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Chiffrement AES

#Chiffrement AES (Advanced Encryption Standard)

L'AES (Advanced Encryption Standard) est un algorithme de chiffrement symétrique adopté par le gouvernement américain en 2001. Il a remplacé le DES (Data Encryption Standard) et est devenu le standard de chiffrement mondial pour les données sensibles.

#Principe

L'AES est un chiffrement par blocs qui traite les données par blocs de 128 bits. Il supporte des clés de 128, 192 ou 256 bits, correspondant respectivement à AES-128, AES-192 et AES-256.

#Animation interactive

Voici une animation qui illustre le fonctionnement de l'algorithme AES :

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#Structure de l'AES

#Organisation des données

  • Taille de bloc : 128 bits (16 octets)
  • État : Organisé en matrice 4×4 d'octets
  • Clé : 128, 192 ou 256 bits

#Rounds

L'AES effectue plusieurs rounds de transformation :

  • AES-128 : 10 rounds
  • AES-192 : 12 rounds
  • AES-256 : 14 rounds

Chaque round applique 4 transformations :

  1. SubBytes : Substitution non linéaire
  2. ShiftRows : Permutation des lignes
  3. MixColumns : Mélange des colonnes (sauf dernier round)
  4. AddRoundKey : XOR avec la clé de round

#Implémentation en Python

pythonpython
1import numpy as np2 3# Fonction pour créer la matrice S-box (simplifiée)4def create_sbox():5    \"\"\"Créer une S-box simplifiée pour l'exemple\"\"\"6    # Dans une implémentation réelle, ceci serait une table prédéfinie7    sbox = {}8    for i in range(256):9        # Simplification : inversion dans GF(2^8) + transformation affine10        sbox[i] = i ^ 0x63  # Transformation affine simplifiée11    return sbox12 13# Fonction pour SubBytes14def sub_bytes(state, sbox):

#Génération des clés de round

L'AES utilise un processus appelé "Key Schedule" pour générer les clés de chaque round à partir de la clé principale.

pythonpython
1def key_expansion(key):2    \"\"\"Génération des clés de round (simplifiée)\"\"\"3    # Dans une implémentation réelle, ceci serait plus complexe4    round_keys = []5    6    # La clé initiale est la première clé de round7    round_keys.append(key)8    9    # Générer les clés suivantes (simplifié)10    for i in range(10):  # Pour AES-12811        # Dans l'AES réel, on utilise la clé précédente + une constante de ronde12        # et des transformations comme SubWord et RotWord13        new_key = [[(key[r][c] + i + 1) % 256 for c in range(4)] for r in range(4)]14        round_keys.append(new_key)

#Exercice : Implémentation du déchiffrement AES

Implémentez le déchiffrement AES en inversant les opérations de chiffrement.

#Instructions

  1. Inversez l'ordre des opérations
  2. Utilisez les transformations inverses
  3. Appliquez les clés de round dans l'ordre inverse

#Exemple de code

pythonpython
1# Fonction pour InvShiftRows2def inv_shift_rows(state):3    \"\"\"Appliquer InvShiftRows à l'état\"\"\"4    # Décaler la ligne 1 d'un cran vers la droite5    state[1] = state[1][-1:] + state[1][:-1]6    7    # Décaler la ligne 2 de deux crans8    state[2] = state[2][-2:] + state[2][:-2]9    10    # Décaler la ligne 3 de trois crans11    state[3] = state[3][-3:] + state[3][:-3]12    13    return state14

#Applications

  1. Sécurité des communications : HTTPS, SSH, VPN
  2. Stockage sécurisé : Disques chiffrés, bases de données
  3. Applications mobiles : Chiffrement des données locales
  4. Systèmes d'exploitation : Chiffrement de fichiers
  5. Cartes à puce : Sécurité des transactions
  6. Cloud computing : Protection des données dans le cloud

#Sécurité

L'AES est considéré comme sécurisé contre toutes les attaques pratiques connues :

  • Cryptanalyse différentielle : Résistante grâce à sa structure
  • Cryptanalyse linéaire : Résistante grâce aux S-boxes
  • Attaques par force brute : Impraticable pour AES-128 et plus

#Modes de chiffrement

L'AES peut être utilisé avec différents modes :

  1. ECB (Electronic Codebook) : Chaque bloc chiffré indépendamment
  2. CBC (Cipher Block Chaining) : Chaque bloc XORé avec le précédent
  3. CTR (Counter) : Chiffrement comme un chiffre de flux
  4. GCM (Galois/Counter Mode) : Authentification intégrée

L'AES est un algorithme solide et éprouvé qui protège des milliards de transactions numériques chaque jour."