Cryptographie asymétrique et cryptographie symétrique : quelle est la différence et quand utiliser chacune d'elles ?

Le chiffrement protège tout : des sites web que vous consultez aux messages que vous envoyez, en passant par les signatures numériques qui vérifient votre identité et les cryptomonnaies stockées dans votre portefeuille. Mais tous les systèmes de chiffrement ne fonctionnent pas de la même manière.

À la base de la sécurité moderne, deux approches distinctes assument l'essentiel du travail : la cryptographie symétrique et la cryptographie asymétrique. Il ne s'agit pas d'approches concurrentes, mais bien d'approches complémentaires. Chacune résout des problèmes différents, présente des compromis différents et convient à des cas d'utilisation différents. Choisir la mauvaise approche pour votre application (ou ne pas comprendre comment elles fonctionnent ensemble) peut créer des failles dans votre dispositif de sécurité.

Cet article explique en détail ce qui distingue ces deux approches cryptographiques, compare leurs avantages et leurs inconvénients et fournit des conseils pratiques pour savoir quand utiliser chacune d'entre elles.

La cryptographie symétrique en bref

La cryptographie symétrique utilise une seule clé pour le chiffrement et le déchiffrement. L'expéditeur utilise une clé partagée pour traiter un message (le chiffrer, générer un code d'authentification, etc.), et le destinataire utilise cette même clé pour effectuer l'opération inverse (le déchiffrer, vérifier le code d'authentification, etc.).

Parmi les algorithmes symétriques courants, on peut citer :

• AES (Advanced Encryption Standard) :l'algorithme de chiffrement symétrique le plus répandu à l'heure actuelle, auquel font confiance les gouvernements et les entreprises du monde entier.
• ChaCha20 :un chiffrement par flux à haut débit qui gagne en popularité dans les applications mobiles et Web.
• DES (Data Encryption Standard) et TDES :algorithmes obsolètes désormais considérés comme non sécurisés en raison de la courte longueur de leur clé.
• HMAC :méthode de hachage avec clé qui utilise une fonction de hachage pour garantir l'intégrité et l'authenticité d'un message.

Le principal avantage de la cryptographie symétrique réside dans son efficacité. Comme elle repose sur des opérations mathématiques plus simples et des clés plus courtes, le chiffrement symétrique s'effectue nettement plus rapidement que son homologue asymétrique.

Quel est le principal défi de la cryptographie symétrique ? La distribution des clés. Les deux parties doivent disposer de la même clé secrète avant de pouvoir communiquer en toute sécurité. Si le canal utilisé pour partager cette clé est compromis, c'est tout le système qui s'effondre. Chaque fois que la clé est transmise à une nouvelle partie, le risque d'interception augmente.

Vous souhaitez avoir une vue d'ensemble du fonctionnement de la cryptographie symétrique, de son histoire et de sesfondementstechniques? Découvrez-en davantage sur la cryptographie symétrique dans notre prochain guide dédié à ce sujet.

La cryptographie asymétrique (à clé publique) en bref

La cryptographie asymétrique utilise une paire de clés liée mathématiquement : une clé publique accessible à tous et une clé privée que seul son propriétaire détient. Les données chiffrées à l'aide de la clé publique ne peuvent être déchiffrées qu'à l'aide de la clé privée correspondante.

Parmi les algorithmes asymétriques courants, on peut citer :

• RSA :L'un des premiers algorithmes à clé publique et l'un des plus largement utilisés, fondé sur la difficulté de factoriser de grands nombres premiers. Il permet à deux parties d'établir une clé commune et de signer des messages.
• ECC (cryptographie à courbe elliptique) :famille d'algorithmes offrant un niveau de sécurité équivalent à celui du RSA avec des clés plus courtes (ce qui les rend plus efficaces), et proposant des fonctionnalités similaires à celles du RSA en matière d'établissement de clés et de signature.
• Diffie-Hellman :permet à deux parties d'établir un secret partagé via un canal non sécurisé.
• ML-KEM :algorithme moderne et récemment normalisé qui permet à deux parties d'établir un secret partagé. Il est conçu pour résister aux attaques menées à l'aide de futurs ordinateurs quantiques à grande échelle.

Voici un exemple simple. Alice souhaite envoyer un message privé à Bob. Le message est volumineux, et elle sait qu'il serait préférable d'utiliser une clé symétrique, car celle-ci est plus efficace pour chiffrer de grandes quantités d'informations. Cependant, ils n'ont jamais partagé de clé auparavant. Elle sait que ce problème peut être résolu à l'aide de la cryptographie asymétrique. Elle demande donc à Bob de créer une paire de clés publique/privée. L'échange suivant a lieu entre Bob et Alice :

1. Bob publie sa clé publique, que tout le monde peut consulter librement.
2. Alice génère une nouvelle clé symétrique, chiffre son message à l'aide de celle-ci, puis chiffre cette clé symétrique avec la clé publique de Bob.
3. Alice envoie à Bob à la fois le message chiffré et la clé de chiffrement.
4. Bob utilise sa clé privée pour déchiffrer la clé symétrique envoyée par Alice, puis utilise cette clé symétrique pour déchiffrer le message d'Alice.

Seule la clé privée de Bob permet de récupérer la clé symétrique, et seule cette clé récupérée permet de déchiffrer le message. Tant que Bob garde sa clé privée secrète, personne d’autre ne peut lire ce qu’Alice a envoyé. Notez que la clé publique ne chiffre jamais le message lui-même. Elle protège uniquement la petite clé symétrique qui effectue le travail proprement dit, ce qui explique précisément pourquoi il s’agit d’un « transport de clé » plutôt que d’un simple chiffrement à clé publique.

Au-delà du chiffrement, la cryptographie asymétrique permet également les signatures numériques. Ici, Bob souhaite envoyer un message et veut qu’Alice sache que ce message a bien été envoyé par lui et non par un imposteur. De plus, il veut s’assurer que le message qu’Alice lit comme étant le sien n’a pas été altéré pendant le transfert. Pour ce faire, Bob calcule le hachage du message (qui est une très courte étiquette associée au message), puis signe ce hachage avec sa clé privée pour produire une signature, et envoie le message et la signature ensemble. Toute personne disposant de la clé publique de Bob peut vérifier la signature : elle calcule elle-même le hachage du message reçu et l'utilise avec la clé publique pour vérifier que la signature est valide. Cette vérification prouve plusieurs choses à la fois.

1. Le message provenait bel et bien de Bob, car seule sa clé privée pouvait générer une signature acceptée par sa clé publique.
2. n'a pas été modifié depuis qu'il l'a signé, car toute modification donnerait lieu à un identifiant différent.
3. Comme seul Bob détient cette clé privée, il ne peut pas non plus nier par la suite avoir signé le message, une propriété appelée « non-répudiation ».

Une précision importante : la signature n'est pas un cryptage à l'envers ; les schémas de type « seal » appliquent une opération de signature spécifique au résumé plutôt que de le crypter.

Le principal avantage réside ici dans le fait qu'aucun secret à long terme ne doit jamais être partagé entre les parties.

Pour approfondir vos connaissances sur la cryptographie à clé publique, notamment ses fondements mathématiques et ses applications concrètes, découvrez-en davantage sur la cryptographie asymétrique dans notre prochain guide consacré à ce sujet.

Principales différences : cryptographie symétrique et cryptographie asymétrique

Bien que ces deux approches permettent de chiffrer les données, elles diffèrent fondamentalement par leur mode de gestion des clés, leurs performances et leurs capacités.

Nombre de touches

La cryptographie symétrique utilise une seule clé partagée pour le chiffrement et le déchiffrement. La cryptographie asymétrique utilise une paire de clés : une clé publique (pour le chiffrement, la signature, etc.) et une clé privée (pour le déchiffrement, la vérification de la signature, etc.).

Vitesse et performances

La cryptographie symétrique présente un avantage considérable en termes de vitesse. La longueur réduite des clés et la simplicité des opérations mathématiques permettent un chiffrement et un déchiffrement plus rapides. La cryptographie asymétrique entraîne une surcharge de performances mesurable, notamment des vitesses de traitement plus lentes, une consommation plus importante de mémoire et de bande passante, ainsi qu'une consommation accrue de la batterie sur les appareils mobiles.

Modèle de sécurité

La cryptographie symétrique comporte un risque inhérent lié à la distribution des clés. La clé partagée doit être transmise à chaque partie devant y avoir accès, et chaque transmission présente un risque d'interception. La cryptographie asymétrique élimine ce risque lors de la transmission des clés symétriques, car la clé privée utilisée pour déchiffrer la clé ne quitte jamais la possession de son propriétaire.

Complexité de la gestion des clés

La distribution sécurisée de clés symétriques devient exponentiellement plus difficile à mesure que le nombre de parties communicantes augmente. La cryptographie asymétrique transfère cette complexité vers l'infrastructure à clé publique (PKI), au sein de laquelle des autorités de certification de confiance vérifient la correspondance entre les clés publiques et les identités. Comprendre comment la cryptographie protège les données à un niveau fondamental permet de mieux saisir pourquoi la gestion des clés revêt une telle importance.

Fonctionnalités

La cryptographie symétrique permet le chiffrement et peut assurer l'authentification grâce à des codes d'authentification de message (MAC). La cryptographie asymétrique offre un éventail plus large de fonctionnalités : chiffrement, établissement de clés, signatures numériques, vérification d'identité, authentification, etc.

Tableau comparatif

 
Quand utiliser le chiffrement symétrique ?

Le chiffrement symétrique est le choix qui s'impose lorsque la vitesse et l'efficacité sont des critères déterminants, et lorsqu'une clé sécurisée a déjà été établie entre les parties qui communiquent.

Données au repos.
Lors du chiffrement des données stockées sur des appareils, dans des bases de données ou sur des systèmes de sauvegarde, le chiffrement symétrique offre une protection solide sans l'impact sur les performances inhérent aux approches asymétriques. La clé reste entre les mains du propriétaire des données (au sein d'un système de stockage ou dans un autre emplacement sécurisé), ce qui réduit au minimum les risques liés à sa diffusion.

Sessions de communication.
Une fois qu'une session sécurisée a été établie (généralement à l'aide de la cryptographie asymétrique pour la phase d'établissement initiale), le chiffrement symétrique prend le relais pendant toute la durée de la session. C'est ainsi que fonctionne toute TLS une fois l'échange de clés initial terminé.

Chiffrement de données en masse.
Tout scénario impliquant de grands volumes de données nécessitant un chiffrement et un déchiffrement rapides, comme la diffusion de contenu multimédia en continu, les transferts de fichiers ou le chiffrement de bases de données, tire parti de la rapidité offerte par la cryptographie symétrique.

Il est important de noter que le chiffrement symétrique offre toujours un niveau de sécurité élevé. Le compromis réside dans la complexité de la distribution des clés, et non dans la force du chiffrement elle-même. L'AES-256, par exemple, reste pratiquement indéchiffrable avec la puissance de calcul actuelle (et celle des ordinateurs quantiques prévisibles).

Quand utiliser le chiffrement asymétrique ?

Le chiffrement asymétrique est le choix qui s'impose lorsque la vérification d'identité et l'échange sécurisé de clés priment sur la vitesse pure.

Configuration de communications sécurisées.
Établir une relation de confiance entre des parties qui n'ont jamais communiqué auparavant. La cryptographie asymétrique permet à deux inconnus de négocier un canal sécurisé sans avoir besoin d'un secret préexistant.

Signatures numériques.
Vérification de l'identité du signataire lors de la signature de documents, de la signature de code et de l'authentification des e-mails. Le signataire utilise sa clé privée, et n'importe qui peut vérifier l'authenticité de la signature à l'aide de la clé publique correspondante.

Infrastructure à clé publique (PKI).
Gestion des clés cryptographiques par le biais de l'émission et de la gestion du cycle de vie des certificats numériques. PKI aux organisations d'établir une relation de confiance entre les parties à grande échelle, sans avoir recours à des secrets pré-partagés.

Blockchain et cryptomonnaies.
Valider les transactions et prouver la propriété. Chaque portefeuille de cryptomonnaies utilise des paires de clés asymétriques pour signer les transactions et vérifier la propriété dans le registre.

Messagerie ponctuelle via un canal non sécurisé.
Utilisez le chiffrement à clé publique pour envoyer un message de manière confidentielle dans un seul sens, lorsque toute interaction est impossible. Le message lui-même peut être une clé permettant de déchiffrer un message plus volumineux chiffré de manière symétrique.

Ensemble, c'est mieux : comment la cryptographie symétrique et asymétrique fonctionnent en tandem

Dans la pratique, la plupart des systèmes de sécurité modernes ne font pas de choix entre la cryptographie symétrique et la cryptographie asymétrique. Ils combinent les deux afin de tirer parti des atouts de chaque approche.

Le principe fonctionne ainsi : la cryptographie asymétrique gère l'échange initial de clés (lorsqu'il est difficile d'établir une relation de confiance), tandis que la cryptographie symétrique se charge du chiffrement des données en masse (lorsque la rapidité est primordiale).

SSL navigation sur le Web).
Chaque fois que vous vous connectez à un site Web via HTTPS, la cryptographie asymétrique établit une clé de session symétrique à usage unique. Cette clé de session permet ensuite de chiffrer et de déchiffrer toutes les données échangées entre votre navigateur et le serveur pendant toute la durée de la session. C'est pourquoi la connexion initiale prend un peu plus de temps que les transferts de données suivants.

Applications de messagerie sécurisées.
La cryptographie asymétrique permet de vérifier l'identité des participants au début d'une conversation et d'établir les clés de chiffrement symétriques. La cryptographie symétrique chiffre ensuite les messages échangés, pour plus de rapidité et d'efficacité.

Cette approche combinée est aujourd'hui la norme dans les environnements d'entreprise. Elle offre à la fois les garanties d'établissement de confiance propres à l'échange de clés asymétriques et les performances du chiffrement symétrique des données, en les combinant au sein d'un système capable de gérer les clés et leur administration à grande échelle.

L'impact de l'informatique quantique sur la cryptographie symétrique et asymétrique

L'informatique quantique ne menace pas de la même manière la cryptographie symétrique et la cryptographie asymétrique. Son impact diffère considérablement selon les deux approches.

C'est la cryptographie asymétrique qui estla plusmenacée.
Les ordinateurs quantiques utilisant l'algorithme de Shor pourraient remettre en cause les fondements mathématiques sur lesquels reposent les algorithmes RSA, ECC et Diffie-Hellman. Les problèmes de factorisation et de logarithme discret qui garantissent la sécurité de ces algorithmes deviendraient alors insignifiants pour un ordinateur quantique suffisamment puissant. Il n’existe pas de calendrier précis ni fiable quant à la date à laquelle cela se produira, mais les experts estiment que les capacités de l’informatique quantique pourraient compromettre les algorithmes asymétriques traditionnels d’ici cinq à quinze ans. Des algorithmes asymétriques résistants à l’informatique quantique, tels que ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA, etc., ont été développés et le processus de migration vers ces algorithmes est en cours.

La cryptographie symétrique est plus résistante.
L'algorithme de Grover affecte le chiffrement symétrique en réduisant de moitié au maximum la résistance de la clé, mais cela reste gérable. L'augmentation de la taille des clés (par exemple, en passant de l'AES-128 à l'AES-256) devrait permettre de maintenir la sécurité face aux menaces quantiques. Aucun algorithme quantique efficace capable de résoudre les problèmes mathématiques sous-jacents à la cryptographie symétrique n'a encore été développé.

« Collecter maintenant, décrypter plus tard » : voilà ce qui rend ce problème urgent.
Aujourd’hui déjà, des acteurs malveillants capturent des données chiffrées dans l’intention de les décrypter dès que les capacités quantiques seront disponibles. Pour toutes les données protégées par des clés asymétriques qui doivent rester confidentielles pendant des années, voire des décennies, la menace quantique n’est pas une préoccupation future. C’est une préoccupation actuelle. Pour en savoir plus sur cette menace, consultez notreanalyse approfondie sur le sujet.

La cryptographie post-quantique est la solution aux algorithmes asymétriques vulnérables. De nouveaux algorithmes sont en cours de normalisation afin de remplacer les algorithmes RSA, ECC et Diffie-Hellman par des alternatives résistantes à l'informatique quantique. Les organisations qui intègrent dès aujourd'huila « crypto-agilité »dans leur infrastructure seront en mesure d'opérer une transition en douceur le moment venu.

Comment Keyfactor vous aider

La gestion de la cryptographie symétrique et asymétrique à l'échelle d'une entreprise nécessite une bonne visibilité, une automatisation et la souplesse nécessaire pour s'adapter à l'évolution des menaces.

Inventaire et recensement des éléments cryptographiques.
Keyfactor les organisationsKeyfactor recenser tous les éléments cryptographiques présents dans leur infrastructure, qu’il s’agisse d’implémentations symétriques ou asymétriques. On ne peut pas protéger ce que l’on ne voit pas. Savoir précisément quels algorithmes sont utilisés et où se situent les risques constitue une première étape essentielle. Découvrez les fonctionnalités Keyfactoren matière d’inventaire et de recensement des éléments cryptographiques.

PKI gestion du cycle de vie des certificats.
En matière de cryptographie asymétrique, Keyfactor PKI etautomatise la gestion du cycle de vie des certificatsà grande échelle. De l'émission au renouvellement en passant par la révocation, l'automatisation élimine les processus manuels susceptibles d'entraîner des interruptions de service et des failles de sécurité.

Crypto-agilité et préparation à l'ère quantique.
Keyfactor aux organisations de passer d'algorithmes vulnérables à des alternatives résistantes à l'attaque quantique sans perturber leurs opérations. Développer dès aujourd'hui une crypto-agilité signifie pouvoir changer d'algorithmes au fur et à mesure que les normes évoluent, plutôt que de se retrouver pris au dépourvu lorsque la course à l'ère quantique s'accélérera. Découvrez commentatteindre la crypto-agilitéavec Keyfactor.

Bouncy Castle .
Keyfactor les bibliothèques open-source que les développeurs utilisent pour implémenter des algorithmes symétriques et asymétriques. Bouncy Castle fournit des implémentations fiables et testées en Java et en C#, offrant ainsi aux équipes de développement une base cryptographique solide.

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Vous avez des questions sur la cryptographie ? Nous avons les réponses.

Q : Quelle est la principale différence entre la cryptographie symétrique et la cryptographie asymétrique ?
La cryptographie symétriqueutilise une seule clé partagée pour le chiffrement et le déchiffrement, tandis que la cryptographie asymétriqueutilise une paire de clés : une clé publique pour le chiffrement et une clé privée pour le déchiffrement. La cryptographie asymétrique offre davantage de sécurité pour la distribution des clés, mais la cryptographie symétrique est nettement plus rapide pour le chiffrement de grandes quantités de données.

Q : Quel est le plus sûr, le chiffrement symétrique ou asymétrique ?
Le chiffrement asymétrique offre une sécurité renforcée pour l'échange de clés, car la clé privée n'a jamais besoin d'être partagée. Le chiffrement symétrique comporte un risque lors de la distribution des clés, puisque la même clé doit être transmise à toutes les parties. Cependant, les deux offrent une protection solide lorsqu'ils sont mis en œuvre correctement, et la plupart des systèmes combinent les deux pour une sécurité optimale.

Q : Pourquoi le chiffrement symétrique est-il plus rapide que le chiffrement asymétrique ?
Le chiffrement symétrique utilise des clés plus courtes et des opérations mathématiques plus simples que le chiffrement asymétrique. Effectuer le chiffrement et le déchiffrement à l'aide d'une seule clé partagée est moins exigeant sur le plan informatique que d'utiliser une paire de clés publique/privée, ce qui se traduit par des vitesses de traitement plus élevées et une consommation de ressources moindre.

Q : Peut-on utiliser conjointement la cryptographie symétrique et asymétrique ?
Oui, et c'est d'ailleurs l'approche la plus courante dans la pratique.SSL , par exemple, utilisent la cryptographie asymétrique pour établir en toute sécurité une clé de session symétrique temporaire, qui sert ensuite à chiffrer le transfert de données proprement dit. Ce modèle combiné offre à la fois la garantie de confiance procurée par l'échange de clés asymétriques et la rapidité du chiffrement symétrique des données.

Q : Quels sont les algorithmes courants utilisés en cryptographie symétrique et asymétrique ?
Parmi les algorithmes symétriques courants, on trouve l'AES (la norme la plus répandue à l'heure actuelle), ChaCha20 et le DES, désormais obsolète. Les algorithmes asymétriques courants comprennent le RSA, l'ECC (cryptographie à courbe elliptique) et Diffie-Hellman. L'AES domine les implémentations symétriques, tandis que le RSA et l'ECC sont les normes asymétriques les plus répandues.

Q : En quoi l’informatique quantique affecte-t-elle différemment la cryptographie symétrique et la cryptographie asymétrique ?
Les ordinateurs quantiques représentent une menace bien plus importante pour la cryptographie asymétrique classique, car l’algorithme de Shor permet de résoudre les problèmes mathématiques (factorisation, logarithmes discrets) sur lesquels reposent les algorithmes RSA et ECC. La cryptographie symétrique est plus résistante ; l’algorithme de Grover réduit certes sa sécurité effective, mais le fait de doubler la taille des clés (par exemple, en passant à l’AES-256) devrait permettre de maintenir la protection. Il existe toutefois des algorithmes asymétriques résistants aux attaques quantiques.

Q : Comment les entreprises doivent-elles préparer leur infrastructure cryptographique pour l'avenir ?
Les entreprises doivent commencer par acquérir une visibilité complète sur l'ensemble de leurs ressources cryptographiques au sein de leur infrastructure. À partir de là, elles doivent développer leur « crypto-agilité » : c'est-à-dire la capacité à changer d'algorithmes sans perturber leurs opérations. Cela leur permettra de passer aux normes de cryptographie post-quantique tout en répondant à des besoins à court terme, tels que la gestion du cycle de vie des certificats et la conformité.

Q : En quoi consiste la menace dite « récolter maintenant, décrypter plus tard » ?
Ce terme désigne le fait que des attaquants s’emparent aujourd’hui de données chiffrées dans l’intention de les décrypter à l’avenir, lorsque les ordinateurs quantiques seront suffisamment puissants pour venir à bout des algorithmes asymétriques actuels. Cela signifie que les données sensibles devant rester confidentielles pendant une longue période et dont la sécurité repose sur la cryptographie asymétrique sont déjà exposées à un risque, même si les ordinateurs quantiques capables de briser ce chiffrement n’existent pas encore.