une sécurité totale.

Le chiffrement symétrique utilise une clé secrète partagée unique pour chiffrer et déchiffrer les données. Grâce à son efficacité computationnelle, il est privilégié pour la protection rapide des données, comme le stockage chiffré ou les sessions de communication sécurisées après échange de clé.

La cryptographie à clé publique s’appuie sur une paire de clés mathématiquement liées, composée d’une clé publique et d’une clé privée. La clé publique peut être partagée sans restriction, tandis que la clé privée doit rester confidentielle. Ce modèle permet l’authentification des identités, l’échange sécurisé de clés et les signatures numériques dans des environnements ouverts et sans confiance, tels que les blockchains.

Algorithmes de hachage en cryptographie

Un algorithme de hachage transforme des données d’entrée de toute taille en une sortie de longueur fixe, appelée « hachage » ou « empreinte ». Le hachage sert à la vérification, non à la confidentialité.

Le hachage n’est pas du chiffrement et il est conçu pour être irréversible sur le plan computationnel. Les fonctions de hachage cryptographiques présentent aussi l’effet d’avalanche : une modification minime de l’entrée génère une sortie totalement différente, ce qui permet de détecter toute altération des données.

Les blockchains reposent largement sur le hachage. Bitcoin utilise SHA-256 pour la construction des blocs et le combine à RIPEMD-160 pour la génération d’adresses. Ethereum utilise Keccak-256 pour le hachage des transactions, la validation des blocs et l’exécution de contrats intelligents. Les hachages sécurisent les en-têtes de bloc, les identifiants de transaction et les arbres de Merkle, permettant une vérification efficace sans exposer les données sous-jacentes.

Signatures numériques et algorithmes cryptographiques

Les signatures numériques apportent une preuve cryptographique qu’un message ou une transaction a été créé par le détenteur d’une clé privée spécifique, et que les données n’ont pas été modifiées depuis la signature.

Le processus de signature combine le hachage et la cryptographie à clé publique. D’abord, les données sont hachées pour obtenir une empreinte de longueur fixe. Ensuite, cette empreinte est signée avec la clé privée. La vérification utilise la clé publique correspondante pour confirmer la validité de la signature sur cette empreinte.

Bitcoin et Ethereum utilisent l’algorithme de signature numérique par courbe elliptique (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) pour l’authentification des transactions. Au niveau du consensus, les validateurs Ethereum utilisent les signatures BLS, qui permettent d’agréger plusieurs signatures en une seule preuve, réduisant ainsi la quantité de données à vérifier sur la blockchain.

Algorithmes cryptographiques dans les systèmes blockchain

Les algorithmes cryptographiques sont à la base de quasiment toutes les opérations blockchain : génération d’adresses, validation des transactions, vérification des blocs et contrôles de cohérence inter-chaînes.

Les adresses sont dérivées de clés publiques générées via la cryptographie à clé publique. La validité des transactions repose sur des signatures numériques qui prouvent la maîtrise de la clé privée correspondante, vérifiée indépendamment par les nœuds avant d’intégrer les transactions aux blocs.

Les portefeuilles génèrent des clés privées à partir d’un aléa de haute entropie et encodent souvent les sauvegardes sous forme de phrases mnémoniques. Les algorithmes de hachage sécurisent les journaux de contrats intelligents, les références de blocs et les structures de vérification sur les nœuds distribués.

Les blockchains adoptent des standards cryptographiques différents. Ethereum s’appuie sur le hachage Keccak-256 et les signatures ECDSA, tandis que Solana utilise les signatures Ed25519, optimisées pour une vérification rapide.

Algorithmes cryptographiques sur Gate

Sur Gate, les algorithmes cryptographiques garantissent la sécurité de la plateforme à tous les niveaux : communication, authentification et interactions blockchain.

Les requêtes API peuvent utiliser des clés API associées à des signatures HMAC pour vérifier l’intégrité et l’authenticité des demandes. Le protocole TLS (Transport Layer Security) chiffre les données échangées entre les appareils des utilisateurs et les serveurs Gate, protégeant ainsi les identifiants et instructions de trading lors de leur transmission.

Pour les retraits blockchain, des mécanismes de signature cryptographique autorisent les transactions selon les règles de chaque réseau. Les nœuds du réseau valident ces signatures avant confirmation on-chain. Des contrôles supplémentaires, comme l’authentification à plusieurs facteurs et les systèmes de gestion des risques, réduisent le risque d’activité non autorisée sur les comptes.

Comment choisir un algorithme cryptographique ?

Le choix des algorithmes cryptographiques dépend de l’objectif de sécurité recherché, de l’environnement système et des contraintes de performance.

1. Clarifier l’objectif : la confidentialité exige un chiffrement symétrique, l’authentification et la non-répudiation requièrent la cryptographie à clé publique et les signatures numériques, la vérification d’intégrité repose sur le hachage.

2. Adapter les algorithmes au contexte : le chiffrement symétrique convient aux volumes de données élevés, les systèmes à clé publique aux réseaux ouverts, le hachage à la vérification uniquement.

3. Utiliser des standards éprouvés : privilégier les algorithmes disposant de bibliothèques matures et largement adoptés, comme ECDSA ou Ed25519.

4. Suivre les recommandations auditées : respecter les standards publics examinés, tels que ceux publiés par le NIST, y compris les mises à jour post-quantique annoncées en 2023.

5. Sécuriser l’implémentation : s’appuyer sur des bibliothèques reconnues, réaliser des audits et éviter les implémentations cryptographiques sur mesure.

Risques et limites des algorithmes cryptographiques

La sécurité cryptographique dépend d’une mise en œuvre correcte, d’une gestion rigoureuse des clés et d’un choix d’algorithme adapté.

Un aléa faible lors de la génération des clés peut produire des clés prévisibles. Les algorithmes obsolètes comme MD5 et SHA-1 ne répondent plus aux exigences de sécurité actuelles. Des erreurs d’implémentation peuvent exposer les systèmes à des attaques par canaux auxiliaires ou à des failles de vérification de signature.

L’informatique quantique représente un risque à long terme pour les systèmes cryptographiques basés sur RSA et les courbes elliptiques. Ce risque a favorisé le développement de la cryptographie post-quantique, conçue pour résister aux attaques quantiques.

Preuves à divulgation nulle de connaissance et algorithmes cryptographiques

Les preuves à divulgation nulle de connaissance permettent à une partie de démontrer la véracité d’une affirmation sans révéler les données sous-jacentes.

Ces systèmes reposent sur des primitives cryptographiques avancées telles que les engagements de hachage, les opérations sur courbes elliptiques et les engagements polynomiaux. Ils permettent une vérification préservant la confidentialité dans des applications comme les transactions confidentielles et les contrôles d’identité sur la blockchain.

Tendances futures des algorithmes cryptographiques

Les avancées clés incluent la cryptographie post-quantique, l’agrégation de signatures et les architectures de signature distribuée.

Le NIST a annoncé en 2023 une première sélection de standards de cryptographie post-quantique, dont Kyber et Dilithium. Les tests industriels et l’adoption progressive devraient se poursuivre jusqu’en 2025 et au-delà.

Les portefeuilles multisignatures et le calcul multipartite répartissent l’autorité de signature sur plusieurs clés, réduisant le risque de point de défaillance unique. Les schémas d’agrégation de signatures comme BLS améliorent la scalabilité en réduisant la charge de vérification sur la blockchain.

Résumé : points clés sur les algorithmes cryptographiques

Les algorithmes cryptographiques sont essentiels à la sécurité des blockchains et du Web3. Le chiffrement symétrique garantit la confidentialité, la cryptographie à clé publique et les signatures numériques assurent l’authentification et la preuve de contrôle, et le hachage garantit l’intégrité des données. Une sécurité efficace repose sur le choix d’un algorithme adapté, un aléa de haute qualité et une mise en œuvre sécurisée.

Sur des plateformes comme Gate, la cryptographie protège les communications, les opérations de compte et les interactions blockchain. Les progrès continus en cryptographie post-quantique et en signature distribuée visent à renforcer la résilience à long terme.

FAQ

Qu’est-ce qu’un algorithme cryptographique ? Pourquoi la blockchain en a-t-elle besoin ?

Un algorithme cryptographique est une méthode mathématique destinée à sécuriser les données et à vérifier l’authenticité. Les blockchains utilisent ces algorithmes pour valider les transactions, gérer les identités et garantir l’intégrité sans confiance centralisée.

Les signatures numériques sont-elles identiques au chiffrement ?

Non. Les signatures numériques authentifient les données et prouvent leur intégrité, mais elles ne chiffrent pas le contenu. Le chiffrement protège la confidentialité, tandis que les signatures prouvent l’origine et le contrôle.

Que se passe-t-il si un algorithme cryptographique devient vulnérable ?

Si un algorithme devient vulnérable, les systèmes migrent vers des alternatives plus robustes. Ce processus s’est produit par le passé, notamment avec l’abandon de SHA-1, et reste un élément central de la maintenance de la sécurité des blockchains.

La cryptographie élimine-t-elle tout risque de sécurité ?

Non. La cryptographie réduit le risque mais ne l’élimine pas. Une mauvaise gestion des clés, un aléa faible ou des erreurs d’implémentation peuvent compromettre des algorithmes pourtant robustes.

Pourquoi utilise-t-on encore des mots de passe en plus de la cryptographie ?

Les mots de passe contrôlent l’accès au compte, tandis que les mécanismes cryptographiques sécurisent la vérification et la validité des transactions. Ces deux couches ont des fonctions distinctes et sont nécessaires pour une sécurité globale.