Cryptologie

Objectifs

L’objectif de ce cours est de donner aux étudiant(e)s les outils pour comprendre les enjeux de sécurité liés à l’usage de la cryptologie. Étymologiquement, la cryptologie est la science du secret. Elle réunit la cryptographie (« écriture secrète ») et la cryptanalyse (étude des attaques contre les mécanismes de cryptographie). Ce cours offre une introduction complète à la cryptologie en abordant les principes de base, les algorithmes, les protocoles et les défis actuels. Il inclut également des travaux pratiques pour permettre aux étudiants d'appliquer les concepts théoriques et de développer leurs compétences en cryptologie.

Plan du cours

I. Introduction à la cryptologie

A. Définitions et concepts de base
B. Histoire de la cryptologie
C. Objectifs et applications de la cryptologie

II. Cryptographie symétrique

A. Principes de base de la cryptographie symétrique
B. Algorithmes de chiffrement symétrique (ex: AES, DES, 3DES)
C. Modes de chiffrement (ex: ECB, CBC, CTR)
D. Attaques et vulnérabilités de la cryptographie symétrique

III. Cryptographie asymétrique

A. Principes de base de la cryptographie asymétrique
B. Paires de clés (clé publique/privée)
C. Algorithmes de chiffrement asymétrique (ex: RSA, Diffie-Hellman, ECC)
D. Signature numérique et certification
E. Protocoles cryptographiques (ex: SSL/TLS, SSH)

IV. Cryptanalyse

A. Techniques d'attaque (ex: brute-force, analyse fréquentielle)
B. Attaques sur la cryptographie symétrique
C. Attaques sur la cryptographie asymétrique
D. Évaluation de la sécurité des algorithmes cryptographiques
E. Post-quantum cryptography

V. Tendances et défis de la cryptologie

A. Blockchain et cryptomonnaies
B. Confidentialité et protection des données
C. Sécurité quantique et post-quantique
D. Cryptographie homomorphique et calcul sécurisé en nuage

Description des TP

TP1 : Chiffrement symétrique : Chiffrement de Vigenère;

TP2 : Chiffrement asymétrique : Algorithme RSA;

TP3 : Chiffrement avancé : Partage de secret par l'algorithme de Shamir;

TP4 : Cryptanalyse par canaux auxiliaires : Injection de fautes logicielles.

Connaissances requises

Cours d'Analyse numérique réalisé au semestre 5;
Cours de Sensibilisation à la cybersécurité réalisé au semestre 6;
Cours de Théorie de l'informatique quantique réalisé au semestre 6.

RSE (Responsabilité Sociale et Environnementale)

Thèmes:
- Aborder l'impact écologique des cryptomonnaies par une analyse de la consommation énergétique
  Exemple d'étude : Selon une moyenne de 2016 à 2021, les dommages climatiques de chaque bitcoin produit se sont élevés à environ 35 % de sa valeur marchande.
- Etudier l'importance de l'anonymat et de la protection des données personnelles pour préserver la vie privée des individus
  Exemple d'étude : Utilisation d'un service sans cryptologie et d'un service avec des mesures de cryptologie avancées (ex: réseaux sociaux sans chiffrement des messages ou avec chiffrement de bout en bout).
Nombre d'heures: 2

Bibliographie

Théorie des codes - Compression, cryptage, correction, Jean-Guillaume Dumas , Sébastien Varrette , Jean-Louis Roch , Eric Tannier, Dunod, février 2007, ISBN 9782100506927.