La cryptographie à clé publique (PKC), également connue sous le nom de cryptographie asymétrique, est un cadre qui utilise à la fois une clé privée et une clé publique, par opposition à la clé unique utilisée dans la cryptographie symétrique. L'utilisation de paires de clés confère à PKC un ensemble unique de fonctionnalités et de capacités qui peuvent être utilisées pour résoudre les défis inhérents aux autres techniques cryptographiques. Cette forme de cryptographie est devenue un élément important de la cybersécurité moderne, ainsi qu’un élément essentiel de l’écosystème croissant des cryptomonnaies.

Comment fonctionne la cryptographie à clé publique ?

Dans un système PKC, la clé publique est utilisée par un expéditeur pour chiffrer les informations, tandis que la clé privée est utilisée par un destinataire pour les déchiffrer. Les deux clés étant différentes, la clé publique peut être partagée en toute sécurité sans compromettre la sécurité de la clé privée. Chaque paire de clés asymétriques est unique, garantissant qu'un message chiffré avec une clé publique ne peut être lu que par la personne qui détient la clé privée correspondante.

Étant donné que les algorithmes de chiffrement asymétrique génèrent des paires de clés mathématiquement liées, leurs longueurs de clé sont beaucoup plus longues que celles utilisées dans la cryptographie symétrique. Cette longueur plus longue, généralement comprise entre 1 024 et 2 048 bits, rend extrêmement difficile le calcul d’une clé privée à partir de son homologue publique. L’un des algorithmes de chiffrement asymétrique les plus couramment utilisés aujourd’hui est connu sous le nom de RSA. Dans le schéma RSA, les clés sont générées à l'aide d'un modulo obtenu en multipliant deux nombres (souvent deux grands nombres premiers). En termes simples, le module génère deux clés (une publique qui peut être partagée et une privée qui doit être gardée secrète). L'algorithme RSA a été décrit pour la première fois en 1977 par Rivest, Shamir et Adleman (d'où RSA) et reste un composant important des systèmes de cryptographie à clé publique.

PKC comme outil de chiffrement

La cryptographie à clé publique résout l’un des problèmes de longue date des algorithmes symétriques, à savoir la communication de la clé utilisée à la fois pour le chiffrement et le déchiffrement. L'envoi de cette clé via une connexion non sécurisée peut l'exposer à des tiers, qui peuvent alors lire tous les messages chiffrés avec la clé partagée. Bien que des techniques cryptographiques (telles que le protocole d’échange de clés Diffie-Hellman-Merkle) existent pour résoudre ce problème, elles restent vulnérables aux attaques. En cryptographie à clé publique, en revanche, la clé utilisée pour le chiffrement peut être partagée en toute sécurité sur n’importe quelle connexion. En conséquence, les algorithmes asymétriques offrent un niveau de protection plus élevé que les algorithmes symétriques.

Utilisation dans la génération de signatures numériques

Une autre application des algorithmes de cryptographie asymétrique est l’authentification des données grâce à l’utilisation de signatures numériques. Fondamentalement, une signature numérique est un hachage créé avec les données contenues dans un message. Lorsque ce message est envoyé, le destinataire peut vérifier la signature à l'aide de la clé publique de l'expéditeur afin d'authentifier la source du message et de s'assurer qu'il n'a pas été falsifié. Dans certains cas, les signatures numériques et le cryptage sont appliqués ensemble, puisque le hachage lui-même peut être crypté dans le cadre du message. Il convient toutefois de noter que tous les systèmes de signature numérique n’utilisent pas de techniques de cryptage.

Limites

Bien qu'il puisse être utilisé pour améliorer la sécurité informatique et permettre la vérification de l'intégrité des messages, PKC présente certaines limites. En raison des opérations mathématiques complexes impliquées dans le chiffrement et le déchiffrement, les algorithmes asymétriques peuvent être assez lents lorsqu’ils sont obligés de traiter de grandes quantités de données. Ce type de cryptographie repose également largement sur l’hypothèse que la clé privée restera secrète. Si une clé privée est accidentellement partagée ou exposée, la sécurité de tous les messages chiffrés avec la clé publique correspondante sera compromise. Il est également possible que les utilisateurs perdent accidentellement leurs clés privées, auquel cas il leur devient impossible d’accéder aux données cryptées.

Applications de cryptographie à clé publique.

Ce type de cryptographie est utilisé par de nombreux systèmes informatiques modernes pour assurer la sécurité des informations sensibles. Les e-mails, par exemple, peuvent être cryptés à l’aide de techniques de cryptographie à clé publique pour préserver la confidentialité de leur contenu. Le protocole Secure Sockets Layer (SSL) qui permet des connexions sécurisées aux sites Web utilise également la cryptographie asymétrique. Les systèmes PKC ont même été étudiés comme moyen de fournir un environnement de vote électronique sécurisé qui permettrait potentiellement aux électeurs de participer aux élections depuis leur ordinateur personnel.

PKC est également important dans la technologie blockchain et crypto-monnaie. Lorsqu'un nouveau portefeuille de crypto-monnaie est configuré, une paire de clés (clés publiques et privées) est générée. L'adresse publique est générée à l'aide de la clé publique et peut être partagée en toute sécurité avec d'autres. La clé privée, quant à elle, est utilisée pour créer des signatures numériques et vérifier les transactions et doit donc rester secrète. Une fois qu'une transaction a été vérifiée en confirmant le hachage contenu dans la signature numérique, cette transaction peut être ajoutée au grand livre de la blockchain. Ce système de vérification de signature numérique garantit que seule la personne disposant de la clé privée associée au portefeuille de crypto-monnaie correspondant peut en libérer des fonds. Il convient de noter que les chiffrements asymétriques utilisés dans les applications de cryptomonnaie sont différents de ceux utilisés à des fins de sécurité informatique. Bitcoin et Ethereum, par exemple, utilisent un cryptage spécialisé connu sous le nom d’algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA) pour vérifier les transactions.

De la cybersécurité à la vérification des transactions en cryptomonnaies, la cryptographie à clé publique joue un rôle important dans la protection des systèmes numériques modernes. En utilisant des clés publiques et privées appariées, les algorithmes de cryptographie asymétrique résolvent les problèmes de sécurité fondamentaux présentés par les chiffrements symétriques. Bien que PKC soit utilisé depuis de nombreuses années, de nouvelles utilisations et applications sont régulièrement développées, notamment dans le domaine de la blockchain et des crypto-monnaies.