Chiffres classiques : chiffrement de César, ROT13, Atbash et affine.

Texte clair, texte chiffré et clés.

Le message original est le texte en clair. La version brouillée est le texte chiffré. Un chiffre est la règle qui transforme l’un en l’autre, et la clé est le détail secret qui détermine exactement quel brouillage utiliser.

Une bonne habitude, qui date des années 1800, consiste à supposer que l’ennemi connaît la méthode du chiffre et que seule la clé est secrète. Tout ce qui suit doit être évalué selon ce principe : si quelqu’un sait ce que vous avez fait, mais pas votre clé, peut-il quand même lire votre message ?

Chiffre de César : décaler l’alphabet.

Le décalage de César fait avancer chaque lettre d’une quantité fixe. Utilisez un décalage de 3 : A s’écrit D, B s’écrit E, tandis que Z revient à C. L’écrivain romain Suétone rapporte que Jules César utilisait cette méthode pour ses lettres militaires.

Le nombre de positions est la clé. Toute personne qui le connaît peut effectuer le décalage inverse. Le problème, c’est le faible nombre de clés : il n’existe que 25 décalages utiles. Un attaquant peut simplement tous les essayer, lors d’une recherche par force brute qui prend une minute à la main et aucun temps sur un ordinateur.

ROT13

ROT13 verrouille le décalage de César à 13 positions. Comme l’alphabet compte 26 lettres, deux décalages de 13 vous ramènent au début. Le chiffrement et le déchiffrement sont la même opération. Les forums l’utilisaient pour cacher les spoilers, car cela empêche un regard distrait de les voir, mais ne protège rien.

Atbash : l’alphabet en miroir

Atbash écrit l’alphabet à l’envers sous lui-même : A correspond à Z, B à Y, C à X, et ainsi de suite. Il vient de l’alphabet hébreu et apparaît dans certains textes anciens.

Comme ROT13, il n’a aucune clé et s’annule lui-même : réfléchissez le miroir une deuxième fois et vous revenez au point de départ. C’est donc un jeu de réflexion, pas un verrou. Dès que quelqu’un reconnaît le motif, tous les messages écrits avec cette méthode sont accessibles.

Chiffrement affine : multiplier, puis décaler

Donnez un nombre à chaque lettre, de A = 0 à Z = 25. Le chiffrement affine prend ce nombre, le multiplie par a, ajoute b, puis revient au début après 26 :

E(x) = (a·x + b) mod 26

Définissez a = 1 et vous retrouvez un simple décalage de César. La multiplication éloigne les lettres voisines, ce qui donne un résultat plus brouillé.

Il y a toutefois un problème. Pour que le déchiffrement fonctionne, chaque lettre chiffrée doit provenir d’une seule lettre en clair. Cela n’arrive que lorsque a n’a aucun facteur commun avec 26. Ainsi, a = 3 et a = 5 fonctionnent, mais a = 2 ou a = 13 ne fonctionnent pas, car ils enverraient deux lettres différentes au même endroit. Seules 12 valeurs de a sont autorisées ; avec les 26 valeurs de b, cela donne 312 clés. C’est mieux que 25, mais cela reste minuscule pour un ordinateur.

Substitution par mot-clé : un mélange totalement libre

Pourquoi déplacer chaque lettre selon une règle ? Un chiffre par substitution permet d’utiliser comme clé n’importe quel alphabet mélangé. Pour rendre ce mélange facile à retenir, écrivez d’abord un mot-clé, supprimez les lettres répétées, puis ajoutez les lettres restantes dans l’ordre. Le mot-clé ZEBRAS donne l’alphabet-clé ZEBRASCDFGHIJKLMNOPQTUVWXY : A devient Z, B devient E, C devient B, et ainsi de suite.

Le nombre de mélanges possibles est égal à 26 factorielle, soit environ 4 × 10²⁶. Les essayer tous est impossible, alors la substitution a semblé incassable pendant des siècles. Mais elle ne l’était pas.

Pourquoi aucun de ces systèmes n’est sécurisé aujourd’hui.

Les chiffres par substitution ont une faiblesse fatale : une lettre devient toujours la même lettre. La structure de la langue est donc conservée. En anglais, E apparaît le plus souvent, puis T, A et O, tandis que Q et Z sont rares. Des érudits du monde islamique ont décrit l’analyse de fréquence vers le IXe siècle : comptez les lettres du texte chiffré, associez la plus fréquente à E, puis utilisez les structures des mots (un mot d’une seule lettre est probablement A ou I) pour compléter le reste.

Les messages plus longs donnent de meilleures statistiques, donc même un espace de clés immense ne suffit pas. Les chiffres modernes sont conçus pour que le texte chiffré ne présente aucun de ces motifs, et leur sécurité repose sur des clés beaucoup trop grandes pour être devinées. Pour toute utilisation réelle, servez-vous d’outils modernes éprouvés, et n’utilisez jamais votre propre méthode.

Comment explorer ce sujet en laboratoire.

Le laboratoire Codes & Ciphers vous donne une roue de chiffrement que vous pouvez faire tourner, ainsi que des outils pour compter les lettres et tester des suppositions. Voici un bon parcours dans le premier monde gratuit :

1. Commencez par Le décalage de César et essayez de le casser.
2. Observez le comportement auto-inverse dans ROT13, puis dans Atbash.
3. Testez quels multiplicateurs fonctionnent dans Affine : multiplier, puis décaler.
4. Créez une clé mélangée dans Substitution par mot-clé.

Il s’agit d’un modèle pédagogique simplifié des chiffres historiques. Son but est de vous aider à comprendre intuitivement les clés et les attaques, pas de protéger de vrais messages.