Comment fonctionne une fonction de hachage cryptographique ?
La fonction de hachage cryptographique permet d’apporter plus de sécurité à une fonction de hachage typique. Il s’agit d’une primitive cryptographique transformant un message de taille arbitraire (entrée de longueurs variables) en un message de taille fixe (sortie de longueur fixe) que l’on appelle communément « condensé ». Pour rappel, une fonction de hachage typique se présente sous la forme de structure de données utilisée dans les systèmes informatiques pour des tâches, comme la vérification de l’intégrité des messages ou encore l’authentification des informations. Lorsque celles-ci sont couplées avec une fonction de hachage cryptographique, cela permet d’ajouter des fonctionnalités de sécurité avancée rendant ainsi plus difficile la détection des informations sur les destinataires et les expéditeurs ainsi que le contenu du message.
Ainsi, ce type de fonction s’utilise aujourd’hui dans les blockchains pour l’authentification, les signatures numériques, ainsi que les codes d’authentification de messages. Pour pouvoir être utilisée en cryptographie, une fonction de hachage devra répondre à certaines qualités :
- Calcul rapide ;
- Non-réversibilité ;
- Résistance à la falsification ;
- Résistance aux collisions.
- Sans collision : deux hachages d’entrée ne doivent pas correspondre au même hachage de sortie ;
- Masquée : il devrait être complexe de deviner la valeur d’entrée à partir de celle de sortie ;
- Adaptée au calcul complexe mathématique : il devrait être difficile de sélectionner une entrée fournissant une sortie prédéfinie. L’entrée devra être sélectionnée à partir d’une distribution aussi large que possible.
Ces propriétés ne peuvent, malheureusement, pas être toujours mises en œuvre dans la pratique. En effet, il est possible que la disparité des espaces d’échantillonnage pour les hachages d’entrée et les sorties entraîne des collisions. Il faut savoir que certaines fonctions de hachage cryptographiques, telles que SHA-1 et MD5 sont considérées comme cassées dans la mesure où des attaques permettent de réduire de manière significative leur résistance face aux collisions.
Quelles applications possibles ?
Il existe aujourd’hui de nombreuses fonctions de hachage cryptographiques – il faut dire aussi que ce serait embêtant que tout le monde utilise la même fonction ; si c’était le cas, la sécurité laisserait à désirer.
Transmission d’informations de transactions anonymes
Dans l’univers de la blockchain et des cryptomonnaies, celles-ci sont largement utilisées dans la transmission d’informations de transaction de manière anonyme. Bitcoin, qui est la première cryptomonnaie et celle la plus importante, utilise ainsi la fonction SHA-256 dans son algorithme. Il en va de même pour IOTA, une plateforme pour l’Internet des objets, qui dispose de sa propre fonction de hachage cryptographique qu’elle a baptisée Curl.
Vérification de l’intégrité des fichiers et des messages
On utilise les fonctions de hachage cryptographiques pour assurer la non-altération des messages et des fichiers transmis pendant l’envoi grâce à la construction d’une « chaîne de confiance ». Par exemple, un utilisateur peut publier une version hachée de ses données et de la clé pour que les destinataires puissent comparer la valeur de hachage se calculant à la valeur publiée pour s’assurer de leur alignement.
Vérification de mots de passe
Le stockage de mots de passe dans un fichier texte normal, par exemple, est très dangereux. C’est ainsi que tous les sites stockent les leurs sous forme de hachages. Quand un utilisateur saisit son mot de passe, celui-ci est haché avec un résultat à comparer à la liste des valeurs hachées qui sont stockées sur les serveurs. Toutefois, il a été prouvé que cette pratique n’est pas infaillible.
Génération et vérification de signatures numériques
Il s’agit d’un processus mathématique utilisé dans la vérification de l’authenticité des documents ainsi que des messages numériques. Ce ne sera uniquement que lorsque les conditions préalables seront remplies, qu’une signature numérique valide donnera à son destinataire une preuve solide que le message a été créé par un expéditeur connu et que celui-ci n’a pas été altéré durant l’envoi. Généralement, un schéma de signature numérique se compose de 3 algorithmes :
- Algorithme de génération de clé ;
- Algorithme de signature ;
- Algorithme de vérification de signature.
Il y a par exemple Merkle Trees, qui est une technologie couramment utilisée dans les cryptomonnaies, représente d’une certaine manière une signature numérique.
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