Tutoriel : Utilisation de base de OpenSSL

1 – Introduction

OpenSSL est une boite à outils qui comporte deux bibliothèques « libcrypto » et « libssl ». Elles implémentent respectivement une variété d’algorithmes de la cryptographie (Chiffrement symétrique/asymétrique, hachage, signature numérique, certificats, …) et le protocole de communication SSL/TLS. Elle offre également une interface ligne de commande qui s’appelle « openssl ».

Elle est développée en langage C, et est sortie en 1998 pour la première fois.

2 – Qu’est ce que OpenSSL

La bibliothèque OpenSSL est une implémentation libre des protocoles SSL et TSL. Elle donne accès à :

  • Une bibliothèque de fonctionnalité écrite en C permettant de réaliser des applications client/serveur sécurisées s’appuyant sur SSL/TSL,
  • Un ensemble d’exécutables en ligne de commande permettant :
    • La création de clés RSA, DSA (pour les signatures)
    • La création de certificat X509 (identification)
    • Le calcul d’empreinte (MD5, SHA, RIPEMD160, …)
    • Le chiffrement et le déchiffrement (RSA, DES, IDEA, RC2, RC4, Blowfish, …)
    • La réalisation de de tests de clients et serveurs SSL/TSL
    • La signature et le chiffrement de courriers (S/MIME).

Généralement, OpenSSL est installée par défaut sur les système d’exploitation Linux. Pour avoir l’aide sur les fonctionnalités et l’utilisation en général de la bibliothèque OpenSSL, il faut taper la commande :

$ man openssl

La syntaxe générale pour l’utilisation en mode shell des fonctionnalités OpenSSL est la suivante :

$ openssl <commande> <options>

3 – Utilisation

3.1 – Chiffrement symétrique

Le chiffrement symétrique ou crypto-système à clé privée, utilise la même clé pour le chiffrement et le déchiffrement. Ceci nécessite que l’émetteur et le récepteur du message partagent la même clé privée. La figure suivante illustre bien le principe du chiffrement symétrique :

Parmi les crypto-systèmes à clé privée, on trouve AES, BlowFish, … etc. 
Dans la suite, on va considérer le crypto-système AES. Pour utiliser AES, on a besoin d’un mot de passe avec lequel on génère une clé de chiffrement/déchiffrement. Pour cela, on peut choisir n’importe quel chaîne de caractères, ou on peut également générer aléatoirement une chaîne en utilisant la commande « rand » d’OpenSSL :

$ openssl rand 32 > aes.key 

Cette commande va générer aléatoirement une chaîne de « 32 » caractères et la stocke dans un fichier qui s’appelle « aes.key ».

Pour chiffrer un fichier « file.txt » par exemple avec le chiffrement AES et la clé « aes.key », on va utiliser la commande « enc » de « OpenSSL » :

$ openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -iter 100000 -salt -in file.txt -out file.aes - kfile aes.key

Quelques remarques :

  • -aes-256-cbc : Cette option indique que AES 256 avec le mode CDC qui est utilisé pour le chiffrement.
  • -pbkdf2 : Cette option d’indique l’utilisation de l’algorithme PBKDF2 avec un nombre d’itération (par défaut ou précisé par « -iter »), dans le but d’augmenter la résistance aux attaques par force brute.
  • -iter 100000 : Cette option sert à indiquer un nombre d’itérations différent de celui par défaut.
  • -salt : Cette option indique l’utilisation d’un salt lors du chiffrement.

Pour déchiffrer le message on utilise la même commande précédente à qui on ajoute l’option « -d » :

$ openssl enc -d -aes-256-cbc -pbkdf2 -iter 100000 -salt -in file.aes -out dec_file.txt - kfile aes.key

Cette commande va déchiffrer le fichier « file.aes » et mettre le résultat dans le fichier « dec_file.txt ».

3.2 – Chiffrement asymétrique

Les crypto-systèmes asymétriques utilisent une paire de clés (publique et privée). La clé publique est connue par tout le monde, et est utilisée pour chiffrer les messages destinés au propriétaire de la clé. La clé privée est utilisée, quant-à-elle, pour déchiffrer les messages reçus. La figure suivante illustre le principe de ce crypto-système :

3.2.1 – Génération de clés RSA

Avant de pouvoir chiffrer et déchiffrer des messages en utilisant RSA, il faudra d’abord créer une paire de clés. Pour cela, on utilise la commande « genrsa » de « OpenSSL » :

$ openssl genrsa -out key.pem 512

A la fin, on aura une clé privée RSA de 512 bits dans un fichier « key.pem ». 
Il est souvent recommander de protéger cette clé (fichier) par un mot de passe. Pour cela, l’algorithme DES3 est utilisé pour chiffrer ce fichier :

$ openssl rsa -in key.pem -des3 -out key.pem

A ce stade, on a un fichier « key.pem » qui contient une clé privée RSA chiffrer en utilisant un mot de passe et l’algorithme DES3. Ce fichier tel qu’il est ne sert pas à grand chose. En effet, on a besoin d’en extraire la clé publique et la partager avec les autres. Ceci va leur permettre de nous envoyer des messages chiffrés. Pour cela, il faut taper la commande suivante :

$ openssl rsa -in key.pem -pubout -out key.pub

Puisque, la clé privée « key.pem » est protéger par mot de passe, cette commande demande de taper le mot de passe, puis extrait la clé publique et la met dans un fichier « key.pub ». Ce dernier, peut être partagé avec les personnes qui veulent nous envoyer un message de manière confidentielle.

3.2.2 – Chiffrement avec RSA

Pour chiffrer un message avec RSA, on utilise la commande « rsault » avec l’option « -encrypt ». On lui donne la clé publique du destinataire « key.pub ». La commande pour faire le chiffrement est la suivante :

$ openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey key.pub -in file.txt -out file.enc  

3.2.3 – Déchiffrement avec RSA

Pour déchiffrer un message avec RSA, on utilise la commande « rsault » avec l’option « -decrypt ». Il faut lui donner la clé privée comme paramètre :

$ openssl rsautl -decrypt -inkey key.pem -in file.enc -out file.dec

3.3 – Chiffrement hybride

Généralement le chiffrement asymétrique n’est pas utilisé tout seul, même s’il a des avantages. En effet, il est très souvent combiné avec le chiffrement symétrique Pour les raisons suivantes :

  •  Le chiffrement asymétrique (exemple RSA) ne permet pas de chiffrer de gros volumes de données. La taille des données qu’on peut chiffrer est limitée à quelques centaines d’octets.
  • Le chiffrement asymétrique est très gourmand en puissance de calcul contrairement au chiffrement symétrique.

Le chiffrement hybride profite des avantages des deux types de chiffrement (symétrique et asymétrique). En effet, le principe consiste à chiffrer les données avec une clé symétrique (AES par exemple) puis chiffrer la clé symétrique avec l’algortihme asymétrique. Ensuite il faudra envoyer les deux résultats (données chiffrées et clé chiffrée) au destinataire.

La figure suivante illustre ce principe :

3.4 – Signature numérique

La signature numérique sert à prouver qu’un message à été bel et bien envoyé par l’émetteur et que personne d’autre ne s’est fait passer pour lui. Pour cela, l’émetteur signe numériquement le message avant de l’envoyer. Et à la réception du message, le destinataire vérifie la signature numérique pour confirmer l’authenticité de l’émetteur. La figure suivante illustre ce principe :

Les crypto-systèmes à clé publique offrent le mécanisme de signature numérique contrairement aux crypto-systèmes à clé privée.

La signature numérique ne peut pas s’appliquer sur un gros volume de données (messages longs, fichiers volumineux, …), c’est pour cela qu’on signe le hash du message ou du fichier à envoyer. Les étapes à suivre sont :

  1. Calculer l’empreinte (ou le hash) du message :
    $ openssl dgst -sha256 file.aes > file.aes.hash
  2. Signer ce hash en utilisant le crypto-système à clé publique
    $ openssl rsautl -sign -inkey key.pem -in file.aes.hash -out file.signature
  3. Vérification de la signature : retrouver le hash à partir de la signature
    $ openssl rsautl -verify -pubin -inkey key.pub -in file.signature -out hash

4 – Conclusion

Dans cet article, on a présenté une introduction à la boite à outils OpenSSL et son utilisation pour faire du chiffrement symétrique et asymétrique. On a vu également la signature numérique avec un crypto-système à clé publique.

Les crypto-systèmes choisis sont RSA pour le chiffrement asymétrique et la signature numérique, et AES pour le chiffrement symétrique.

On a vu également un exemple d’utilisation de fonction de hashage : SHA256 pour la réalisation de la signature numérique.

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