PKI post-quantique : guide pratique de préparation à l'intention des équipes de sécurité des entreprises

L'horloge quantique tourne

L'informatique quantique n'est plus une simple curiosité théorique. C'est une réalité qui se profile à l'horizon et qui va bouleverser en profondeur la manière dont les organisations protègent leurs données les plus sensibles, ainsi que l'infrastructure à clé publique (PKI) qui sous-tend cette protection.

Selon les estimations, l’arrivée d’ordinateurs quantiques capables de menacer la cryptographie actuelle est prévue vers 2030 ou peu après. Ce délai peut sembler lointain, mais la menace est déjà bien réelle. Des acteurs malveillants collectent dès aujourd’hui des données chiffrées dans l’espoir de les déchiffrer une fois que les capacités quantiques auront atteint leur maturité. Cette stratégie consistant à « collecter aujourd’hui, déchiffrer plus tard » signifie que les données protégées par les algorithmes actuels pourraient être exposées rétroactivement, et la majorité des organisations considèrent déjà cela comme leur principale préoccupation en matière de menaces quantiques, selon les conclusions récentesdu rapport « Thales Data Threat Report».

L'arrivée prochaine des ordinateurs quantiques signifie que la plupart des algorithmes sur lesquels nous nous appuyons actuellement pour PKI ne seront plus sûrs. La question n’est pas de savoir si votre organisation doit se préparer. La question est de savoir si vous vous préparez assez rapidement.

Ce guide propose un cadre pratique en cinq étapes destiné aux équipes de sécurité d'entreprise qui doivent passer de la sensibilisation à l'action. Que vous soyez un RSSI chargé d'élaborer une feuille de route stratégique, un PKI planifiant des changements d'infrastructure ou un responsable de la sécurité informatique évaluant l'état de préparation des fournisseurs, ces étapes vous aideront à tracer une voie claire vers la résilience quantique.

Pourquoi l'informatique quantique menace votre infrastructure PKI

Pour saisir l'urgence de la situation, il est utile de comprendre ce que l'informatique quantique change à un niveau fondamental.

PKI actuelles PKI sur des algorithmes cryptographiques asymétriques, principalement le RSA et la cryptographie à courbe elliptique (ECC), pour établir la confiance, authentifier les identités et protéger les données en transit. La sécurité de ces algorithmes repose sur des problèmes mathématiques que les ordinateurs classiques ne peuvent pas résoudre dans un délai raisonnable.

L'informatique quantique bouleverse cette équation. Une fois qu'ils auront atteint un niveau de maturité suffisant, les ordinateurs quantiques seront en mesure de rendre la cryptographie traditionnelle extrêmement vulnérable. En particulier, l'algorithme de Shor permet de factoriser de grands nombres et de résoudre le problème du logarithme discret de manière exponentiellement plus rapide que n'importe quel ordinateur classique, remettant ainsi en cause les fondements mathématiques sur lesquels reposent les schémas classiques tels que RSA, ECDH, ECDSA, etc.

Ce défi est aggravé par les délais de réaction. Une fois que l’informatique quantique aura atteint ce stade de maturité, le délai dont disposera une organisation pour réagir sera relativement court. La planification doit donc déjà être en cours. Les organisations qui attendront l’arrivée des ordinateurs quantiques avant d’agir se retrouveront contraintes, sous la pression, de remanier en urgence une infrastructure cryptographique profondément ancrée, un scénario qui augmente considérablement le risque d’erreurs graves, de pannes perturbatrices et d’incidents de sécurité dévastateurs.

Du point de vue des risques, l'informatique quantique change radicalement la donne. Tout appareil utilisant un système de cryptographie, quel qu'il soit, devient une cible, et si cette cryptographie n'est pas résistante à l'informatique quantique, cet appareil est désormais vulnérable. Les infrastructures que les organisations mettent en place aujourd'hui devront fonctionner pendant au moins cinq ans, ce qui signifie que les choix de conception effectués aujourd'hui détermineront si ces systèmes pourront résister à la transition vers l'informatique quantique.

Ce que le NIST a normalisé (et ce que cela implique pour votre PKI)

La voie à suivre n'est pas incertaine. Le NIST a mené l'effort mondial visant à normaliser les algorithmes cryptographiques post-quantiques, dans le but de mettre au point des systèmes sécurisés face aux attaquants tant quantiques que classiques, tout en restant interopérables avec les protocoles et les infrastructures existants. Les organisations disposent ainsi d'un ensemble d'algorithmes validés qu'elles peuvent adopter progressivement, sans avoir à parier sur l'approche qui s'imposera à terme.

Ces travaux ont abouti à la définition de normes définitives couvrant les deux volets de PKI : l'échange de clés et les signatures numériques. La norme ML-KEM (FIPS 203) traite de l'encapsulation des clés. ML-DSA (FIPS 204) et SLH-DSA (FIPS 205) proposent deux approches structurellement différentes de la signature post-quantique, respectivement basées sur les treillis et sur les fonctions de hachage, offrant ainsi aux organisations une solution de repli si les progrès en cryptanalyse venaient à ébranler la confiance dans l’une de ces familles d’hypothèses. Le fait de disposer de deux normes de signature indépendantes, fondées sur des problèmes complexes différents, constitue une mesure de protection que le NIST a intégrée au processus lui-même. D’autres normes sont en cours d’élaboration afin d’offrir davantage de diversité aux responsables de la sécurité.

Pour PKI privés, il s’agit d’un ensemble concret d’obligations techniques couvrant l’ensemble du cycle de vie des certificats, et non d’une étape abstraite. Les autorités de certification doivent prendre en charge les nouveaux types d’algorithmes de bout en bout : génération de clés, signature de certificats et validation de la chaîne de certificats. Les profils de certificats doivent s’adapter à des tailles de clés et de signatures plus importantes que celles jamais requises par les algorithmes RSA ou ECDSA, ce qui aura des répercussions sur la charge TLS , le stockage des certificats et la prise en charge des appareils aux ressources limitées. Les outils d’émission, de validation et de révocation à tous les niveaux de la pile, y compris les HSM, software d’autorité de certification et les bibliothèques clientes, doivent tous prendre en charge la PQC avant que tout cela ne puisse être utilisé en production.

Tout cela ne se fait pas non plus de manière isolée. La disponibilité des algorithmes est une condition nécessaire mais non suffisante. Elle doit s’accompagner de directives réglementaires imposant des calendriers de migration, d’une prise en charge au niveau des protocoles ( TLS, X.509 et protocoles d’inscription), ainsi que de la préparation des fournisseurs au sein de l’écosystème des autorités de certification (CA) et des modules de sécurité matériels (HSM). Les organisations qui attendent que tous ces éléments s’alignent simultanément devront effectuer leur migration sous la pression des délais. Celles qui considèrent dès maintenant la « crypto-agilité » comme un travail d’infrastructure, en recensant les emplacements actuels des algorithmes RSA et ECC et en se dotant de la capacité de changer d’algorithme sans avoir à repenser leur architecture, disposeront de plusieurs options lorsque les obligations se renforceront. Il s’agit du même type de migration que celui que le secteur a connu lors du passage de SHA-1 à SHA-2, mais avec un délai plus long et des enjeux plus importants.

Étape 1 : Établissez votre inventaire cryptographique

La première étape concrète pour se préparer à l'ère quantique consiste à comprendre ce dont vous disposez. Vous ne pouvez pas planifier une migration si vous ne savez pas ce qui doit être migré.

Pour faire preuve d'agilité cryptographique, il faut tout d'abord disposer d'un inventaire complet des clés, des certificats et des algorithmes utilisés au sein de votre organisation. Cela implique d'identifier chaque certificat, chaque clé et chaque algorithme déployé dans votre environnement, y compris ceux émis par des autorités de certification internes, des autorités de certification publiques et des émetteurs basés dans le cloud.

Le défi réside dans le fait que la plupart des organisations ont bien moins de visibilité sur leur environnement cryptographique qu’elles ne le pensent. Différentes équipes mettent en place leurs propres autorités de certification. Les certificats sont déployés dans des environnements cloud, sur des serveurs sur site, sur IoT et dans des charges de travail conteneurisées, sans suivi centralisé. Il en résulte ce que le secteur appelle la « prolifération des autorités de certification » (CA sprawl) : un environnement cryptographique fragmenté dans lequel les organisations peinent à savoir combien de certificats numériques elles possèdent, où ils se trouvent, qui les a émis ou quand ils expirent.

On ne peut pas surveiller ce qu’on ne voit pas. L’inventaire est l’étape la plus cruciale pour éviter les interruptions imprévues et élaborer un plan de migration quantique viable. Les entreprises doivent déployer des outils d’inventaire sur l’ensemble de leurs réseaux segmentés et de leurs environnements cloud, notammentTLS , une synchronisation en temps réel avec les autorités de certification (CA) et un inventaire approfondi des magasins de clés et de certificats qui ne seraient pas détectés par une simple analyse du réseau.

Mesures à prendre :

• Déployer la découverte automatiséedans tous les environnements (sur site, dans le cloud, hybrides)
• Répertorier chaque certificaten fonction de l'autorité de certification émettrice, du type d'algorithme, de la longueur de la clé et de la date d'expiration
• Identifier les certificatsprotégeant des données à longue durée de vie ou des infrastructures critiques (ceux-ci constituent la priorité absolue pour la migration vers la cryptographie post-quanta)
• Mettre en place un suivi continuafin que l'inventaire reste à jour à mesure que de nouveaux certificats sont délivrés

Étape 2 : Assurez-vous de disposer d'une agilité cryptographique avant d'en avoir besoin

L'agilité cryptographique (également appelée simplement « crypto-agilité ») désigne la capacité d'une organisation à changer d'algorithmes cryptographiques sans avoir à refondre son infrastructure. Il ne s'agit pas seulement d'une stratégie de préparation à l'ère quantique. C'est une nécessité opérationnelle qui porte déjà ses fruits aujourd'hui.

L'agilité cryptographique repose sur trois piliers fondamentaux :

1. Un inventaire cryptographique complet(abordé à l'étape 1) : vous devez savoir quels algorithmes sont utilisés avant de pouvoir les modifier.
2. Automatisation et compartimentation :la capacité à gérer les modifications cryptographiques à grande échelle avec un minimum d'effets secondaires. Les processus manuels de gestion des certificats, les tableurs, les rappels de calendrier et les scripts développés en interne ne peuvent tout simplement pas suivre le rythme du volume et de la vitesse des opérations modernes liées aux certificats.
3. Des durées de validité des certificats plus courtes :ces durées plus courtes obligent les organisations à mettre en place l'automatisation et les processus qui rendent l'agilité possible. Lorsque les certificats doivent être renouvelés fréquemment, les approches manuelles s'avèrent rapidement inefficaces, rendant l'automatisation indispensable plutôt que facultative.

Cette capacité reste précieuse même si l'informatique quantique ne venait jamais à constituer une menace concrète. L'obsolescence des algorithmes, les évolutions en matière de conformité, les compromissions d'autorités de certification et les changements de fournisseurs exigent tous la même capacité sous-jacente à renouveler les actifs cryptographiques de manière rapide et fiable. Les organisations qui développent dès aujourd’hui leur agilité cryptographique seront en mesure d’aborder la transition quantique comme un simple renouvellement d’algorithmes, plutôt que comme une refonte complète de leur infrastructure.

L'essentiel est de permettre à votre organisation d'identifier et de remédier rapidement aux menaces liées aux certificats, qu'il s'agisse d'un seul certificat ou de plusieurs milliers. Recherchez des solutions permettant la révocation en masse et une transition en douceur vers une nouvelle autorité de certification, sans processus manuels complexes.

Étape 3 : Tester les algorithmes post-quantiques dans votre environnement

Certaines normes du NIST ayant déjà été finalisées, les organisations peuvent dès à présent commencer à tester les implémentations d'algorithmes de cryptographie post-quantique (PQC), avant même leur déploiement complet en production.

Il est recommandé aux organisations de tester les nouveaux algorithmes dès que les implémentations candidates finales seront disponibles. Même s'il peut y avoir certaines différences entre les premières implémentations et les versions destinées à une utilisation en production, les caractéristiques des algorithmes, notamment leur impact sur les performances, la taille des clés et celle des signatures, ne devraient pas changer de manière significative.

Les tests sont essentiels, car les algorithmes de cryptographie post-quantique (PQC) se comportent différemment de leurs équivalents classiques. La taille des clés est nettement plus importante. La taille des signatures varie selon les algorithmes. Les performances diffèrent hardware à l'autre. Les organisations doivent comprendre comment ces différences affectent leurs environnements spécifiques avant de s'engager dans un déploiement en production.

Le gouvernement américain a déjà indiqué qu'il attendrait des fournisseurs qu'ils adoptent ces algorithmes dès que les normes seront disponibles, et d'autres gouvernements et organisations devraient suivre le mouvement. Se préparer dès maintenant est le seul moyen d'éviter des surprises désagréables par la suite.

Par où commencer les tests :

• Keyfactor PQC Lab:Le PQC Lab fournit une instance EJBCA entièrement configurée, avec des autorités de certification PQC, des profils et des protocoles d’inscription prêts à l’emploi. L’environnement est accessible gratuitement pendant 30 jours, sans frais de licence ni de frais d’infrastructure. Les équipes peuvent tester l’émission de certificats PQC via plusieurs protocoles, notamment REST API, ACME et EST, en utilisant des algorithmes PQC approuvés par le NIST.
• Bouncy Castle :des implémentations PQC prêtes à l'emploi sont disponibles dans les éditionsJavaetC# .NET, prenant en charge les algorithmes ML-KEM, ML-DSA et SLH-DSA.

Principaux aspects à évaluer lors des tests :

• Compatibilité des processus de délivrance des certificats et d'inscription
• Impact de la taille des clés et des signatures sur le stockage et la bande passante
• Tests de performance sur l'ensemble de votre hardware
• Interopérabilité avec les applications et protocoles existants

Étape 4 : Planifier la hiérarchie CA de votre PQC

Une fois que vous aurez testé les algorithmes PQC et vérifié qu’ils fonctionnent dans votre environnement, l’étape suivante consistera à planifier l’architecture de votre autorité de certification (CA) pour l’ère post-quantique.

L'approche recommandée pour la plupart des organisations consiste à créer une hiérarchie d'autorités de certification PQC distincte, à l'instar de la manière dont la plupart des entreprises gèrent déjà des hiérarchies distinctes pour le RSA et la cryptographie à courbe elliptique (ECC). Cette approche parallèle permet aux organisations de mettre en place des autorités de certification compatibles PQC parallèlement à leur infrastructure existante, sans perturber leurs opérations courantes.

Les certificats hybrides (qui combinent des algorithmes classiques et post-quantiques au sein d'un même certificat) constituent une alternative, mais ils ne sont pas indispensables dans la plupart des cas d'utilisation. Une hiérarchie parallèle permet une séparation plus claire, une gestion plus simple et une migration plus aisée.

Éléments à prendre en compte lors de la planification :

• Calendrier :Commencez dès maintenant à concevoir votre hiérarchie PQC CA, même si le déploiement complet en production n'est prévu que dans plusieurs mois, voire plusieurs années. La phase de conception prend du temps, et une planification précoce permet d'éviter de devoir prendre des décisions précipitées par la suite.
• Structure :Reproduisez la structure organisationnelle de vos hiérarchies RSA/ECC existantes. Utilisez des autorités de certification racines et émettrices dédiées pour les algorithmes PQC.
• Préparation du fournisseur :assurez-vous que votre PKI prend en charge les algorithmes normalisés par le NIST afin de pouvoir commencer dès maintenant les tests dans votre environnement de laboratoire et de disposer d'une feuille de route claire pour la préparation à l'ère quantique lorsque vous serez prêt pour une mise en production.
• Choix de l'algorithme :ML-DSA (FIPS 204) est le principal candidat pour la signature de certificats. SLH-DSA (FIPS 205) offre une alternative basée sur le hachage pour les environnements où l'on privilégie les signatures offrant des garanties de sécurité accrues.

Étape 5 : Automatiser la gestion du cycle de vie des certificats à grande échelle

Le passage au PQC nécessitera une réémission et une rotation à grande échelle des certificats dans l'ensemble de votre environnement. Sans gestion automatisée du cycle de vie des certificats, ce processus est irréalisable pour la plupart des organisations.

Au sein des entreprises, l'accent est désormais mis sur la gestion entièrement automatisée des certificats, ce qui permet d'éliminer l'intervention humaine, tant pour pallier la pénurie de compétences (de nombreuses organisations ne disposent pas d'effectifs suffisants dédiés à PKI) que pour éviter les erreurs humaines liées aux erreurs de configuration, qui restent l'une des principales causes de violations de sécurité.

Pour que l'automatisation soit efficace en vue de la préparation à l'ère quantique, il faut :

• Visibilité centralisée :une console unique offrant une vue d'ensemble de toutes les autorités de certification (CA), qu'elles soient publiques, privées ou hébergées dans le cloud. On ne peut pas automatiser ce qu'on ne voit pas.
• Renouvellement et déploiement automatisés :la capacité à renouveler, déployer et installer automatiquement des certificats à grande échelle, éliminant ainsi les processus manuels qui génèrent des goulots d'étranglement lors des transitions à grande échelle.
• Capacité à effectuer des opérations en masse :lorsque viendra le moment de passer des algorithmes classiques aux algorithmes PQC, vous devrez révoquer et réémettre des certificats en masse. Les solutions doivent permettre une révocation en masse et une transition transparente vers une nouvelle autorité de certification, sans processus manuels complexes.
• Gestion indépendante des autorités de certification :votre plateforme de gestion des certificats doit être compatible avec toutes les autorités de certification de votre environnement, afin de garantir que la migration vers la cryptographie post-quantique (PQC) ne crée pas de nouveaux silos ni de zones d'ombre.

Comment Keyfactor vous aider

Keyfactor la préparation à l'ère quantique tout au long du processus, depuis la découverte des techniques cryptographiques jusqu'à l'émission de certificats PQC et à l'automatisation de leur cycle de vie.

Bouncy Castle Prise en charge de la cryptographie post-quanta (PQC) :Bouncy Castle, la bibliothèque open-source Keyfactor, assure la prise en charge en production des trois normes PQC du NIST.La version C# .NET 2.5.0a introduit la prise en charge de ML-KEM, ML-DSA et SLH-DSA, tandis que laversion Java 1.79a ajouté ces mêmes normes,la version 1.82étendant la prise en charge pour inclure HQC KEM.

EJBCA : PKI Keyfactorprend en charge l’émission de certificats compatibles avec l’informatique quantique, avec la flexibilité de pouvoir être déployée sur site, dans le cloud, en mode SaaS ou sous forme de service entièrement géré. EJBCA les autorités de certification PQC, les profils et l’inscription via des protocoles standard, notamment ACME, EST et l’API REST.

PQC Lab:Le PQC LabKeyfactorfournit un environnement de test gratuit et entièrement configuré permettant de tester les workflows d'émission et de signature de certificats PQC, offrant ainsi aux équipes une expérience pratique de la PQC dans un environnement de niveau production.

AgileSec: On ne peut pas migrer une cryptographie qu’on ne voit pas. AgileSec détecte les ressources cryptographiques sur les réseaux, dans les applications, dans le code source et dans les charges de travail cloud, signale les algorithmes vulnérables à l’informatique quantique et établit un inventaire hiérarchisé des éléments à migrer en priorité. Il prend également en charge la correction dynamique, en mettant à jour les algorithmes en production à mesure que les normes évoluent, sans modifier le code source.

SignServer:SignServer vous permetSignServer de signer à l’aide des algorithmes ML-DSA et SLH-DSA, apportant ainsi des capacités de sécurité quantique à vos workflows de signature. SignServer EJBCA sécurisant les opérations de signature qui s’appuient sur la chaîne de confiance PKIvotre PKI, garantissant ainsi que tant l’émission de certificats que les signatures numériques sont préparées pour l’ère quantique. Le PQC Lab inclut également SignServer des tests pratiques de signature et d’horodatage PQC.

Keyfactor Command:Pour l’automatisation du cycle de vie des certificats, Keyfactor Command une visibilité centralisée, une gouvernance et une automatisation des certificats émis par n’importe quelle autorité de certification, publique ou privée. Il permet les opérations en masse, le renouvellement automatisé et l’agilité cryptographique que la transition vers la cryptographie post-quantum (PQC) exigera.

Vous avez PKI quantique ? Nous avons les réponses.

Q : Quand les ordinateurs quantiques seront-ils capables de contourner PKI actuel ?
R : Selon les estimations, l’arrivée d’ordinateurs quantiques capables de menacer la cryptographie actuelle est prévue vers 2030 ou peu après. Cependant, la menace dite « récolter maintenant, déchiffrer plus tard » signifie que des adversaires pourraient déjà être en train de collecter des données chiffrées pour les déchiffrer ultérieurement ; c’est pourquoi il faut commencer à s’y préparer dès maintenant.

Q : Quelles sont les normes du NIST en matière de cryptographie post-quantique ?
R : Le 13 août 2024,le NIST a finalisé trois normes de cryptographie post-quantique (PQC): la norme FIPS 203 (ML-KEM pour l’encapsulation de clés),la norme FIPS 204 (ML-DSA pour les signatures numériques) etla norme FIPS 205 (SLH-DSA pour les signatures numériques basées sur des fonctions de hachage). Ces normes sont conçues pour offrir une sécurité face aux ordinateurs quantiques et classiques, tout en garantissant l’interopérabilité avec les réseaux existants.

Q : Qu'est-ce que l'agilité cryptographique et en quoi est-elle importante pour la préparation à l'ère quantique ?
R : L'agilité cryptographique désigne la capacité d'une organisation à changer d'algorithmes cryptographiques sans avoir à reconstruire son infrastructure. Elle nécessite un inventaire cryptographique complet, une automatisation permettant de gérer les changements à grande échelle, ainsi que des durées de validité des certificats plus courtes. Elle présente un intérêt même en l'absence de menace quantique, car elle permet de relever les défis opérationnels actuels, tels que l'obsolescence des algorithmes et les évolutions en matière de conformité.

Q : Faut-il utiliser des certificats hybrides combinant des algorithmes classiques et post-quantiques ?
R : Pour la plupart des cas d'utilisation, l'approche recommandée consiste à créer une hiérarchie d'autorités de certification PQC distincte plutôt que d'utiliser des certificats hybrides, à l'instar de la manière dont les organisations gèrent déjà des hiérarchies distinctes pour RSA et ECC. Cela permet une séparation plus claire et une migration plus simple.

Q : Quelle est la première mesure à prendre pour préparer notre PKI l'informatique quantique ?
R : Commencez par dresser un inventaire cryptographique complet. Vous devez connaître toutes les clés, tous les certificats et tous les algorithmes utilisés au sein de votre organisation avant de pouvoir planifier une migration vers des normes résistantes à l'informatique quantique.

Q : Quel sera l'impact de la transition vers les algorithmes post-quantiques sur la gestion des certificats ?
R : Cette transition nécessitera une réémission et une rotation massives des certificats dans l'ensemble de votre environnement. Sans gestion automatisée du cycle de vie des certificats, ce processus serait irréalisable pour la plupart des organisations. Une visibilité centralisée et des capacités d'opérations en masse sont indispensables.

Q : Peut-on commencer dès maintenant à tester des algorithmes post-quantiques ?
R : Oui. Le NIST a finalisé ses normes PQC en août 2024, et des implémentations opérationnelles sont disponibles via des bibliothèques telles que Bouncy Castle (qui prennent en charge ML-KEM, ML-DSA et SLH-DSA).Le PQC Lab Keyfactorpropose un environnement de test gratuit où vous pouvez tester la délivrance de certificats PQC via plusieurs protocoles d’inscription.

Q : Quel rôle Keyfactor dans la préparation à l'ère quantique ?
R : Keyfactor la préparation à l'ère quantique tout au long du processus : Bouncy Castle des implémentations d'algorithmes de cryptographie post-quantique (PQC), EJBCA l'émission de certificats prêts pour l'ère quantique, et Keyfactor Command l'automatisation du cycle de vie des certificats nécessaire à la mise en œuvre de transitions algorithmiques à grande échelle.