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1 Sécurité informatique Université Kasdi Merbah Ouargla Département Mathématique et informatique Les packages crypto en C/C++ et en Java Master informatique industrielle Mai 2013 Master informatique industrielle Sécurité informatique 1

2 Les packages de cryptographie en C/C++ et en Java Plan (1) 1. Les librairies crypto en C&C++ Crypto ++ Boton Polar SSL Chilkat C++ Open SSL 2. L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE JCA/JCE Les principes de conception de JCA/JCE L API JCA/JCE et les providers de service crypto (CSPs) Les concepts de l API de sécurité: les classes de moteurs et les services crypto Master informatique industrielle Sécurité informatique 2 2

3 Les packages de cryptographie en C/C++ et en Java Plan (2) La classe provider La méthode getinstance Installer et configurer un provider Le provider JCE de Bouncy Castle L ordre de préférence des providers Capacité de provider 3 Master informatique industrielle Sécurité informatique 3

4 1- Les librairies crypto en C&C++ (1) Crypto ++ Une librairie cryptographique gratuite de classes en C++ tenue à jour par Wei Dai. Distribuée en code source (version 5.6.1). Crypto++ ou Cryptopp est riche en algorithmes crypto (symétriques Stream Cipher et Block Cipher, asymétriques, MAC, fonctions de hachage, schémas d échange de clé DH Et aussi la cryptographie ECC : ECDSA, ECNR, ECIES, ECDH et ECMQV). Voir Crypto++ aux URLs suivantes : et On peut aussi trouver des benchmarks de Crypto++ à l URL : 4 Master informatique industrielle Sécurité informatique 4

5 1- Les librairies crypto en C&C++ (2) Botan (une librairie identique à Crypto++) Botan (OpenCL) est une autre librairie Open Source, écrite en C++, et ressemble beaucoup à Crypto++ (Botan, a friendly C++ crypto library). Elle est portable, facile à utiliser et efficace. Elle supporte la plupart des algorithmes asymétriques (RSA, DH, DSA, NR, RW) mais pas encore ECC. Pour en savoir plus, voir le manuel de référence de l API Botan à l URL : 5 Master informatique industrielle Sécurité informatique 5

6 1- Les librairies crypto en C&C++ (3) Polar SSL ( 1.1.3) (PolarSSL library - Crypto and SSL made easy) Une librairie légère en C implémentant SSL/TLS. Elle est Open source mais n est pas riche en algorithmes crypto. Elle supporte plusieurs architectures matérielles (ARM, PowerPC, MIPS et MOTOROLA) et plusieurs plateformes (UNIX, Windows Visual C++). Voir et télécharger Polar SSL à l URL : 6 Master informatique industrielle Sécurité informatique 6

7 1- Les librairies crypto en C&C++ (4) Chilkat C++ (Chilkat Encryption C / C++ Library) Une librairie crypto d usage commercial en C++. Disponible aussi dans plusieurs plateformes : JavaScript, RUBY, PYTON, PERL. Riche en algorithmes crypto. Elle implémente aussi les protocoles de sécurité Internet comme S/MIME et HTTPS. Voir Chilkat à l URL : 7 Master informatique industrielle Sécurité informatique 7

8 1- Les librairies crypto en C&C++ (5) OpenSSL (Cryptogaphie and SSL/TLS Toolkit) Un projet open source écrit en C avec une License libre style Apache. Supporte le protocole SSL/TLS Un outil de commande en ligne openssl Un outil pour Benchmarking (openssl speed) : nombre d octets/s et temps nécessaire pour des cycles de signatures&vérification. crypto : une librairie cryptographique supportant différents types d algorithmes (symétrique, à clé publique, des macs et des fonctions de hachage, les certificats X.509, encodage de données). Des algorithmes ECC ajoutés à partir de la version d OpenSSL. Voir OpenSSL à l URL : 8 Master informatique industrielle Sécurité informatique 8

9 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (1) Le langage Java est sécurisé (des méthodes d accès utilisées pour accéder aux classes, méthodes et variables Java : private, protected, public, static, package). Le code compilé Java est en byte-code s exécutant sur une JVM indépendante des plateformes matériel et O.S. Le vérificateur de byte-code vérifie le programme avant son exécution par le JRE. L API de sécurité Java s appuie sur le package java.security : 9 Master informatique industrielle Sécurité informatique 9

10 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (2) JCA : des fonctionnalités de signatures numériques et empreintes de message. JCA est construit sur le package java.security (implémente des algorithmes de signatures numériques DSA et empreintes de message SHA1 et MD5). Le provider JCA de Sun est SUN Provider. JCE : étend la JCA pour inclure des APIs pour le chiffrement symétrique et asymétrique, l échange de clé et le calcul de Macs. L API JCE s appuie sur le package javax.crypto. Le provider JCE de SUN est SunJCE Provider. 10 Master informatique industrielle Sécurité informatique 10

11 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (3) Les principes de conception des providers JCA/JCE : Indépendance de l implémentation et interopérabilité des providers. Indépendance des algorithmes et leur extensibilité (des nouveaux providers de services et / ou des nouveaux algorithmes peuvent être ajoutés). Architecture modulaire : utiliser les services crypto sans connaitre les détails de l implémentation, utiliser les services crypto de différents providers. L indépendance des algorithmes : définition des classes de services crypto (moteurs de classes). Le CSP (Cryptography Service Provider) implémente un ou plusieurs services crypto par exemple : un service particulier : une signature numérique, un type de signature : une signature DSA. La méthode de production getinstance() permet d obtenir une implémentation d un service de signature type DSA d un des providers installés comme suit : Signature.getInstance( DSA ). 11 Master informatique industrielle Sécurité informatique 11

12 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (4) L API JCA/JCE et les providers de service crypto 12 Master informatique industrielle Sécurité informatique 12

13 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (5) Les concepts de l API de sécurité: les classes de moteurs et les services crypto Classes de moteurs et algorithmes : une classe de moteur définit un service crypto d une manière abstraite sans aucune implémentation concrète. Un service crypto est associé à un algorithme tel que : Une signature numérique, une empreinte de message, un chiffre, un mac (Signature, MessageDigest, Cipher, Mac, KeyAgreement) Générer des clés et des paramètres pour les algorithmes crypto (KeyFactory, KeyGenerator, KeyPairGenerator ). Générer des certificats enveloppant les clés utilisées dans les opérations cryptographiques (X509Store,CertStore,) Exemple : la classe Signature permet l accès à un algorithme de signature numérique DSA, la classe FactoryDSA pour fournir une paire de clés DSA (privée et publique) d un objet de signature DSA, ces clés seront utilisées par les méthodes initsign() et initverify() de l algorithme DSA. 13 Master informatique industrielle Sécurité informatique 13

14 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (5) Pour chaque classe, une sous classe SPI abstraite est fournie, elle définit les méthodes que le CSP doit implémenter pour fournir l implémentation de service. Le provider crée une s/classe de la classe SPI correspondante au service et fournit l implémentation de toutes les méthodes de la classe abstraite. Par exemple : la classe Signature, sa classe SPI est SignatureSPI, une s/classe SignatureSPI spécifie le type de l algorithme de signature tel que : SHA1withRSA, SHA1withDSA ou MD5withRSA. A partir de J2SE 5, des classes pour le support de la cryptographie ECC ont été ajoutées par l API JCE. Des providers JCE peuvent fournir des services crypto basés ECC. 14 Master informatique industrielle Sécurité informatique 14

15 2-L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (6) La classe Provider : c est l interface des CSPs. Elle a des méthodes statiques pour accéder aux informations de provider (nom, numéro de version et autres informations). Utiliser une implémentation d un provider : instancier une classe de moteur implémentant un algorithme particulier : Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA", "BC"). La méthode getinstance ramène une implémentation qui satisfait l algorithme spécifié fourni par le provider BC. 15 Master informatique industrielle Sécurité informatique 15

16 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (7) Installer et configurer des providers Installer les classes de provider : il ya deux façons : Placer le chemin du fichier ZIP ou JAR des classes du provider dans CLASSPATH (variable d environnement définissant le chemin des packages utilisés) Déployer le fichier JAR des classes du provider comme une extension de Java (un package optionnel dans le répertoire jre/lib/ext de l installation Java) Configurer le provider : Enregistrement statique : ajouter le provider à la liste des providers existants (préféré) (dans le fichier java.security du répertoire jre/lib/security : security.provider.n= masterclassname ou n est l ordre de préférence du provider) Enregistrement dynamique : l application client appelle des méthodes comme : Security.addProvider, ou Security.insertProviderAt (non recommandée). La classe Security a des méthodes pour ajouter ou supprimer un provider durant l exécution du programme. 16 Master informatique industrielle Sécurité informatique 16

17 2- L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (8) Le provider JCE de Bouncy Castle une implémentation d algorithmes crypto pour Java. Le package BC est conforme au Framework JCE. Pour les Applets et les Midlets ne pouvant pas accéder aux librairies JCE, il y a une API légère (lightweight) appropriée à l environnement mobile de J2ME/MIDP. Le provider BC et son API légère sont open source, riches en algorithmes crypto et supportent la cryptographie ECC. Installer et activer le provider BC : Installer le fichier JAR du provider (le déployer comme une extension Java). Télécharger les fichiers JAR du site de BC et les copier dans Jre/Lib/ext. Activer le provider BC : l ajouter dans le fichier java.security : security.provider.n=org.bouncycastle.jce.provider.bouncycastleprovide r (n est le n de préférence du provider) On peut afficher les providers installés avec les méthodes de la classe Security : getprovider(), getname() et getversion(). Le package de Bouncy Castle peut être téléchargé à l URL: 17 Master informatique industrielle Sécurité informatique 17

18 2-L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (9) L ordre de préférence des providers chaque provider installé a un n (un ordre de préférence). L ordre de préférence (priorité) est basé 1 : 1 est le plus préféré, suivi de 2 et ainsi de suite : Cipher.getInstance( Blowfish/ECB/NoPadding ): aucun provider n est spécifié. Dans ce cas, le JRE ramène le 1er provider dans la liste des providers du fichier java.security qui peut satisfaire l algorithme crypto demandé. Cipher.getInstance( Blowfish/ECB/NoPadding, BC ) : le provider BC est spécifié. En utilisant un programme de test de précédence, on peut avoir les providers satisfaisant l algorithme Blowfish/ECB/NoPadding : SunJCE version 1.6, BC version Master informatique industrielle Sécurité informatique 18

19 2-L API de sécurité Java et l architecture JCA/JCE (10) Capacité de provider On peut aussi interroger les providers existants pour avoir les services crypto fournis par chaque provider. BC est le seul provider qui fournit le plus grand nombre d algorithmes et de services cryptographiques. La méthode getinstance pour produire un objet JCA/JCE de BC (Cipher, MessageDigest, MAC, Signature, keyagreement, ). Exemple : MessageDigest.getInstance( SHA-1, BC ). NB: pour avoir ces concepts en pratique, réétudier le code source des pgms java livrés dans TP4_BC_Java et aussi TP_RSA_Java. 19 Master informatique industrielle Sécurité informatique 19

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