Le chiffrement moderne vient-il du chiffre de César ?
Pas directement. AES (Advanced Encryption Standard) est le chiffre qui protège aujourd’hui, entre autres, les connexions HTTPS et les réseaux Wi-Fi. Personne ne l’a créé en améliorant un décalage de lettres, et aucun arbre généalogique ne relie Rome à votre navigateur. Le rôle du chiffre de César est plus modeste et plus facile à défendre : c’est un exemple ancien et bien documenté d’idées qui sont restées, et ses faiblesses sont les problèmes que chaque chiffre suivant a dû résoudre.
Cette page suit ces problèmes. Pour la partie romaine, lisez l’histoire du chiffre de César.
Ce qui est resté : une méthode connue et une clé secrète
Le chiffre de César sépare le chiffrement en deux parties. La méthode est « décaler chaque lettre » et la clé est la taille du décalage. La première peut être connue de tous, tant que la seconde reste secrète.
En 1883, Auguste Kerckhoffs en a fait une règle pour les chiffres militaires : un système doit rester sûr même s’il tombe entre les mains de l’ennemi. Claude Shannon l’a résumée plus tard par « l’ennemi connaît le système ». Kerckhoffs pensait aux chiffres militaires de son époque, et le chiffre de César échoue de toute façon à ce test, car il a trop peu de clés. Cette séparation entre méthode et clé s’y voit pourtant très bien.
Il est aussi symétrique : la même clé chiffre et déchiffre. AES fonctionne de la même manière.
Ce qui l’a fait tomber : deux faiblesses
La première faiblesse est le nombre de clés. Avec 25 décalages possibles, une attaque par force brute prend quelques minutes à la main.
La seconde a duré bien plus longtemps. Un décalage conserve les motifs de la langue : la lettre la plus courante du message devient la plus courante du résultat. C’est ce qu’exploite l’analyse de fréquence, décrite par Al-Kindi au IXe siècle. La même faiblesse se voit aussi sous un autre angle : chaque lettre de sortie dépend d’une seule lettre d’entrée, donc rien ne se mélange.
Plus de clés ne suffit pas à corriger cela. Un alphabet de substitution aléatoire a environ 4 × 10²⁶ clés et tombe quand même quand on compte les lettres.
Première réponse : changer sans cesse de décalage
Si un décalage trahit les motifs, on en utilise plusieurs. En 1467, Leon Battista Alberti a décrit un disque de chiffrement à alphabet changeant. En 1553, Giovan Battista Bellaso a publié la méthode appelée aujourd’hui chiffre de Vigenère, où chaque lettre d’un mot-clé choisit son propre décalage de César. Cela aplatit la fréquence des lettres, mais le mot-clé se répète, et Friedrich Kasiski a publié une attaque générale en 1863.
L’idée a une fin logique : un nouveau décalage aléatoire par lettre, une clé aussi longue que le message, jamais réutilisée. C’est le masque jetable, décrit par Frank Miller en 1882 et mis en œuvre sur téléimprimeur par Gilbert Vernam à partir de 1917. Shannon a prouvé qu’il est incassable. Il reste peu pratique, car les deux parties ont besoin d’une énorme clé secrète, livrée à l’avance de façon sûre.
Seconde réponse : mélanger le message
L’article de Shannon de 1949 sur les systèmes secrets a nommé deux propriétés d’un chiffre solide. La confusion masque la façon dont la sortie dépend de la clé. La diffusion répartit les motifs du message dans toute la sortie, si bien qu’un petit changement à l’entrée modifie une grande partie du résultat. Un exemple le montre mieux : nous changeons une lettre d’un message et chiffrons les deux versions.
Chiffre de César, décalage 3
ATTAQUE DE NUIT DWWDTXH GH QXLW
BTTAQUE DE NUIT EWWDTXH GH QXLW
AES-128
ATTAQUE DE NUIT 100EB93BFF4B566F7363DEE814370A84
BTTAQUE DE NUIT FF43FEFD28D91DEE64B60EAEC452DD1F
Avec César, seule la première lettre du résultat change : en comparant, on voit tout de suite où les messages diffèrent. Avec AES, chaque octet de ce résultat change, et rien n’indique quelle lettre était différente.
Les chiffres par blocs, qui chiffrent les données par morceaux de taille fixe, se sont construits autour de ces propriétés. DES, publié comme norme américaine en 1977, chiffrait des blocs de 64 bits avec une clé de 56 bits. Sa conception a mieux résisté que sa taille de clé : en 1998, une machine de l’Electronic Frontier Foundation a trouvé une clé DES en 56 heures. C’est encore la première faiblesse du chiffre de César, à bien plus grande échelle.
Ce qu’AES a en commun avec César
AES a été conçu par Joan Daemen et Vincent Rijmen, et publié comme norme américaine en 2001. Il chiffre des blocs de 128 bits avec des clés de 128, 192 ou 256 bits, en 10, 12 ou 14 tours. Chaque tour compte quatre étapes, dont deux aux noms familiers : SubBytes remplace chaque octet à l’aide d’une table et ShiftRows décale les octets sur les lignes.
La ressemblance s’arrête là. Dans le chiffre de César, le décalage est la clé. Dans AES, les décalages sont fixes et publics, et la clé intervient dans une étape distincte, AddRoundKey. La table de substitution vient de l’algèbre et a été choisie pour résister aux attaques connues. On peut donc seulement dire que les deux utilisent la substitution et le décalage, deux outils anciens et généraux.
César, Vigenère, DES et AES comparés
| Chiffre | Clés possibles | Ce qui l’a battu |
|---|---|---|
| César, Iᵉʳ siècle av. J.-C. | 25 | Essayer toutes les clés ou compter les lettres |
| Vigenère, 1553 | 11 881 376 pour une clé de 5 lettres | La clé répétée, puis le comptage des lettres |
| Masque jetable, 1882 | Autant que de messages possibles | Rien, s’il est bien utilisé. La difficulté, c’est la clé. |
| DES, 1977 | 2⁵⁶, soit environ 7,2 × 10¹⁶ | Essayer les clés : 56 heures en 1998 |
| AES-128, 2001 | 2¹²⁸, soit environ 3,4 × 10³⁸ | Aucune attaque pratique connue publiquement |
Pourquoi on enseigne encore le chiffre de César
On peut l’appliquer et le casser sur papier en une seule leçon. Il permet donc d’aborder les clés, la force brute et les statistiques de lettres avant toute mathématique. Voyez comment les enseignants l’utilisent ou commencez par le guide pour débutants et l’outil de chiffre de César.
Il n’offre aucune vraie protection : réservez-le à l’apprentissage et aux énigmes. Pour protéger de vraies données, utilisez une bibliothèque éprouvée avec AES ou un chiffre moderne similaire, et ne concevez pas le vôtre. La page sur les usages pratiques montre où le chiffre de César apparaît encore.
Questions fréquentes
AES est-il basé sur le chiffre de César ?
Non. Les deux utilisent la substitution et le décalage, mais AES vient de la conception des chiffres par blocs du XXe siècle. Son ancêtre direct est Square, un chiffre des mêmes auteurs.
Le chiffre de César est-il symétrique ou asymétrique ?
Symétrique. Le même décalage chiffre et déchiffre, donc les deux parties doivent le connaître. AES est lui aussi symétrique, alors que RSA est asymétrique.
Pourquoi a-t-il compté s’il est si faible ?
Il montre la méthode et la clé comme deux choses distinctes, et ses défauts sont faciles à voir : trop peu de clés et des motifs de la langue qui survivent au chiffrement. Les chiffres suivants ont dû résoudre les deux.
Le chiffre de César est-il utilisé dans le chiffrement moderne ?
Non. Aucun système moderne ne s’en sert pour la sécurité. Il survit dans l’enseignement, les énigmes et ROT13, qui cache un texte uniquement à un regard rapide.