La cryptographie, pierre angulaire de la sécurité moderne de l'information, englobe une vaste gamme de techniques et d'outils conçus pour protéger les données sensibles contre tout accès non autorisé et toute falsification. Dans ce domaine fascinant se trouve le concept de hachage, une méthode essentielle utilisée pour garantir l’intégrité et l’authentification des données. Dans ce guide Cryptopolitan, nous examinons le but et les méthodes d'utilisation du hachage cryptographique, en explorant ses principes fondamentaux, ses algorithmes populaires et ses applications pratiques.
Le but du hachage en cryptographie
L’objectif du hachage va bien au-delà de la vérification de l’intégrité des données. Les algorithmes de hachage constituent des outils polyvalents avec une multitude d'applications, chacune contribuant à l'objectif primordial consistant à garantir la sécurité et l'authenticité des informations sensibles.
Vérification de l'intégrité des données
À la base, l’un des principaux objectifs du hachage en cryptographie est de permettre une vérification efficace et fiable de l’intégrité des données. En générant une valeur de hachage de longueur fixe unique à une entrée spécifique, les systèmes cryptographiques peuvent déterminer rapidement si les données reçues ont été falsifiées ou corrompues. En comparant la valeur de hachage calculée avec la valeur attendue, les destinataires peuvent facilement dent toute modification apportée aux données pendant la transmission, garantissant ainsi l'intégrité et la fiabilité des informations.
Stockage et authentification des mots de passe
Le hachage joue un rôle crucial dans le stockage et l’authentification sécurisés des mots de passe. Au lieu de stocker directement les mots de passe, ce qui présente des risques de sécurité inhérents, les systèmes cryptographiques utilisent des algorithmes de hachage pour générer des valeurs de hachage qui représentent les mots de passe. Lorsqu'un utilisateur saisit son mot de passe pour l'authentification, le système calcule la valeur de hachage du mot de passe saisi et la compare à la valeur de hachage stockée. Si les valeurs de hachage correspondent, le mot de passe saisi est considéré comme valide. Cette approche offre une couche de sécurité supplémentaire, car même si une entité non autorisée accède à la base de données de mots de passe, elle ne trouvera que les valeurs de hachage, ce qui rend extrêmement difficile la rétro-ingénierie des mots de passe d'origine.
Signatures numériques
Les fonctions de hachage jouent un rôle déterminant dans la mise en œuvre des signatures numériques, un élément essentiel des communications sécurisées. Les signatures numériques servent à garantir l'intégrité, l'authenticité et la non-répudiation des documents ou messages numériques. Le processus consiste à créer une valeur de hachage du document et à la chiffrer avec la clé privée de l'expéditeur. La valeur de hachage cryptée résultante, connue sous le nom de signature numérique, est ensuite ajoutée au document. Lors de la réception du document, le destinataire peut vérifier l'intégrité et l'authenticité en déchiffrant la signature numérique à l'aide de la clé publique de l'expéditeur et en comparant la valeur de hachage résultante avec la valeur de hachage calculée de manière dent du document reçu. Ce processus garantit que le document n'a pas été falsifié pendant le transport et fournit une preuve indéniable de l' dent de l'expéditeur.
Preuve de travail dans la technologie Blockchain
Le hachage joue un rôle central dans le mécanisme de consensus connu sous le nom de preuve de travail, largement utilisé dans blockchain , notamment dans les crypto-monnaies telles que Bitcoin . Les mineurs du réseau rivalisent pour résoudre des énigmes mathématiques gourmandes en calculs en hachant à plusieurs reprises les données de transaction jusqu'à ce qu'une condition spécifique, souvent basée sur les zéros non significatifs dans la sortie de hachage, soit remplie matic Ce processus énergivore, appelé minage, sert à valider et à ajouter de nouveaux blocs à la blockchain, garantissant ainsi l'immuabilité et l'intégrité de l'historique des transactions. La difficulté du puzzle est ajustée dynamiquement pour maintenir un taux constant de création de blocs, ce qui rend la manipulation de la blockchain coûteuse en termes de calcul pour les acteurs malveillants.
Intégrité des fichiers et détection des logiciels malveillants
Les techniques de hachage trouvent des applications pratiques dans la vérification de l'intégrité des fichiers et la détection des logiciels malveillants. En générant des valeurs de hachage pour les fichiers, tels que les exécutables ou les configurations système, les organisations peuvent comparer les valeurs de hachage calculées avec des valeurs de hachage connues et fiables. Si les valeurs de hachage correspondent, cela indique que le fichier n'a pas été modifié ou falsifié. Cette approche permet de détecter les modifications non autorisées ou la présence de logiciels malveillants. De plus, les logiciels de sécurité exploitent les signatures basées sur le hachage pour dent les logiciels malveillants connus et protéger les systèmes contre les menaces potentielles.
Propriétés fondamentales des fonctions de hachage cryptographique
Les fonctions de hachage cryptographique sont conçues pour assurer la sécurité et la protection des informations sensibles en transformant les données originales en une valeur de hachage ou un résumé de longueur fixe. Ces fonctions possèdent des propriétés fondamentales qui les rendent indispensables dans diverses applications cryptographiques. Comprendre ces propriétés est crucial pour évaluer la fiabilité et l’intégrité de la fonction de hachage. Explorons les quatre propriétés essentielles des fonctions de hachage cryptographique.
Résistance aux pré-images
La propriété de résistance à la pré-image des fonctions de hachage cryptographique garantit qu'étant donné une sortie de hachage, il est impossible, par calcul, de déterminer le message d'entrée ou les données d'origine qui ont produit cette valeur de hachage particulière. En d’autres termes, étant donné une sortie de hachage, il devrait être pratiquement impossible de procéder à une ingénierie inverse à partir de la seule valeur de hachage. Cette propriété est essentielle dans les applications où la dent et le secret du message original sont primordiaux, comme le hachage de mot de passe ou la création de signatures numériques. En maintenant la résistance aux pré-images, les fonctions de hachage cryptographique protègent la confidentialité et l’intégrité des informations sensibles.
Résistance à la deuxième préimage
La résistance de la deuxième pré-image est la propriété qui garantit que, étant donné un message, il est impossible, informatiquement, de trouver un autre message produisant la même valeur de hachage. Cette propriété est essentielle pour maintenir l'intégrité des données, garantissant qu'un attaquant ne peut pas modifier le message d'entrée sans changer la valeur de hachage correspondante. En d’autres termes, la résistance à la seconde pré-image garantit qu’il est difficile pour un attaquant de produire deux messages avec la même valeur de hachage, ce qui en fait une propriété vitale pour la sécurité cryptographique.
Résistance aux collisions
La résistance aux collisions est la propriété qui garantit qu'il est impossible, sur le plan informatique, de trouver deux messages différents produisant la même valeur de hachage. Cette propriété garantit qu'il est difficile de trouver deux entrées produisant le même résultat, ce qui rend difficile pour un attaquant de manipuler ou de modifier les données. La résistance aux collisions garantit l'intégrité et l'authenticité des données en rendant pratiquement impossible à un attaquant de produire un message modifié avec la même valeur de hachage que le message d'origine.
Caractère pseudo-aléatoire
La propriété de caractère pseudo-aléatoire garantit que les sorties de hachage apparaissent aléatoires et uniformes, même s'il s'agit de fonctions déterministes. Cette propriété garantit que la sortie de hachage est imprévisible et uniformément répartie dans l'espace de sortie, ce qui rend difficile pour les attaquants d' dent des modèles ou des vulnérabilités dans la fonction de hachage. La propriété pseudo-aléatoire garantit que la sortie de la fonction de hachage n'est influencée par aucun facteur externe, garantissant ainsi la sécurité et l'intégrité de la fonction de hachage cryptographique.
Algorithmes de hachage populaires
Les fonctions de hachage cryptographique sont implémentées via divers algorithmes, chacun ayant son propre ensemble de caractéristiques et de propriétés.
- MD5 (Message-Digest Algorithm 5) : MD5 est une fonction de hachage largement connue et utilisée, bien qu'elle soit largement obsolète en raison de vulnérabilités découvertes au fil du temps. Bien qu'il ait été initialement conçu pour être un algorithme sécurisé, des collisions (des cas dans lesquels différentes entrées produisent le même résultat de hachage) ont été détectées, ce qui le rend inadapté aux applications sensibles en matière de sécurité.
- Famille SHA (Secure Hash Algorithm) : La famille SHA de fonctions de hachage comprend plusieurs variantes, chacune désignée par le nombre de bits dans leur sortie de hachage. SHA-1, SHA-256 et SHA-3 font partie des membres les plus utilisés de cette famille.
- SHA-1 : SHA-1 est une fonction de hachage largement adoptée, mais elle est également considérée comme vulnérable aux attaques par collision. Par conséquent, il n’est plus recommandé à des fins de sécurité cryptographique.
- SHA-256 : SHA-256 est membre de la série SHA-2 et produit une sortie de hachage de 256 bits. Il est largement utilisé pour la vérification de l’intégrité des données, le stockage des mots de passe et les signatures numériques. SHA-256 offre un niveau de sécurité supérieur à SHA-1.
- SHA-3 : SHA-3 est le dernier ajout à la famille SHA, offrant une sécurité et une résistance améliorées contre certains types d'attaques. Il fournit différentes tailles de sortie, notamment SHA-3-256 et SHA-3-512.
- BLAKE2 et BLAKE3 : BLAKE2 est une fonction de hachage plus rapide que de nombreux autres algorithmes tout en conservant un haut niveau de sécurité. Il est largement utilisé pour la somme de contrôle, la dérivation de clé et la vérification de l'intégrité des données. BLAKE3 est une extension de BLAKE2, offrant des performances et une sécurité améliorées.
- MurmurHash : MurmurHash est une fonction de hachage non cryptographique connue pour sa rapidité et son efficacité. Bien qu'il ne soit pas adapté à des fins cryptographiques, il trouve une application dans des domaines non sensibles en matière de sécurité tels que les tables de hachage et les structures de données.
- Scrypt : Scrypt est une fonction de dérivation de clé spécialement conçue pour nécessiter des calculs intensifs, ce qui la rend plus résistante aux attaques par force brute. Il est couramment utilisé pour la dérivation et le stockage de clés basées sur un mot de passe.
Ce ne sont là que quelques exemples des nombreux algorithmes de hachage disponibles dans le domaine de la cryptographie. Lors du choix d’une fonction de hachage, il est essentiel de prendre en compte les exigences de sécurité spécifiques de l’application concernée. La sélection doit être basée sur des facteurs tels que la résistance aux collisions, la résistance à la pré-image, la vitesse et la force cryptographique fournie par l'algorithme.
Salage et poivre : amélioration de la sécurité des mots de passe stockés
Lorsqu’il s’agit de stocker les mots de passe en toute sécurité, le simple hachage des mots de passe peut ne pas suffire.
Salaison
Le salage consiste à ajouter une valeur unique et générée aléatoirement, appelée sel, à chaque mot de passe avant de le hacher. Le sel est ensuite stocké avec le mot de passe haché. En incorporant un sel, le hachage résultant devient unique à la combinaison du mot de passe d'origine et du sel. Cette technique empêche les attaquants d'utiliser des tables précalculées, telles que les tables arc-en-ciel, pour déterminer rapidement le mot de passe d'origine à partir du hachage.
Le salage offre plusieurs avantages. Il atténue la vulnérabilité des mots de passe dent produisant la même valeur de hachage, car différents sels entraînent des hachages distincts même si les mots de passe sont identiques. De plus, cela augmente la complexité et l'effort de calcul requis pour déchiffrer les mots de passe hachés, car les attaquants devraient générer de nouvelles tables arc-en-ciel ou calculer dent les hachages pour chaque mot de passe salé.
Poivrer
Le peppering est une autre technique utilisée pour renforcer la sécurité des mots de passe, souvent utilisée en conjonction avec le salage. Alors que le salage implique de stocker le sel avec le mot de passe, le poivre introduit une valeur secrète supplémentaire appelée poivre. Contrairement au sel, qui est stocké avec les données de l'utilisateur, le poivre reste constant et est séparé de la base de données de mots de passe. Le poivre est généralement une valeur longue, aléatoire et secrète connue uniquement du système.
Lors du hachage d'un mot de passe, le pepper est concaténé avec le mot de passe, et la combinaison résultante est ensuite hachée. La valeur hachée est stockée dans la base de données, mais pas le poivre lui-même. L’avantage du peppering réside dans sa couche de sécurité supplémentaire. Même si un attaquant accède aux mots de passe hachés, il aura toujours besoin de connaître le poivre pour les déchiffrer. Cela augmente considérablement la complexité et les efforts nécessaires pour obtenir les mots de passe d'origine.
Le salage et le poivre peuvent être utilisés ensemble pour renforcer la sécurité des mots de passe. En appliquant les deux techniques, chaque mot de passe reçoit un sel unique, empêchant les attaques précalculées, tandis que le poivre supplémentaire ajoute une couche supplémentaire de secret, protégeant contre tout accès non autorisé aux mots de passe même si la base de données est compromise.
Cryptanalyse et vulnérabilités des fonctions de hachage
Bien que les fonctions de hachage soient largement utilisées et fiables en cryptographie, elles ne sont pas à l’abri des vulnérabilités et des attaques. Voici quelques-uns des défis et des risques potentiels impliqués :
Attaques par collision
Les attaques par collision visent à trouver deux entrées différentes qui produisent la même valeur de hachage. L’objectif est d’exploiter les propriétés matic des fonctions de hachage pour générer des collisions, susceptibles de compromettre l’intégrité et la sécurité du système. Bien que les fonctions de hachage modernes soient conçues pour résister aux attaques par collision, les progrès des techniques de cryptanalyse et l’augmentation de la puissance de calcul peuvent présenter des risques potentiels. Par conséquent, il est crucial d’évaluer régulièrement la force et la robustesse des fonctions de hachage et de suivre les progrès de la recherche cryptographique.
Attaques d’extension de longueur
Les attaques par extension de longueur tirent parti de la nature déterministe des fonctions de hachage. Ces attaques se produisent lorsqu'un attaquant, compte tenu de la valeur de hachage d'un message et de sa longueur, est capable d'ajouter des données supplémentaires au message sans connaître son contenu, tout en produisant un hachage valide pour le message étendu. Cette vulnérabilité peut être atténuée en utilisant des fonctions de hachage spécialement conçues pour résister aux attaques par extension de longueur, telles que la famille d'algorithmes SHA-3.
Tables arc-en-ciel et attaques par dictionnaire
Les tables arc-en-ciel et les attaques par dictionnaire sont des techniques utilisées pour déchiffrer des mots de passe hachés en précalculant les hachages d'un grand nombre d'entrées possibles ou en utilisant des mots de passe courants provenant d'un dictionnaire. Pour se défendre contre ces attaques, il est important d'utiliser des sels tron et uniques dans le hachage de mot de passe et d'employer des techniques telles que l'étirement de clé ou des fonctions de dérivation de clé basées sur un mot de passe pour ralentir le processus de hachage, ce qui rend les attaques par dictionnaire coûteuses en termes de calcul pour les attaquants. .
Atténuation des vulnérabilités et meilleures pratiques
Pour atténuer les vulnérabilités et garantir la sécurité des fonctions de hachage, il est essentiel de respecter les meilleures pratiques en matière de mise en œuvre cryptographique. Cela implique de choisir des fonctions de hachage largement acceptées, étudiées de manière approfondie et dont la résistance aux attaques connues a été prouvée. La mise à jour régulière des logiciels et des systèmes pour intégrer les derniers correctifs de sécurité et algorithmes cryptographiques est également cruciale pour maintenir un environnement sécurisé. De plus, le respect des directives recommandées pour la gestion des clés, le stockage des mots de passe et la vérification de l'intégrité des données permet d'atténuer les risques potentiels associés aux fonctions de hachage.
Dernières pensées
Le hachage est une technique fondamentale de la cryptographie qui sert à plusieurs fins, notamment la vérification de l'intégrité des données, le stockage et l'authentification des mots de passe, les signatures numériques et la sécurité de la blockchain. Alors que le domaine de la cryptographie continue d'évoluer, les recherches et les progrès en cours dans la conception des fonctions de hachage conduisent au développement d'algorithmes plus sécurisés. Il est essentiel de rester informé des dernières tendances et développements, ainsi que de suivre les directives recommandées pour la mise en œuvre et l'utilisation.
