-----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA1

TP3 : cryptographie et chiffrement avec GPG
info-223 : « science informatique »
Printemps 2014


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  Consignes
  1. Stockage des mots de passes
    1.1. Fonction de hashage
    1.2. Attaque par dictionnaire
    1.3. Attaque "brute force"
  2. GPG et le chiffrement symétrique
    2.1. Vérifications
    2.2. Chiffrement
    2.3. Déchiffrement
    2.4. Attaque par dictionnaire / brute force
  3. Gestion des clés publique / privée
    3.1. Création des clés
    3.2. Partage des clés
    3.3. Donner et récupérer une clé
      3.3.1. Vérifier et contre-signer une clé
  4. Chiffrement
    4.1. Chiffrement
    4.2. Déchiffrement
  5. Signature électronique
    5.1. Signature
    5.2. Vérification
  6. FIN


- ------------------------------------------------------------------------


  Consignes
  =========

	Vous devrez utiliser l'interface TPLab (http://lama.univ-savoie.fr/TPLab/liste_TP/info223) pour envoyer vos TP aux encadrants de TP.

Pour ce TP, vous devrez envoyer un message (signé et crypté) contenant un petit rapport.

Le rapport sera devra être un fichier texte. Les rapports envoyés dans un autre format (pdf, openoffice, openrtf, word) ne seront pas lus.

Faites attention lors de la rédaction du rapport : je ne veux pas lire la suite des commandes que vous avez utilisées. Soyez concis...

<<<remarque

  - Vous pouvez travailler en binomes pour le rapport ; mais chacun doit soumettre un message (signé et crypté) : seul le rapport ne sera fait qu'en un seul exemplaire.
>>>

==Liens utiles==


 - la page de GPG (http://www.gnupg.org/),
 - la page de PGP (http://www.pgp.com/),
 - un gros fichier texte (« Les misérables » de Victor Hugo) (./TP3/miserables.txt)

=============================================================================


  1. Stockage des mots de passes
  ==============================


	1.1. Fonction de hashage
	========================

Vos mots de passe pour vous connecter à votre compte Facebook, univ-savoie ou tout autre service necessitant une authentification ne sont normalement pas stockés directement dans un fichier. Le risque de fuite serait trop important...

Normalement, seul un hash de votre mot de passe est enregistré sur un ordinateur : un hash est une suite de caractères de taille fixe associée à une chaîne quelconque. Par exemple, le hash (pour l'algorithme sha1) de la chaîne
{{{code:txt
J'aime les pizzas.
}}}
est "ac4f7e9c94319a21136f8e5f9189bdaf7899c25e". Pour la chaîne
{{{code:txt
j'aime les pizzas.
}}}
(sans majuscule), le hash est maintenant "2edba57751b915a8dd8d562e1179265f5d16088c"
Le hash de
{{{code:txt
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor
incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis
nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum dolore eu
fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non proident, sunt in
culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.
}}}
est "63990c1f17df756f8d7cb96cdf18e933b66ec0f0" et contient exactement le même nombre de caractères que les hash précédents...

Les fonctions de hash utilisées en cryptographie sont toujours faciles (rapide) à calculer, mais elles doivent vérifient )les propriétés suivantes :

  - il est très difficile de trouver une chaîne ayant un hash donné,
  - il est très difficile de modifier une chaîne sans modifier son hash,
  - il est très difficile de trouver deux chaînes avec le même hash.

Les algorithmes de hashage les plus connus sont :

  - md5 (mais cet algorithme n'est plus sûr)
  - sha1,
  - sha256 / sha512

Pour vous authentifier sur un site, vous tapez votre mot de passe, et le programme vérifie que son hash est bien identique au hash stocké sur le serveur...

<<<question

Expliquez pourquoi il n'est pas possible, même pour l'administrateur du serveur, de retrouver votre mot de passe en cas de perte...

>>>


	1.2. Attaque par dictionnaire
	=============================

Si on possède le hash d'un mot de passe, on peut essayer de retrouver le mot de passe en essayant toutes les possibilités. 

En général, il est intéressant de commencer par les mots du dictionnaire. Le fichier dico.txt (./TP5/dico.txt) contient les mots du dictionnaire "le Littré" qui ne contiennent pas d'accent. Il contient 47666 mots...

Le code Python suivant permet de tester tous les mots de ce fichier et de comparer leur hash avec un hash passé en argument :
{{{code:python
import hashlib

def attaque_dico_hash(h, dic):
    dico = open(dic, mode="r")
    n = 0   # pour compter le nombre de mots

    for mot in dico:
      mot = mot.strip()
      n = n + 1

      if hashlib.sha256(mot.encode()).hexdigest() == h:
          print("TROUVÉ ! Le mot '{}' a le hash {}".format(mot,h))
          dico.close()
          return

      if n % 1000 == 0:
          print("{} mots testés...".format(n))

    print("Aucun des {} mots testés n'avait le hash {}...".format(n, h))
}}}

<<<question

  Utilisez ce morceau de code pour retrouver le mot de passe correspondant au hash 
{{{code:txt
11f48731001d3a8e81b2305036b5cb2a19309d7fe86983e05fe16a2cb900e522
}}}

  Pour le second mot de passe, j'ai :

    - mis une majuscule sur la dernière lettre,
    - remplacé le premier "l" du mot par le chiffre "1".

  Le hash est maintenant
{{{code:txt
2a2ec0d82a404e4bb0988ea6998f4ad5d0e8e87df2cb6a288e6191a75f658406
}}}
Retrouvez le mot de passe...

Combien de temps est-ce que la recherche prend ?

>>>


	1.3. Attaque "brute force"
	==========================

Nous allons maintenant tester tous les mots de passe d'une taille donnée. Pour les mots de passe sur 3 lettres, cela pourrait donner :

{{{code:python
import hashlib

def attaque_brute_force_hash(h):
    n = 0   # pour compter le nombre de mots
    alphabet = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

    for a in alphabet:
        for b in alphabet:
            for c in alphabet:
                mot = a+b+c
                n = n + 1

                if hashlib.sha256(mot.encode()).hexdigest() == h:
                    print("TROUVÉ ! '{}' a le hash {}".format(mot,h))
                    return

                if n % 1000 == 0:
                    print("{} mots testés...".format(n))

    print("Aucun des {} mots testés n'avait le hash {}...".format(n, h))
}}}

<<<question
Vérifiez que vous retrouvez bien le mot de passe de 3 lettre pour le hash
{{{code:txt
52a408a9e3ec559f30a16ca8baf40761c9607e8755f63599957de2f6412a0005
}}}
Combien de temps est-ce que cela prend ?

Modifiez le programme pour qu'il teste tous les mots de passe de 4 lettres, et recherchez le mot de passe pour le hash
{{{code:txt
e13b5b56520b1aa82029053158f2b017816a4e9618da08e82703c05a9d8628c1
}}}
Combien de temps est-ce que cela prend ?

Modifiez le programme pour qu'il teste tous les mots de passe de 5 lettres, et recherchez le mot de passe pour le hash
{{{code:txt
7fd2e09b9e362ece70e60489dd8a082ea6118cbdae94a7866e9617c3deab0939
}}}
Combien de temps est-ce que cela prend ?

Combien de mots de passe arrivez vous à tester en une seconde ?

=============================

Facultatif
modifiez le programme pour qu'il teste tous les mots de passe de 6 lettres, et recherchez le mot de passe pour le hash
{{{code:txt
c6377a082e51ca6ede28b7987003151b322123fdb663c154db3bc0611c2d5d01
}}}
Combien de temps est-ce que cela prend ?

>>>


  2. GPG et le chiffrement symétrique
  ===================================


	2.1. Vérifications
	==================

Le but de la suite de ce TP est de vous familiariser avec la notion de signature électronique et de chiffrement clé publique / clé privée en utilisant le logiciel GPG (Gnu Privacy Guard : http://www.gnupg.org/). GPG est une version libre du logiciel PGP (Pretty Good Privacy : http://www.pgp.com/) crée par Philip Zimmermann. Bien qu'il existe des clients graphique (GPA par exemple), nous allons utilisez l'outil le plus basique (mais aussi le plus puissant) : le programme gpg en mode texte.

Dans un terminal (Menu Applications --> Accessoire --> Terminal, vérifiez que le logiciel est bien installé avec la commande
[[[shell
$ gpg --version
]]]

Créez ensuite un répertoire dans le bureau et positionnez-vous dans ce répertoire :
[[[shell
$ mkdir Bureau/info223-TP3
$ cd Bureau/info223-TP3
]]]

<<<remarque

  - Pour toutes les commandes, le "$" au début de chaque ligne représente l'invite de commande. Vous ne devez pas les écrire ...
  - Si vous relancez un terminal, il faudra se repositionner dans le répertoire approprié avec cd Bureau/info223-TP3.
  - Vous pouvez naviguer parmi les commandes tapées précédemment avec les touches « flèche en haut » et « flèche en bas ».
  - Vous pouvez compléter un nom de fichier existant en appuyant sur la touche Tab.
  - Si vous êtes sur votre propre machine, il se peut que le répertoire "Bureau" s'appelle en fait "Desktop". Il faudra dans ce cas changer quelques commandes...

>>>


	2.2. Chiffrement
	================

Si vous partagez une clé secrète avec votre destinataire, vous pouvez utiliser GPG pour faire de la cryptographie symétrique. Pour crypter le fichier "nom_fichier", il faut utiliser la commande :
[[[shell
$ gpg --symmetric --armour nom_fichier
]]]
Ceci créera un fichier "nom_fichier.asc" contenant le fichier chiffré. Cette méthode est préférée quand vous voulez par exemple envoyer le fichier par email.

Vous pouvez également créer un fichier crypté binaire. La commande correspondante est
[[[shell
$ gpg --symmetric nom_fichier
]]]
Ceci créera un fichier binaire "nom_fichier.gpg" contenant le fichier binaire chiffré.

<<<question
Utilisez cette commande pour créer un fichier crypté. Vérifier qu'en modifiant un tout petit peu la clé ou le contenu du fichier, le contenu du fichier crypté change énormément.

Vous pouvez pour ceci utiliser un gros fichier texte (./TP3/miserables.txt) et regarder ce qui se passe dans le fichier crypté en l'ouvrant avec un éditeur de texte (gedit ou autre).
>>>


	2.3. Déchiffrement
	==================

Pour décrypter, il suffit d'utiliser :
[[[shell
$ gpg --decrypt nom_fichier.asc
]]]
(Bien entendu, "nom_fichier.asc" sera remplacé par "nom_fichier.gpg" si le fichier a été crypté en binaire..)

<<<question

  1. Envoyez un fichier crypté à votre voisin.
  2. Décryptez le fichier chiffré de la question précédente et vérifier que vous obtenez le bon message. (Vous pouvez échanger la clé à l'oral.)
  3. Essayez de décrypter le fichier en utilisant une clé erronée (une seule lettre de différence), que se passe-t-il ?
  4. À votre avis, que peut-on faire pour déchiffrer le fichier si on a perdu la clé ?

>>>


	2.4. Attaque par dictionnaire / brute force
	===========================================

On peut essayer une attaque "brute force" comme pour les mots de passe. Le code suivant permet de lancer la commande gpg --decrypt sur un fichier existant. Elle teste toutes les lignes d'un autre fichier comme clé...
{{{code:Python
import os
import subprocess

def attaque_dico_gpg(fichier, dic):
    dico = open(dic, mode="r")
    n = 0  # pour compter les mots

    # tableau contenant les différents morceau de la commande à executer...
    # il faudra remplacer "CLE SECRETE" par la clé que l'on veut tester
    commande = "gpg", "--decrypt", "--quiet", "--passphrase", "CLE SECRETE", (fichier)

    NULL = open(os.devnull, mode="a")

    for mot in dico:
        mot = mot.strip()
        n = n + 1

        commande[-2] = mot
        res = subprocess.call(commande, stdout=NULL, stderr=NULL)
        if res == 0:
            print("TROUVÉ ! Le mot '{}' est la clé secrète pour décrypter le fichier {}".format(mot, fichier))
            return

        if n % 1000 == 0:
            print("{} mots testés...".format(n))

    print("Aucun des {} mots testés ne permet de décrypter le fichier {}...".format(n, fichier))
}}}

<<<question
Utilisez ce programme pour retrouver la clé décryptant le fichier suivant (./TP3/fichier-secret.asc)...

Combien de clés pouvez-vous tester en une seconde ?
>>>


  3. Gestion des clés publique / privée
  =====================================


	3.1. Création des clés
	======================

Les clés sont stockées dans un répertoire caché de votre répertoire personnel : .gnupg. Vous êtes la seule personne à avoir accès à ce fichier. De plus, vos clés sont protégées par un mot de passe pour renforcer la sécurité.

Pour créer votre propre clé publique/clé privée, il faut utiliser la commande
[[[shell
$ gpg --gen-key
]]]

  - Créez vos clés en acceptant les choix par défaut, sauf pour la durée de validité de vos clés : comme il s'agit d'un premier essai, je vous conseille de ne créer qu'une clé temporaire (30 jours). Vous pourrez toujours recréer des clés quand vous vous serez familiarisés avec le fonctionnement de GPG...
  - Mettez votre vrai nom (ou au moins vos initiales) et choisissez ``info-223 2014'' comme commentaire. Choisissez une adresse email valide...
  - Choisissez une « passphrase » sûre et dont vous vous rappellerez... Elle vous servira à chaque fois que vous aurez à utiliser votre clé privée.

<<<remarque
Remarque : si GPG vous dis qu'il n'a pas assez d'entropie, il faut faire travailler le processeur. Vous pouvez utiliser la commande $ ls -R /usr/ dans un autre terminal et attendre un peu...
>>>

Pour vérifiez que les clés ont bien été créées, utilisez la commande
[[[shell
$ gpg --list-keys
]]]
Vous devriez obtenir quelque chose du genre
[[[shell
$HOME/.gnupg/pubring.gpg
pub   2048R/9623ABA3 2014-04-24 expire : (2014-05-24)
uid                  Pierre Hyvernat (clé temporaire, TP3 info223) <pierre.hyvernat@univ-savoie.fr>
sub   2048R/32DB7919 2014-04-24 expire : (2014-05-24)
]]]
qui vous indique que vous avez une clé principale (ligne "pub") qui expire le 19 mai ; et une sous-clé (ligne "sub") qui expire aussi le 19 mai. La ligne "uid" vous donne l'identité de l'utilisateur correspondant.

La clé principale est utilisé pour les signatures, et la sous-clé pour le chiffrement.

<<<question
Créez votre propre clé et vérifiez son existence.
>>>

<<<remarque
ATTENTION :
votre clé secrète doit rester secrète. Si quelqu'un y a accès, il peut usurper votre identité et lire les messages chiffrés qui vous sont adressés. Votre passphrase doit en garantir la sécurité, car c'est la seul protection que vous avez si quelqu'un peut accéder à votre compte...
Choisissez donc une passphrase sûre, et ne la dévoilez à personne.

Ceci est d'autant plus important si vous avez distribué votre clé publique...
>>>


	3.2. Partage des clés
	=====================


	3.3. Donner et récupérer une clé
	================================

Pour envoyer votre clé publique à quelqu'un, vous pouvez commencer par l'exporter avec la commande
[[[shell
$ gpg --output cle.asc --export --armour uid
]]]
où "uid" est l'identité (l'adresse email par exemple) de la clé concernée et "cle.asc" le nom du fichier qui contiendra la clé en ASCII.

Si vous voulez exporter la clé en binaire, il faut utiliser :
[[[shell
$ gpg --output cle.gpg --export uid
]]]

À l'inverse, pour importer une clé (en binaire ou en ASCII) contenue dans le fichier "cle.asc", il suffit d'utiliser la commande
[[[shell
$ gpg --import  cle.asc
]]]

<<<question

  1. Échangez vos clés (par email ou par clé USB) avec votre voisin en exportant la votre et important la sienne.
  2. Vérifiez qu'une nouvelle clé apparaît dans la liste affichée par "$ gpg --list-keys".

>>>

<<<remarque

Pour faciliter le partage de clé, il est également possible d'utiliser un annuaire de clé. Nous n'en utiliserons pas pour ce TP.

>>>


		3.3.1. Vérifier et contre-signer une clé
		========================================

Chaque clé possède une « empreinte digitale ». Quand vous récupérez une clé, il est important de vérifier cette empreinte... Cette empreinte est suffisamment petite pour être facilement transmissible (carte de visite etc.)

Par exemple, nos clés possèdent l'empreinte 

  - Pierre Hyvernat 0AA3 4777 06C9 61A0 02D2  7AEB DF14 C079 9623 ABA3 (lien vers la clé (./TP3/cle-hyvernat.asc))
  - Louis Cuel 663B 4C4A FD91 EA77 6232  ECE0 8227 E420 6E85 0391 (lien vers la clé (./TP3/cle-cuel.asc))

Comme on ne peut pas faire confiance à une page web, je vous l'écrirais au tableau...

Pour trouver l'empreinte d'une clé, vous pouvez utiliser
[[[shell
$ gpg --fingerprint
]]]
qui listera toutes les clés connues avec leur empreinte. Si vous mettez une chaîne de caractères à la fin de la commande, cela ne listera que les clés qui contiennent la chaîne en question. (Pratique quand vous avez beaucoup de clés.)

Une fois que vous avez vérifié une clé, vous pouvez l'authentifier pour dire « je fais confiance à cette clé... » On parle de contre-signature. La commande est simplement :
[[[shell
$ gpg --sign-key uid
]]]
où "uid" est l'identité de la clé à authentifier.

<<<question

  1. Vérifiez l'empreinte des clés que vous avez récupérées, et authentifiez les.
  2. Donnez moi votre empreinte, en main propre, c'est à dire en l'inscrivant sur la feuille que j'aurais amené pour le TP...

>>>

<<<remarque
Pour obtenir la liste des signatures sur les clés que vous possèdez, il faut utiliser la commande
[[[shell
$ gpg --list-sigs
]]]
>>>


  4. Chiffrement
  ==============

Maintenant que vous avez des clés, vous pouvez crypter des messages sans partager de clés secrètes...


	4.1. Chiffrement
	================

On utilise
[[[shell
$ gpg --encrypt --armour fichier
]]]
pour obtenir un fichier ASCII "fichier.asc" contenant le fichier original crypté. GPG nous demandera les destinataires, à choisir parmi les gens dont on possède les clés publiques.

Si on veut obtenir un fichier binaire, la commande devient :
[[[shell
$ gpg --encrypt fichier
]]]
pour obtenir un fichier "fichier.gpg" contenant le fichier original crypté.


	4.2. Déchiffrement
	==================

Toujours pareil : pour décrypter, on utilise
[[[shell
$ gpg --decrypt fichier
]]]

<<<question
Testez le cryptage / décryptage avec votre voisin...
>>>


  5. Signature électronique
  =========================


	5.1. Signature
	==============

Maintenant que vous avez des clés, vous pouvez signer des messages. Pour cela, il faut utiliser :
[[[shell
$ gpg --clearsign fichier
]]]
pour signer le fichier "fichier". Ceci créera un nouveau fichier "fichier.asc" qui contiendra le fichier original avec une signature vous authentifiant.

La commande
[[[shell
$ gpg --detach-sign fichier
]]]
permet elle de créer uniquement une signature (binaire) pour le fichier en question. Cette signature (fichier "fichier.sig") devra être envoyé avec le fichier original.

Pour un fichier texte, la première méthode est préférable. (Sauf si c'est un email et que votre logiciel gère les signatures en pièce jointe...) Pour un fichier binaire, il faut mieux utiliser la seconde méthode.


	5.2. Vérification
	=================

Pour vérifier un fichier signé, on utilise
[[[shell
$ gpg --verify fichier.asc
]]]
Il faut bien entendu pour cela disposer de la clé publique de la personne qui a signé le document.

<<<question

  1. Comparez les signatures d'un document original (par exemple : « Les misérables » (./TP3/miserables.txt) de Victor Hugo et du même document où vous avez passé une lettre de minuscule à majuscule.
  2. Vérifiez la signature d'un message que votre voisin vous enverra.
  3. Vérifiez la signature d'un message qui a été modifié après signature. Que se passe-t-il ?

>>>

<<<question

Deux versions du sujet du TP signé se trouvent ici (./TP3/tp3-1.txt.asc) et là (./TP3/tp3-2.txt.asc).

  1. Quelle est la bonne version ? Décrivez les étapes nécessaires pour cette vérification.
  2. Quelles sont les différences entre les deux fichiers ?
  3. Quelle a été la clé utilisée pour créer cette signature (clé publique ou clé privée, de qui) ?
  4. Quelle a été la clé utilisée pour vérifier cette signature ?

>>>

<<<question

Si vous voulez crypter et signer un fichier, quels sont les différences entre :

    - signer puis crypter,
    - crypter puis signer ?

>>>


  6. FIN
  ======

<<<question

  - Envoyez moi votre rapport crypté et signé (si vous avez peur de vous tromper, mettez également une version non cryptée), ainsi que votre clé publique.
  - Pour faciliter les vérifications, joignez moi également :
    - votre « passphrase »
    - votre clé privée obtenue avec la commande suivante ("uid" est votre adresse email pour choisir votre clé)
[[[shell
$ gpg --output cle_privee.asc --export-secret-key --armour uid
]]]

>>>

<<<remarque

  - Le fait que votre message soit crypté / signé correctement comptera dans la notation du TP !
  - Il faut que chacun est créé sa propre clé et l'ai enregistrée sur l'annuaire local.
  - Il faut que chacun est écrit l'empreinte de sa clé sur la feuille prévue à cet effet.
  - Si vous étiez en binôme, vous n'avez qu'un seul rapport à écrire; par contre, vous devrez m'envoyez un email signé et crypté chacun.

Pour rappel, voici ce que doit contenir votre rapport (au format txt) :

  1. vos constatations / expérimentations des questions 1 et 2
  2. vos réponses pour les questions 4, 8 et 9,
  3. un petit paragraphe pour la question 12 (et 11 si vous l'avez faite).

>>>

-----BEGIN PGP SIGNATURE-----
Version: GnuPG v1.4.12 (GNU/Linux)

iQEcBAEBAgAGBQJTWR7BAAoJEN8UwHmWI6ujwKUH/1oXButuQOb1NRifR3y9pWUa
0HQ63Fjadyg6XL7mLtDteC/SKQQ5ahQQr5DPAYXsgQ5dVi2ldID5/pLXfGCfunw1
XLDmmSZdQR6K3is9Mx+zLTYDYJC8gxjkPj2x+2poQOuGD40M+F2GL/KFcJ/tHZXs
bnWKPz8MYdD3qWVoz4mzHWvzIsGwdZ46KW1zTDf4QIQvJ1EKljuTX8i/eVbgKvEq
ZVE+2B/t3tx3ZI7nbUz/ZQ1MZ5l5kZfVBuBBNhkYeIgQksq5yXaOnt+f0NqyuZlP
Dau93GemP5FxTws4YZnLFPpXY4d0mZg6YqMjp9Pm0k73DFpHbax5G8hG3cjTJCU=
=Poxk
-----END PGP SIGNATURE-----