Cet article résume l’histoire de la cryptologie de l’Antiquité à aujourd'hui. La cryptologie regroupe à la fois la cryptographie, associée aux techniques de chiffrement d’un message clair, et la cryptanalyse qui concerne l’analyse et le déchiffrement du message codé.
Les premières méthodes de chiffrement de l'Antiquité Le plus vieux document chiffré Le premier « document » chiffré connu remonte à l'Antiquité. Il s'agit d'une tablette d'argile, retrouvée en Irak, et datant du Un potier y avait gravé sa recette secrète en supprimant des consonnes et en modifiant l'orthographe des mots..
La technique grecque La première grande compilation des procédés cryptographique et stéganographique pratiqués durant l'Antiquité est celle du chapitre 31 de la Poliorcétique d'Énée le Tacticien, datant du
vignette|200px|La scytale, objet ancien utilisé pour le chiffrement. Entre le et le semble attestée une technique de chiffrement par transposition, c'est-à-dire reposant sur le changement de position des lettres dans le message, en utilisant un bâton de diamètre déterminé appelé scytale. On enroulait en hélice une bande de cuir autour de la scytale avant d'y inscrire un message. Une fois déroulé, le message était envoyé au destinataire qui possédait un bâton identique, nécessaire au déchiffrement. Cependant, l'utilisation de la scytale lacédémonienne comme procédé cryptographique n'est explicitement affirmée que par Plutarque et Aulu-Gelle, auteurs de la fin de l'Antiquité, et n'est pas mentionnée par Énée le Tacticien : dès lors, la scytale a-t-elle véritablement été un procédé cryptographique ?
Histiée et la révolte de l'Ionie Dans le Tome V des Histoires d'Hérodote, est reportée une technique de stéganographie qu'aurait employée le souverain de Milet durant La Révolte de l'Ionie.
Histiée aurait sélectionné son plus fidèle esclave, lui ayant ensuite fait raser la tête et tatouer (imprimé) un ordre de révolte sur le crâne ; Dès que les cheveux eurent repoussé, il l'envoya à Aristagoras qui lui rasa de nouveau la tête afin de lire le message.
Une technique des anciens Hébreux? À partir de l'an mil, une technique de chiffrement par substitution (temura) est évoquée dans le Sefer HaZohar. : il s’agit d'interpréter certains passages équivoques du livre de Jérémie (, et , ) comme une façon de nommer secrètement certains lieux.
Le chiffre le plus cité, appelé atbash, est une méthode de substitution alphabétique inversée. Son nom est formé par les initiales des premières et dernières lettres de l'alphabet hébreu aleph, tav, beth, shin..
Elle consiste à remplacer chaque lettre du texte en clair par une autre lettre de l'alphabet choisie de la manière suivante : A devient Z, B devient Y, etc.
Les premiers « vrais » systèmes de cryptographie Il faut attendre -200 pour voir apparaître les premiers « vrais » systèmes de cryptographie. Ce sont essentiellement des chiffrements par substitution.
Il existe trois types de substitutions : monoalphabétique : remplace chaque lettre du message par une autre lettre de l'alphabet ; polyalphabétique : utilise une suite de chiffres monoalphabétiques (la clé) réutilisée périodiquement ; polygrammes : substitue un groupe de caractères dans le message par un autre groupe de caractères.
Le code de César
vignette|250px|Principe du chiffre de César Le code de César est la méthode cryptographique, par substitution monoalphabétique, la plus ancienne ().
Cette méthode est utilisée dans l'armée romaine, et bien qu'elle soit peu robuste, la rend suffisamment efficace.
Méthode de chiffrement Son système est simple, il consiste à décaler les lettres de l'alphabet d'un nombre n. Par exemple, si on remplace A par D (n=3), on remplace B par E, C par F…
Le texte que nous souhaitons chiffrer étant le suivant : « décaler les lettres de l'alphabet ».
Le texte chiffré est alors : « ghfdohu ohv ohwwuhv gh o'doskdehw ».
Limites du procédé Malheureusement, on comprendra que ce système est très peu sûr, puisqu'il n'y a que 26 lettres dans l'alphabet donc seulement 25 façons de chiffrer un message avec le code de César (on ne peut substituer une lettre par elle-même). Pourtant, sa simplicité conduisit les officiers sudistes à le réemployer durant la guerre de Sécession. L'armée russe fit de même en 1915.
Un système connu et pourtant Le code de César a été utilisé sur des forums Internet sous le nom de ROT13 (rotation de 13 lettres ou A → N…). Le ROT13 n'a pas pour but de rendre du texte confidentiel, mais plutôt d'empêcher la lecture involontaire (d'une réponse à une devinette, ou de l'intrigue d'un film). Son utilisation est simple : il suffit de rechiffrer un texte, codé en ROT13, une deuxième fois pour obtenir le texte en clair.
Le carré de Polybe
L'historien grec Polybe est à l'origine du premier procédé de chiffrement par substitution monoalphabétique bilitère .
Méthode de chiffrement C'est un système de transmission basé sur un carré de 25 cases (on peut agrandir ce carré à 36 cases, afin de pouvoir ajouter les chiffres ou pour chiffrer des alphabets comportant davantage de lettres, comme l'alphabet cyrillique).
En français, on supprime le W, qui sera remplacé par V. Il existe une variante où ce sont I et J qui se partagent la même case. Chaque lettre peut être ainsi représentée par un groupe de deux chiffres : celui de sa ligne et celui de sa colonne. Ainsi e=(1;5), u=(5;1), n=(3;4)…
Un moyen de transmission original Polybe proposait de transmettre ces nombres au moyen de torches. Une torche à droite et cinq à gauche pour transmettre la lettre e par exemple. Ce procédé permettait donc de transmettre des messages sur de longues distances.
Son originalité Les cryptologues modernes ont vu dans le « carré de 25 » plusieurs caractéristiques extrêmement intéressantes : la conversion de lettres en chiffres, la réduction de nombres, de symboles, la représentation de chaque lettre par deux éléments séparés.
Ce système de chiffrement peut être compliqué avec un mot de passe. Par exemple, si le mot de passe est « DIFFICILE », on commencera à remplir le carré avec les lettres de ce mot, après avoir supprimé les lettres identiques, puis on complétera le tableau avec les lettres inutilisées.
Du Moyen Âge à la Première Guerre mondiale vignette|La première page du Manuscrit sur le déchiffrement des messages cryptographiques de Al-Kindi. : Le savant arabe Al-Kindi écrit le premier manuscrit traitant de cryptanalyse Risalah fi Istikhraj al-Mu'amma (Manuscrit sur le déchiffrement de messages cryptographiques).Ibrahim A. Al-Kadi (), The origins of cryptology: The Arab contributions (Les origines de la cryptologie : les contributions arabes), Cryptologia (2): 97–126. Il y fait la plus ancienne description de l’analyse des fréquences des lettres du texte chiffré, associée aux chiffrements par substitution monoalphabétique tels que celui utilisé par César.Cette méthode de cryptanalyse fut probablement utilisée pour déchiffrer les documents administratifs et économiques de l’Empire arabe, mais aussi pour reconstituer la chronologie des révélations du Coran. 1379 : Gabriele de Lavinde, secrétaire du pape, écrit un recueil de codes et de clés appelé nomenclateur. Ce dictionnaire permet de chiffrer des mots ou des syllabes courants et sera utilisé pendant plusieurs siècles par les diplomates européens et américains.
1412 : Les connaissances de la civilisation arabe dans le domaine de la cryptologie sont exposées dans Subh al-a sha, une encyclopédie en 14 volumes écrite par l'Égyptien al-Qalqashandi. 1467 : Le savant italien Leon Battista Alberti expose pour la première fois le chiffrement par substitution polyalphabétique qu'il applique à l'aide d'un disque à chiffrer.Ce procédé consiste à remplacer chaque lettre du texte en clair par une lettre d'un autre alphabet et à changer plusieurs fois d'alphabet de substitution au cours du chiffrement, rendant la cryptanalyse par analyse de fréquence inefficace.Le principe du disque à chiffrer sera repris et amélioré par le colonel Wadsworth en 1817, puis par Charles Wheatstone en 1867.Alberti présente aussi pour la première fois le surchiffrement codique, c'est-à-dire le chiffrement du texte déjà chiffré une première fois, technique qui ne sera réellement utilisée que plusieurs siècles plus tard. 1474, un contemporain d'Alberti, Cicco Simonetta, cryptanalyste au service du duc de Milan, écrit Liber Sifrorum, un traité de cryptanalyse.
1518 : Le moine bénédictin Jean Trithème écrit Polygraphiæ, le premier livre imprimé traitant de cryptologie, dans lequel il expose un procédé stéganographique consistant à remplacer chaque lettre du texte en clair par un groupe de mots, le texte chiffré ressemblant alors à un poème.Trithème expose aussi une technique de chiffrement par substitution polyalphabétique à l'origine de la technique connue sous le nom de chiffre de Vigenère. 1553 : Giovan Battista Bellaso publie le livre La Cifra, un recueil de clés littérales utilisées dans les chiffrements par substitution polyalphabétique, faciles à retenir et à utiliser, qu'il appelle « mots de passe ». 1563 : L'Italien Giambattista della Porta expose dans son livre De Furtivis Literarum Notis, vulgo de ziferis les connaissances en cryptologie connues jusqu'à cette époque.Il expose une technique de substitution diagrammatique consistant à remplacer chaque couple de lettres du texte en clair par un symbole et présente un procédé de chiffrement par substitution polyalphabétique utilisant onze alphabets différents qui restera efficace pendant trois siècles.
Le chiffre de Vigenère
En 1586, le diplomate français Blaise de Vigenère présente dans son livre Traité des chiffres, ou Secrètes manières d'écrireTraité des chiffres, ou Secrètes manières d'écrire de Blaise de Vigenère sur la Bibliothèque Nationale de France une technique de chiffrement par substitution polyalphabétique inspirée de celle de Trithème. Le chiffrement de Vigenère ne sera cassé qu'en 1854.
Méthode de chiffrement Le chiffrement utilise une clé littérale ou mot de passe, dont chaque lettre indique le décalage alphabétique à appliquer sur le texte en clair.
On reporte les lettres de l'alphabet sur une grille de ; la première rangée contenant A, B,… les colonnes suivantes sont chacune décalées d'une position par rapport à la précédente. Le texte chiffré s'obtient en prenant l'intersection de la ligne qui commence par la lettre à coder, avec la colonne qui commence par la première lettre du mot de passe, et ainsi de suite. Dès que l'on atteint la fin du mot de passe, on recommence à la première lettre. Pour décoder, il suffit de faire la même chose dans l'autre sens.
Les points forts de cette méthode Cet algorithme de cryptographie comporte beaucoup de points forts. Il est très facile d'utilisation, et le déchiffrement est tout aussi facile si on connaît la clé. La grande caractéristique du chiffre de Vigenère est qu'il est impossible par une analyse statistique simple de retrouver où sont certaines lettres. Un autre avantage réside dans le fait que l'on peut produire une infinité de clés. Il fallut attendre près de trois siècles pour qu'il soit cryptanalysé au milieu du . Voir Cryptanalyse du chiffre de Vigenère.
1623 : Dans son livre De dignitate et augmentis scientiarum, Francis Bacon expose une technique stéganographique qui consiste à représenter chaque lettre du texte en clair par un groupe de cinq lettres A ou B. Le texte chiffré résultant est ainsi constitué d'une succession de ces deux lettres.Ce procédé est équivalent à un codage binaire des lettres de l'alphabet sur 5 bits (de type Code Baudot), préfigurant le codage numérique des lettres sur 8 bits utilisé actuellement en informatique (code ASCII).