La protection de vos données et informations personnelles n’a jamais été aussi importante qu’aujourd’hui et le hachage est une méthode largement utilisée qui agit comme un gardien de nos mots de passe et d’autres types d’informations sensibles.
Le hachage est un élément crucial de la cybersécurité moderne, protégeant discrètement les données sensibles et garantissant l’intégrité des informations numériques. À la base, le hachage est un processus qui prend une entrée, appelée « clé », et la transforme en une chaîne de caractères de longueur fixe appelée « hachage ». Ce qui rend le hachage indispensable, c’est sa capacité à fournir une signature numérique unique aux données, permettant de détecter rapidement toute altération.
Le concept fondamental du hachage tourne autour de l’utilisation d’un algorithme mathématique appelé fonction de hachage. Cet algorithme est conçu pour répondre à des critères spécifiques : il doit produire une longueur de sortie cohérente, être déterministe, efficace, présenter l’effet d’avalanche et posséder une résistance à la pré-image. Ces critères garantissent la fiabilité et la sécurité du hachage.
Voyons pourquoi le hachage est si important dans la cybersécurité d’aujourd’hui et comment il est mis en œuvre dans divers domaines.
Qu’est-ce que le hachage ?
Le hachage est un processus qui prend une entrée, souvent appelée « clé », et la transforme en une chaîne de caractères de longueur fixe, appelée « hachage ». Ce hachage est généralement beaucoup plus court que l’entrée d’origine. Les principaux composants du hachage comprennent :
- Fonction de hachage: Au cœur du hachage se trouve la fonction de hachage, qui est un algorithme chargé d’effectuer la transformation. Une bonne fonction de hachage doit répondre à des critères spécifiques :
- Il doit prendre une entrée de n’importe quelle taille et produire une sortie de longueur fixe (par exemple, 256 bits).
- Cela doit être déterministe, ce qui signifie que la même entrée produira toujours le même hachage.
- Cela devrait être rapide à calculer.
- Unicité: Idéalement, différentes entrées devraient produire des hachages uniques. Bien qu’il soit théoriquement possible que deux entrées différentes produisent le même hachage (une collision), les fonctions de hachage modernes sont conçues pour minimiser cette occurrence.
- Irréversibilité: Le hachage est un processus à sens unique, ce qui signifie que vous ne pouvez pas inverser un hachage pour récupérer l’entrée d’origine. Cette propriété est particulièrement précieuse pour stocker en toute sécurité les mots de passe. Même si quelqu’un obtient le hachage, il ne peut pas en déterminer le véritable mot de passe.
Le concept de hachage a une riche histoire antérieure aux applications cryptographiques modernes que nous voyons aujourd’hui. Ses origines remontent aux civilisations anciennes et aux premiers développements de l’informatique.
Le hachage, sous une forme rudimentaire, était utilisé dans les anciennes techniques cryptographiques. Par exemple, le chiffre César utilisait une forme simple de hachage en décalant les caractères d’un message d’un nombre fixe de positions. Cette transformation était une forme fondamentale d’encodage, ce qui en faisait l’un des premiers précurseurs du hachage moderne.
Aux débuts de l’informatique, le hachage était principalement utilisé pour le stockage et la récupération de données. Les tables de hachage, qui sont des structures de données utilisant le hachage pour un accès efficace aux données, sont devenues un concept fondamental. Des algorithmes tels que la méthode de division-reste et la méthode de multiplication ont été les premières approches des fonctions de hachage.
À mesure que les ordinateurs progressaient, le besoin de stockage et de transmission sécurisés des données augmentait également. Les cryptographes ont reconnu la valeur du hachage pour protéger les informations sensibles. Une étape importante a été le développement du Data Encryption Standard (DES) dans les années 1970, qui utilisait des techniques de hachage dans le cadre du processus de cryptage.
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Les années 1980 ont vu l’émergence de fonctions de hachage cryptographiques modernes. Le MD5 (Message Digest Algorithm 5) a été l’une des premières fonctions de hachage largement utilisées. Cependant, à mesure que la puissance de calcul augmentait, des vulnérabilités dans MD5 sont devenues apparentes, conduisant à son remplacement progressif par des algorithmes plus sécurisés comme SHA-1 et éventuellement SHA-256.
Les fonctions de hachage ont attiré une attention considérable dans le domaine de la cryptographie en raison de leur rôle dans la création de signatures numériques, le stockage sécurisé des données et la protection par mot de passe. Ils sont devenus la pierre angulaire des protocoles de sécurité numérique modernes et de la technologie blockchain.
L’introduction de la technologie Bitcoin et blockchain en 2009 a mis le hachage sous les projecteurs. Les fonctions de hachage sont essentielles à la sécurité et à l’intégrité des réseaux blockchain, garantissant l’immuabilité des enregistrements de transactions.
Aujourd’hui, le hachage est devenu un concept fondamental en informatique et en cryptographie, jouant un rôle crucial dans la sécurisation des données, la vérification de l’intégrité des informations et permettant des innovations telles que la technologie blockchain. La capacité du hachage à transformer les données en une représentation unique de longueur fixe le rend indispensable pour un large éventail d’applications, depuis la récupération efficace des données jusqu’à une sécurité robuste des données.
Comment fonctionne le hachage ?
Le hachage implique la transformation d’une entrée (souvent appelée « clé » ou « message ») en une chaîne de caractères de longueur fixe, appelée valeur de hachage ou code de hachage. Le hachage sert à diverses fins, notamment la récupération de données, la vérification de l’intégrité des données et le stockage des mots de passe.
Au cœur du hachage se trouve l’élément essentiel connu sous le nom de fonction de hachage. Cet algorithme mathématique est méticuleusement conçu pour accepter des données d’entrée de différentes tailles et, en réponse, générer une sortie standardisée de longueur fixe, souvent représentée sous la forme d’une séquence d’octets ou de caractères. Une fonction de hachage bien conçue adhère à des critères spécifiques qui sous-tendent sa fiabilité.
Une bonne fonction de hachage répond à des critères précis :
- Déterministe: Pour la même entrée, il produira toujours la même valeur de hachage
- Rapide calculer: La fonction de hachage doit être efficace sur le plan informatique pour générer le hachage rapidement
- Effet d’avalanche: Un petit changement dans l’entrée devrait entraîner une valeur de hachage significativement différente
- Résistance à la pré-image: Il devrait être informatiquement impossible d’inverser le hachage pour récupérer l’entrée d’origine. Cette propriété garantit que le hachage est irréversible
Premièrement, il est déterministe, garantissant que pour une entrée donnée, la valeur de hachage résultante reste constante.
Deuxièmement, l’efficacité est un attribut clé, exigeant que la fonction de hachage effectue ses calculs rapidement et efficacement.
L’effet avalanche, un autre aspect critique, garantit que même la plus petite modification de l’entrée conduit à une valeur de hachage très différente.
Enfin, la résistance à la pré-image est intégrale, ce qui rend impossible, sur le plan informatique, la rétro-ingénierie du hachage pour récupérer l’entrée d’origine, garantissant ainsi son irréversibilité.
Processus de hachage
Lorsque les données sont hachées, l’entrée initiale, qu’il s’agisse d’un mot de passe, d’un message ou d’un fichier, est introduite dans la fonction de hachage choisie. Cette fonction de hachage s’engage ensuite dans une série d’opérations mathématiques, notamment des manipulations au niveau des bits, des fonctions arithmétiques modulaires et logiques, appliquées à l’entrée. Ces opérations transforment collectivement l’entrée en une sortie de longueur constante, créant ainsi la valeur de hachage.
Sortie de longueur fixe
Les fonctions de hachage génèrent systématiquement des valeurs de hachage d’une longueur prédéfinie, une propriété qui reste invariante quelle que soit la taille ou la longueur de l’entrée d’origine. Les longueurs de hachage courantes incluent 128 bits, 256 bits, 384 bits et 512 bits, la fonction de hachage sélectionnée, telle que SHA-256, spécifiant la taille de sortie.
Unicité et collisions
Bien que les fonctions de hachage soient méticuleusement conçues pour produire des valeurs de hachage uniques pour des entrées distinctes, il existe la possibilité théorique que deux entrées différentes génèrent des valeurs de hachage identiques, appelée collision. Pour atténuer ce risque, les fonctions de hachage modernes sont rigoureusement conçues et soumises à des tests approfondis afin de minimiser la probabilité de collisions.
Quels sont les différents types d’algorithmes de hachage sécurisés ?
Il existe plusieurs types d’algorithmes de hachage sécurisé (SHA). Voici une brève explication de certains des algorithmes SHA les plus couramment utilisés :
- SHA-1
- SHA-256
- SHA-224
- SHA-384 et SHA-512
- SHA-3 (Keccak)
- SHA-512/224 et SHA-512/256
- SHA-3-224 et SHA-3-256
- Shake SHA-3
SHA-1
SHA-1 occupait autrefois une position importante. Cependant, son utilisation généralisée a diminué en raison de vulnérabilités identifiées qui le rendent vulnérable aux attaques par collision. Ces attaques impliquent la découverte de deux entrées distinctes qui génèrent la même valeur de hachage.
Par conséquent, SHA-1 est désormais considéré comme obsolète pour la plupart des objectifs cryptographiques, et les experts recommandent de passer à des fonctions de hachage plus robustes, telles que SHA-256, pour améliorer la sécurité des données.
SHA-256
SHA-256 est l’un des membres éminents de la famille Secure Hash Algorithm (SHA), réputé pour ses propriétés cryptographiques robustes. Il s’agit d’une fonction de hachage largement utilisée, connue pour sa capacité à prendre une entrée de taille arbitraire et à générer une valeur de hachage de longueur fixe composée de 256 bits ou 32 octets.
SHA-256 adhère au principe déterministe, ce qui signifie que pour toute entrée donnée, il produit systématiquement la même valeur de hachage de 256 bits. Cette propriété est fondamentale pour la cohérence et la fiabilité des données.
L’efficacité est une caractéristique du SHA-256. La conception de l’algorithme garantit qu’il peut calculer la valeur de hachage rapidement et efficacement, ce qui le rend adapté à diverses applications où les performances sont importantes.
SHA-256 présente également l’effet d’avalanche, ce qui signifie que même la moindre modification dans les données d’entrée entraîne une valeur de hachage sensiblement différente. Cette propriété améliore la sécurité en rendant impossible aux attaquants de déduire l’entrée d’origine du hachage.
Nous devons également mentionner que SHA-256 est résistant aux pré-images, ce qui signifie qu’il est extrêmement difficile, voire pratiquement impossible, de procéder à une ingénierie inverse de la valeur de hachage pour récupérer l’entrée d’origine. Cette propriété le rend approprié pour stocker en toute sécurité des données sensibles telles que des mots de passe.
SHA-224
Une émanation de SHA-256, SHA-224 se caractérise par sa production d’une valeur de hachage plus courte de 224 bits. Bien qu’il conserve un niveau de sécurité similaire à SHA-256, son avantage réside dans sa taille de sortie plus petite. Cela fait du SHA-224 un choix attrayant dans les scénarios où un hachage compact est préféré.
SHA-384 et SHA-512
Les fonctions de hachage SHA-384 et SHA-512 font partie de la famille SHA-2, partageant la lignée avec SHA-256. Ce qui les distingue est leur capacité à générer des valeurs de hachage plus longues, SHA-384 produisant 384 bits et SHA-512 produisant 512 bits.
Ces longueurs de hachage étendues améliorent la sécurité et sont couramment déployées dans des contextes nécessitant une protection renforcée des données, tels que les signatures numériques et la gestion des certificats.
SHA-3 (Keccak)
SHA-3 représente le dernier ajout à la famille des algorithmes de hachage sécurisé. Né d’un concours public, SHA-3 est fondé sur l’algorithme Keccak. Ce qui distingue SHA-3 de ses prédécesseurs de la famille SHA-2 est sa structure interne distincte, qui se traduit par un niveau de sécurité robuste. SHA-3 offre une polyvalence avec différentes longueurs de bits, notamment SHA3-224, SHA3-256, SHA3-384 et SHA3-512.
SHA-512/224 et SHA-512/256
Conçues pour les scénarios nécessitant un équilibre entre sécurité et efficacité, ce sont des versions tronquées de SHA-512. Ils génèrent des valeurs de hachage plus courtes, offrant des solutions pratiques pour des applications spécifiques.
SHA-3-224 et SHA-3-256
En tant que variantes de SHA-3, ces fonctions de hachage génèrent des valeurs de hachage plus courtes et conviennent bien à diverses applications où les propriétés distinctives de SHA-3 sont avantageuses.
Shake SHA-3
Une caractéristique notable de SHA-3 est son mode SHAKE, permettant une sortie de longueur variable. Cette flexibilité permet à SHAKE de produire des hachages de différentes longueurs, ce qui le rend adaptable à un large éventail d’applications cryptographiques.
Chacun de ces algorithmes SHA répond à un objectif spécifique au sein des systèmes de cryptographie, offrant différents niveaux de sécurité et d’efficacité pour répondre aux demandes uniques des différentes applications et exigences de sécurité.
L’éléphant dans la pièce
Le hachage joue un rôle crucial dans le maintien de l’intégrité des données. Lorsque les données sont hachées, il en résulte une valeur de hachage unique qui agit comme une empreinte numérique pour ces données spécifiques. Toute modification, aussi mineure soit-elle, des données originales devrait conduire à une valeur de hachage complètement différente en raison de l’effet d’avalanche.
Les collisions lors du hachage défient cependant cette propriété fondamentale. Lorsque deux entrées différentes produisent la même valeur de hachage, il devient impossible de les distinguer de manière fiable uniquement sur la base de leurs valeurs de hachage. Cela constitue une menace évidente pour les contrôles d’intégrité des données, car les modifications apportées aux données peuvent passer inaperçues.
Avant de stocker les mots de passe des utilisateurs dans une base de données, ils sont hachés. Pendant le processus de connexion, le mot de passe saisi est haché et comparé au hachage stocké. Les collisions peuvent ici être particulièrement problématiques. Si deux mots de passe différents génèrent le même hachage, un attaquant pourrait potentiellement utiliser un mot de passe pour obtenir un accès non autorisé, posant ainsi une menace directe à la sécurité des mots de passe.
Les fonctions de hachage constituent également le fondement des signatures numériques, servant à confirmer l’authenticité et l’intégrité des documents et des transactions numériques. Dans le contexte des signatures cryptographiques, les collisions de hachage peuvent permettre aux attaquants de créer deux documents distincts avec des valeurs de hachage identiques. Cela peut jeter le doute sur la fiabilité des signatures numériques et susciter des inquiétudes quant à la validité des documents numériques.
En outre, comme le montrent les crypto-monnaies comme Bitcoin, des fonctions de hachage sont utilisées pour sécuriser les transactions et les blocages. L’apparition de collisions peut introduire des vulnérabilités, permettant potentiellement aux attaquants de manipuler les enregistrements de transactions ou de compromettre la sécurité globale de la blockchain, ce qui peut, à son tour, affecter la fiabilité des monnaies numériques.
Alors, comment éviter les collisions lors du hachage ? Le salage est la bonne carte à jouer ici.
Qu’est-ce que le salage et en quoi aide-t-il le hachage ?
Le salage est le processus d’ajout de données aléatoires, appelées sel, aux données d’entrée avant qu’elles ne soient hachées. Ce sel est généralement une chaîne de caractères aléatoire. L’objectif principal du salage est d’améliorer la sécurité des données hachées, notamment lorsqu’il s’agit de protéger les mots de passe.
Lorsqu’un sel est introduit dans le processus de hachage, il présente plusieurs avantages cruciaux.
L’un des avantages fondamentaux du salage est la génération de hachages uniques, même pour les utilisateurs ayant des mots de passe identiques. Lorsqu’un sel est combiné avec le mot de passe ou la phrase secrète avant le hachage, cela garantit que le hachage de chaque utilisateur est distinct, même s’ils partagent le même mot de passe. Ce caractère unique contrecarre les attaquants qui tentent d’identifier des mots de passe courants en comparant les valeurs de hachage, car des mots de passe identiques génèrent des hachages différents en raison des sels uniques.
Le salage constitue également un puissant mécanisme de défense contre les attaques impliquant des tables précalculées, telles que tables arc-en-ciel. Ces tables stockent les hachages précalculés des mots de passe courants, permettant aux attaquants de faire rapidement correspondre les hachages aux mots de passe. Cependant, lorsque des sels sont utilisés, chaque mot de passe salé produit un hachage unique, rendant les tables précalculées inefficaces et augmentant considérablement l’effort de calcul requis pour les attaques.
De plus, le salage répond au problème de sécurité lié à la protection des mots de passe qui apparaissent plusieurs fois dans une base de données. Avec l’utilisation d’un sel unique pour chaque instance de mot de passe, même si les utilisateurs partagent le même mot de passe, leurs valeurs hachées seront distinctes. Cela garantit que la compromission d’un mot de passe ne compromet pas la sécurité des autres.
Surtout, le salage n’impose aucune charge aux utilisateurs ; c’est un processus transparent qui se déroule en coulisses.
Le processus de salage comprend généralement les étapes suivantes :
- Un sel aléatoire est généré pour chaque mot de passe
- Le sel est concaténé avec le mot de passe (ou sa forme modifiée après étirement de la clé)
- Les données combinées sont introduites dans une fonction de hachage cryptographique
- La valeur de hachage résultante est stockée dans une base de données avec le sel correspondant
- Il est important de noter que le sel lui-même n’a pas besoin d’être chiffré, car sa connaissance à elle seule n’aide pas les attaquants à compromettre les données hachées.
Le salting est largement utilisé dans la cybersécurité, étendant son application des informations d’identification du système Unix aux protocoles de sécurité Internet. Il améliore la confidentialité et la sécurité des données dans divers scénarios, garantissant que les données hachées restent résistantes aux techniques d’attaque courantes.
Trop déroutant ? Voici un tableau démontrant comment le salage aide au hachage :
|
Nom d’utilisateur |
Valeur du sel | Mot de passe | Clé de hachage (SHA-256) |
| Utilisateur 1 | $1aBcD3fG@ | monSecret123 | FFA1ECA0D8C92D4B834CA8752A4327362E9265F0F537603D598E2E3E2C2EDC3 |
| Utilisateur 2 | %PqR!7z&k# | SecurePass456 | 93532B5123834B35D3F6A1041EDDB72E56E93E80B4A7E7B231FFA4B9C1251A7 |
| Utilisateur 3 | @sT3rTyU1& | mot de passe ! | 4D84E828BCAAB6E7A156429EF7A085618F24FCAEEFED3DFF2EAE42E79978E0A |
Dans cet exemple :
- Chaque utilisateur se voit attribuer une valeur de sel unique
- Le mot de passe de chaque utilisateur est combiné avec leur valeur de sel respective
- Les données combinées (mot de passe + sel) sont ensuite hachées à l’aide de l’algorithme de hachage SHA-256.
- La valeur hachée résultante est stockée dans la base de données à côté de la valeur salt
Ce processus garantit que même si les utilisateurs ont le même mot de passe, leurs hachages seront différents en raison des valeurs de sel uniques, améliorant ainsi la sécurité et empêchant les attaquants d’identifier facilement des mots de passe identiques en comparant les valeurs de hachage.
Le manteau de confidentialité parfait pour les informations sensibles
Le hachage trouve des applications dans divers secteurs et entreprises pour la gestion, la sécurité et l’optimisation des données. Voici quelques applications courantes du hachage dans différents domaines commerciaux :
Cybersécurité et protection des données
- Stockage du mot de passe: Le hachage est utilisé pour stocker en toute sécurité les mots de passe des utilisateurs dans des bases de données. Les mots de passe hachés sont difficiles à rétro-ingénierie, ajoutant une couche de sécurité en cas de violation de données
- Contrôle d’accès: Les hachages peuvent être utilisés dans les systèmes de contrôle d’accès pour vérifier l’authenticité des informations d’identification des utilisateurs, garantissant ainsi que seul le personnel autorisé a accès aux données ou zones sensibles.
- Signatures numériques: Le hachage est fondamental pour les signatures numériques, garantissant l’intégrité et l’authenticité des documents, contrats et transactions numériques
Finance et banque
- Intégrité des données: Le hachage est utilisé pour vérifier l’intégrité des données financières lors des transactions, empêchant ainsi les modifications non autorisées
- Crypto-monnaie: Dans la technologie blockchain, le hachage est utilisé pour sécuriser les transactions et créer des blocs, sur lesquels reposent les crypto-monnaies comme Bitcoin.
Commerce électronique
- Récupération de données: Les tables de hachage sont utilisées pour optimiser la récupération des informations sur les produits, garantissant un accès rapide aux détails du produit basé sur des identifiants uniques
- Authentification d’utilisateur: Le hachage est utilisé pour sécuriser les processus d’authentification des utilisateurs, améliorant ainsi la sécurité des comptes clients
Soins de santé
- Sécurité des données des patients: Le hachage protège les informations sensibles des patients, telles que les dossiers médicaux et les données personnelles, garantissant ainsi la confidentialité et l’intégrité.
- Authentification des médicaments: Le hachage est utilisé pour vérifier l’authenticité des produits pharmaceutiques, se protégeant ainsi contre les médicaments contrefaits
Chaîne d’approvisionnement et logistique
- Gestion de l’inventaire: Le hachage facilite le suivi et la gestion efficaces des stocks en optimisant la récupération des données et en minimisant les temps de recherche
- Détection de sabotage: Les hachages sont utilisés pour détecter les modifications non autorisées ou la falsification des données de la chaîne d’approvisionnement, garantissant ainsi l’authenticité des produits en transit.
Publicité et marketing en ligne
- Ciblage publicitaire: Le hachage est utilisé pour faire correspondre les profils d’utilisateurs avec des publicités pertinentes tout en préservant la confidentialité des utilisateurs grâce à des techniques telles que la correspondance d’e-mails hachés.
- Analyse des données: Le hachage facilite l’agrégation et l’anonymisation des données, permettant aux entreprises d’analyser le comportement des consommateurs sans exposer les identités individuelles
Télécommunications
- Déduplication des données: Le hachage est utilisé pour éliminer les données en double dans les grands ensembles de données, optimisant ainsi le stockage et réduisant les temps de transfert de données.
- Sécurité Internet: Le hachage est appliqué pour sécuriser les protocoles de communication et authentifier les appareils dans les réseaux de télécommunications
Fabrication et contrôle qualité
- Traçabilité des produits: Le hachage est utilisé pour suivre l’historique de production et le contrôle qualité des produits fabriqués, garantissant ainsi la cohérence et la responsabilité.
- Authentification des pièces: Le hachage est utilisé pour vérifier l’authenticité des composants critiques et empêcher l’utilisation de pièces contrefaites.
Propriété juridique et intellectuelle
- Horodatage des documents: Le hachage peut être utilisé pour horodater les documents juridiques, garantissant ainsi l’authenticité et l’intégrité des contrats et des accords.
- Protection de la propriété intellectuelle: Le hachage peut protéger la propriété intellectuelle numérique, telle que le contenu ou les logiciels protégés par le droit d’auteur, contre toute distribution non autorisée.
Éducation et apprentissage en ligne
- Authentification d’utilisateur: Le hachage améliore la sécurité des comptes utilisateurs et l’authentification dans les plateformes d’e-learning
- Vérification du contenu: Les hachages peuvent vérifier l’intégrité du matériel pédagogique, en garantissant qu’ils n’ont pas été altérés ou falsifiés.
Ce ne sont là que quelques exemples de la manière dont le hachage est appliqué dans différents secteurs d’activité pour renforcer la sécurité, optimiser la gestion des données et garantir l’intégrité des informations critiques. Sa polyvalence et son efficacité font du hachage un outil précieux dans un large éventail d’industries.
L’importance du hachage dans la cybersécurité ne peut être surestimée. Il constitue le fondement de la sécurité des données, offrant une protection inflexible contre les accès non autorisés et la falsification. À l’ère du numérique, où la protection des données est primordiale, le hachage constitue une sentinelle silencieuse, garantissant le caractère sacré de nos informations numériques.
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