Quelles sont les différences entre les algorithmes de chiffrement RSA, DSA et ECC ?

Les algorithmes de chiffrement RSA, DSA et ECC sont les principaux algorithmes utilisés pour générer des clés dans une infrastructure à clé publique.

L’infrastructure à clé publique (PKI) est utilisée pour gérer l’identité et la sécurité dans les communications Internet et les réseaux informatiques. La technologie au cœur de la PKI est la cryptographie à clé publique, une méthode de chiffrement qui repose sur l’utilisation de deux clés liées, une clé publique et une clé privée, pour protéger les données et vérifier l’identité.

Cette paire de clés publique et privée fonctionne conjointement pour chiffrer et déchiffrer les messages. L’association de deux clés cryptographiques de cette manière est également appelée « chiffrement asymétrique », qui se distingue du chiffrement symétrique, dans lequel une seule clé est utilisée à la fois pour le chiffrement et le déchiffrement.

Les avantages du chiffrement asymétrique sont notamment les suivants :

• La clé publique peut être partagée en toute sécurité pour l’échange de clés et le chiffrement des données.
• La clé privée reste protégée sur l’appareil de l’utilisateur pour garantir la sécurité des opérations liées aux clés.
• Elle offre une protection plus solide contre les attaques que le chiffrement symétrique.

Ce système prend en charge les certificats SSL, les signatures numériques et d’autres protocoles de chiffrement qui garantissent la sécurité des données sensibles. La séparation entre clés publique et privée fait du chiffrement RSA un pilier de la confiance dans les communications sécurisées modernes.

Comment la cryptographie à clé publique repose sur le chiffrement

La cryptographie à clé publique s’appuie sur des algorithmes mathématiques pour générer des paires de clés. La clé publique est constituée d’une chaîne de nombres aléatoires utilisée pour chiffrer les données, tandis que la clé privée sert à les déchiffrer. Seul le destinataire prévu, qui possède la clé privée, peut lire les données chiffrées.

Les clés publiques sont créées à l’aide d’un algorithme cryptographique complexe qui les lie mathématiquement à leurs clés privées, ce qui les rend très résistantes aux attaques par force brute ou par devinette.

La taille de la clé ou la longueur en bits des clés publiques détermine le niveau de protection. Par exemple, les clés RSA de 2 048 bits sont souvent utilisées dans les certificats SSL, les signatures numériques et d’autres certificats numériques. Cette longueur de clé offre une sécurité cryptographique suffisante pour empêcher les pirates informatiques de déchiffrer l’algorithme. Des organismes de normalisation tels que le CA/Browser Forum définissent des exigences de base concernant les tailles de clé et les algorithmes pris en charge afin de garantir la confiance et l’interopérabilité entre les systèmes.

L’infrastructure à clé publique (PKI) rend possibles les certificats numériques que nous rencontrons quotidiennement, de manière discrète et omniprésente, lorsque nous utilisons des sites web, des applications mobiles, des documents en ligne et des appareils connectés. L’un des cas d’utilisation les plus courants de l’infrastructure à clé publique (PKI) est le protocole Transport Layer Security (TLS)/Secure Socket Layer (SSL) basé sur la norme X.509. Il s’agit du fondement du protocole HTTPS, qui permet une navigation Web sécurisée. Mais les certificats numériques s’appliquent également à un large éventail de cas d’utilisation, notamment la signature de code d’application, les signatures numériques et d’autres aspects de l’identité numérique et de la sécurité.

Algorithmes RSA, DSA et ECC

Il existe trois algorithmes principaux utilisés pour la génération de clés PKI, chacun reposant sur un problème mathématique différent qui définit sa robustesse et son efficacité :

• Rivest–Shamir–Adleman (RSA) : Reposant sur la difficulté de factoriser de grands nombres premiers, le chiffrement RSA est l’algorithme le plus établi et le plus largement utilisé pour les certificats SSL et les signatures numériques.
• Algorithme de signature numérique (DSA) : Il s’appuie sur le problème du logarithme discret pour générer des signatures numériques et vérifier l’authenticité. Le DSA est approuvé par le gouvernement fédéral américain et utilisé pour la validation sécurisée de documents.
• Cryptographie à courbe elliptique (ECC) : Elle utilise la structure algébrique des courbes elliptiques pour assurer la sécurité avec des longueurs de clé bien plus courtes, ce qui améliore les performances et réduit l’utilisation de mémoire ainsi que les besoins en bande passante.

Qu’est-ce que le RSA ?

L’algorithme RSA a été développé en 1977 par Ron Rivest, Adi Shamir et Leonard Adleman. Il repose sur le fait que la factorisation de grands nombres premiers nécessite une puissance de calcul considérable. Il s’agit du premier algorithme à avoir utilisé le modèle de clé publique/clé privée et il bénéficie encore aujourd’hui d’une grande confiance. Il existe différentes longueurs de clé associées au RSA, la longueur de clé RSA de 2 048 bits étant aujourd’hui la norme pour la plupart des sites web.

Qu’est-ce que l’ECC ?

Le chiffrement ECC, ou cryptographie à courbe elliptique, repose sur des algorithmes mathématiques régissant la structure algébrique des courbes elliptiques sur des corps finis. Il offre des niveaux de sécurité cryptographique équivalents à ceux du RSA et du DSA, avec des longueurs de clé bien plus courtes, ce qui réduit l’utilisation de mémoire et les besoins en bande passante. C’est pourquoi la comparaison entre l’ECC et le RSA est courante. L’ECC offre des performances plus rapides, en particulier sur les appareils mobiles et les appareils IoT. L’ECC a été normalisé après l’accréditation de l’algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA) en 1999 et est également approuvé par la NSA.

Qu’est-ce que le DSA ?

Le chiffrement DSA (Digital Signature Algorithm) utilise un algorithme différent de celui du RSA pour créer des clés publiques et privées, basé sur l’exponentiation modulaire et le problème mathématique du logarithme discret. Il offre les mêmes niveaux de sécurité que le RSA pour des clés de taille équivalente. Le choix entre DSA et RSA se résume souvent à la vitesse de signature et à l’efficacité de la vérification. Le DSA a été proposé par le National Institute of Standards and Technology (NIST) en 1991 et adopté par la norme FIPS (Federal Information Processing Standard) en 1993.

Il est à noter qu’il est possible de prendre en charge plusieurs algorithmes de chiffrement simultanément. Par exemple, les serveurs Apache peuvent prendre en charge à la fois des clés générées par RSA et par DSA sur un même serveur, offrant ainsi une flexibilité accrue et une sécurité d’entreprise renforcée.

Comment se comparent RSA et DSA ?

Si RSA et DSA utilisent des types d’algorithmes mathématiques différents pour générer leurs paires de clés, la principale différence entre les clés RSA et DSA réside dans les performances et la vitesse, et non dans la robustesse cryptographique.

Performances et vitesse

Le chiffrement RSA est plus rapide que le DSA en matière de chiffrement et de signature, mais il est plus lent que le DSA pour le déchiffrement et la vérification. Cependant, comme l’authentification nécessite ces deux opérations sur les clés, la différence de performances concrète est minime pour la plupart des applications.

Le RSA est également plus lent que le DSA en matière de génération de clés, mais comme les clés sont générées une seule fois et utilisées pendant des mois, voire des années, cela n’est souvent pas un critère important.

Prise en charge du protocole SSH

Une autre différence réside dans la prise en charge du protocole Secure Shell (SSH). Le RSA est compatible à la fois avec le protocole SSH d’origine et avec la nouvelle version SSH2, tandis que le DSA ne prend en charge que SSH2. SSH2 étant plus sécurisé, cette distinction peut influencer le choix entre le DSA et le RSA dans certains environnements.

Approbation fédérale

Une autre différence entre le DSA et le RSA réside dans le fait que le DSA est approuvé par le gouvernement fédéral américain. Pour les entreprises fournissant des services à des agences fédérales, le respect des normes gouvernementales peut constituer une raison de choisir DSA.

En conclusion : pour la plupart des cas d’utilisation, des secteurs d’activité et des environnements réglementaires, RSA et DSA sont très similaires, offrant une force cryptographique équivalente, et il y a relativement peu de différence entre les deux. Les deux algorithmes sont également tout aussi compatibles avec les principaux protocoles Internet, notamment Nettle, OpenSSL, wolfCrypt, Crypto++ et cryptlib.

Comment l’ECC se compare-t-il au RSA et au DSA ?

La principale différence entre l’ECC et le RSA ou le DSA réside dans la résistance cryptographique supérieure qu’offre l’ECC pour une taille de clé équivalente. Une clé ECC est plus sûre qu’une clé RSA ou DSA de même taille, offrant une sécurité équivalente avec une charge de calcul bien moindre.
 

Comparaison de la taille des clés :

Tailles de clé recommandées par le NIST

L’ECC est plus efficace

Comme le montre le graphique, l’ECC permet d’atteindre une résistance cryptographique équivalente à celle du RSA ou du DSA avec des tailles de clés nettement plus petites – d’environ un ordre de grandeur inférieures. Par exemple, pour obtenir une résistance cryptographique équivalente à celle d’un chiffrement utilisant une clé symétrique de 112 bits, il faudrait une clé RSA de 2 048 bits, mais seulement une clé ECC de 224 bits. Cette réduction de taille se traduit par des opérations sur les clés plus rapides, une utilisation moindre de la mémoire et des performances améliorées pour les certificats SSL et les processus d’échange de clés sécurisés.

La longueur réduite des clés signifie que les appareils nécessitent moins de puissance de calcul pour chiffrer et déchiffrer les données, ce qui fait de l’ECC une solution particulièrement adaptée aux appareils mobiles, à l’Internet des objets et à d’autres cas d’utilisation où la puissance de calcul est plus limitée.

Sécurité et vitesse

L’ECC présente également certains avantages par rapport au RSA ou au DSA dans des cas d’utilisation plus traditionnels tels que les serveurs web, car la taille réduite des clés permet une sécurité renforcée avec des handshakes SSL plus rapides, ce qui se traduit par des temps de chargement des pages web plus courts. Les clés ECC plus courtes offrent une protection renforcée tout en conservant l’efficacité, ce qui constitue un avantage majeur dans les déploiements à grande échelle.

Il convient de noter que ECDSA, la version originale de l’ECC, est une variante du DSA. L’ECDSA offre des niveaux de résistance cryptographique équivalents à ceux de l’ECC par nombre de bits.

Pourquoi la cryptographie à courbe elliptique n’est-elle pas largement utilisée ?

Bien que l’algorithme RSA soit le plus répandu, l’ECC gagne en popularité au fil des ans. L’une des raisons les plus simples de la prédominance du RSA est qu’il existe depuis plus longtemps. Cela dit, l’ECC présente certains inconvénients qui pourraient expliquer davantage pourquoi il est souvent évité :

• Complexité : L'apprentissage et l'adoption de l'ECC prennent plus de temps et constituent un processus plus complexe que pour le RSA. Cela peut accroître le risque d'erreurs, ce qui aura un impact négatif sur la cybersécurité.
• Vulnérabilités : L'ECC peut être vulnérable aux attaques par canal auxiliaire (SCA), qui peuvent déboucher sur des attaques par force brute. Elle peut également être vulnérable aux attaques de sécurité de type « twist », bien qu'il existe des contre-mesures permettant de prévenir ces attaques.
• Compatibilité : Les infrastructures plus anciennes et les logiciels hérités ont été principalement conçus autour des algorithmes RSA et DSA, ce qui limite la prise en charge de l’ECC dans certains environnements. Cependant, à mesure que les normes évoluent et que les implémentations de l’ECC gagnent en maturité, de plus en plus d’organisations se tournent vers l’ECC pour son efficacité et sa robustesse à long terme.

Quelles sont les implications de l’informatique quantique pour l’avenir des algorithmes de chiffrement ?

L’informatique quantique représente une menace sérieuse pour les méthodes de cryptographie traditionnelles telles que RSA, DSA et ECC. Ces algorithmes s’appuient sur des problèmes mathématiques, tels que la factorisation de grands nombres premiers et les logarithmes discrets, qui deviendraient résolubles presque instantanément à l’aide d’un ordinateur quantique. Si cela venait à se produire, le chiffrement utilisé dans la plupart des certificats SSL, des signatures numériques et des communications sécurisées pourrait être contourné en quelques secondes.

Impact concret de l’arrivée des ordinateurs quantiques

Impact concret de l’arrivée des ordinateurs quantiques

Si les organisations ne parviennent pas à adopter une cryptographie résistante à l’informatique quantique avant que des ordinateurs quantiques à grande échelle ne soient disponibles, les scénarios suivants deviendront hautement probables :

• Attaques de type « collecter maintenant, décrypter plus tard » : Les attaquants collectent aujourd’hui des communications chiffrées qui reposent sur des systèmes utilisant des clés RSA, ECC ou DSA, les stockent, puis les décryptent une fois que les ressources quantiques seront disponibles.
• Confidentialité compromise : Les sites web, les systèmes de messagerie électronique, les réseaux privés virtuels et autres canaux sécurisés par la cryptographie à clé publique classique pourraient être piratés en quelques minutes plutôt qu’en plusieurs années.
• Authentification et signatures numériques compromises : Les cadres de confiance reposant sur des algorithmes de signature numérique (par exemple, les versions DSA et ECC) peuvent être falsifiés ou invalidés, mettant ainsi en danger la distribution de logiciels, les transactions financières, la vérification d’identité et les documents électroniques.
• Risque pour les infrastructures critiques : Les systèmes des secteurs de la finance, de la santé, de l’énergie, des transports et de l’administration publique qui dépendent de la cryptographie à clé publique pourraient subir des perturbations opérationnelles, une fuite de données ou l’injection de données erronées si le chiffrement venait à être contourné.
• Risques réglementaires et de conformité : Les organisations pourraient se retrouver en situation de non-conformité vis-à-vis des nouvelles obligations exigeant la migration vers des normes cryptographiques résistantes à l’informatique quantique, ce qui les exposerait à des sanctions juridiques, réputationnelles ou financières.

Quelles sont les nouvelles normes de chiffrement post-quantique du NIST ?

Pour se préparer à cette transition, l’Institut national des normes et des technologies (NIST) a évalué la cryptographie post-quantique (PQC) actuelle et a introduit de nouvelles normes de chiffrement post-quantiques dans le cadre des normes fédérales de traitement de l’information (FIPS). Ces nouveaux algorithmes sont conçus pour résister aux attaques provenant aussi bien d’ordinateurs classiques que quantiques.

• FIPS 203 – ML-KEM (CRYSTALS-Kyber) : La norme principale pour le chiffrement, utilisant des mathématiques basées sur les treillis pour des clés courtes et rapides, avec une faible consommation de mémoire.
• FIPS 204 – ML-DSA (CRYSTALS-Dilithium) : La norme principale pour les signatures numériques, alliant vitesse élevée et protection cryptographique robuste.
• FIPS 205 – SLH-DSA (SPHINCS+) : Une solution de secours sans état basée sur un hachage pour la norme FIPS 204 ; elle est plus lente et plus volumineuse, mais utilise une structure mathématique différente pour une résilience accrue.
• FIPS 206 – FN-DSA (FALCON) : Une nouvelle norme, qui n’est pas encore finalisée, s’appellera FN-DSA, abréviation de « FFT (transformée de Fourier rapide) sur l’algorithme de signature numérique basé sur le réseau NTRU ».

Prochaines étapes : élaborer une stratégie de sécurité résistante à l’ère quantique

Se préparer à l’ère quantique commence par une prise de conscience et une planification proactive. Les organisations doivent commencer par identifier les endroits où les algorithmes RSA, DSA et ECC sont actuellement utilisés, notamment dans les certificats SSL, les VPN, les systèmes d’authentification internes et la signature de code d’application. À partir de là, les équipes de sécurité peuvent donner la priorité à la migration vers des algorithmes résistants à l’ère quantique.

La stratégie Q.U.A.N.T. de Sectigo fournit un cadre clair pour guider ce processus, en aidant les entreprises à quantifier leur empreinte cryptographique, à identifier les risques, ainsi qu’à évaluer et à élaborer une stratégie pour une transition sécurisée. Grâce à cette approche, les équipes peuvent mener à bien la mise en œuvre à l’aide de solutions automatisées et résistantes à l’ère quantique, et suivre les progrès réalisés afin de maintenir leur agilité cryptographique à mesure que les normes évoluent.

Les organisations peuvent garder une longueur d’avance en s’associant à une autorité de certification de confiance telle que Sectigo, un leader à la pointe du développement de la cryptographie post-quantique.

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