Cryptographie et sécurisation des données

La cryptographie est la boîte à outils mathématique de la sécurité des données : elle garantit la confidentialité des échanges bancaires, l’intégrité des preuves numériques, l’authenticité des sites et la valeur juridique des signatures électroniques. Ce cours part des fondements (principe de Kerckhoffs, modèles d’attaque, arithmétique modulaire, niveaux de sécurité), étudie la cryptographie symétrique (DES, AES, modes opératoires, chiffrement authentifié), puis la cryptographie asymétrique (RSA, Diffie-Hellman, courbes elliptiques, chiffrement hybride, enjeu post-quantique), et enfin le hachage, les signatures, les certificats et les PKI, leurs applications dans TLS et les VPN et les leçons tirées de défaillances célèbres. Les calculs sont déroulés sur de petits nombres pour la compréhension, et les exercices guidés utilisent OpenSSL et des bibliothèques Python standard sur les machines virtuelles du laboratoire de l’étudiant.

Objectifs d’apprentissage

• Maîtriser les concepts fondamentaux et le vocabulaire de la cryptographie.
• Expliquer et comparer les algorithmes symétriques (DES, AES) et asymétriques (RSA, ECC).
• Choisir des algorithmes, modes et tailles de clés conformes à l’état de l’art.
• Appliquer le chiffrement, le hachage et la signature pour sécuriser données et communications.
• Comprendre le rôle des certificats numériques et des PKI et en construire une de laboratoire.
• Analyser des vulnérabilités cryptographiques réelles et formuler une politique cryptographique.

Prérequis

Mathématiques de base (arithmétique, puissances, logarithmes) et informatique (représentation binaire, ligne de commande Linux, notions de programmation Python).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Fondements de la cryptographie
2. Leçon 2 — Cryptographie symétrique : DES, AES et modes opératoires
3. Leçon 3 — Cryptographie asymétrique (RSA, ECC) et échange de clés
4. Leçon 4 — Hachage, signatures, PKI, applications et vulnérabilités

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 30 h de cours magistral, 10 h de travaux dirigés (calculs modulaires, RSA, Diffie-Hellman, exercices guidés OpenSSL), 50 h de travail personnel ; 5 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, quiz, compte rendu de la mini-PKI de laboratoire) pour 40 % et examen terminal écrit pour 60 %.

Bibliographie

• Ferguson, N., Schneier, B. et Kohno, T., Cryptography Engineering: Design Principles and Practical Applications, Wiley, 2010.
• Schneier, B., Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C, Wiley (édition anniversaire, 2015).
• Katz, J. et Lindell, Y., Introduction to Modern Cryptography, CRC Press.
• Menezes, A., van Oorschot, P. et Vanstone, S., Handbook of Applied Cryptography, CRC Press, 1996.
• NIST, SP 800-57 Recommendation for Key Management ; FIPS 197 (AES) ; FIPS 203 et 204 (normes post-quantiques).