Générateur d’aléa cryptographique

Comme expliqué en annexe A.3, la qualité de l’aléa est un élément crucial pour la sécurité d’un système, que ce soit pour la génération des clés ou pour le bon fonctionnement des mécanismes cryptographiques.

Dans cette partie sont énoncées les règles et les recommandations applicables à un générateur d’aléa destiné à alimenter un système cryptographique de manière durable.

Un tel générateur consiste généralement en la combinaison de différentes sources d’aléa et d’une couche de retraitement algorithmique.

Plus précisément, une source d’aléa désignera un dispositif susceptible de fournir en entrée du retraitement des éléments au moins partiellement aléatoires. Une source d’aléa est :

• physique s’il s’agit d’un générateur physique d’aléa, c’est-à-dire d’un dispositif physique spécialement conçu pour produire des bits aléatoires en quantité (théoriquement) illimitée. Un tel générateur élabore ses sorties à partir de phénomènes physiques présentant un caractère imprédictible (par exemple le bruit thermique électronique, des phénomènes quantiques, etc.) ;
• systémique si elle correspond à une accumulation d’événements partiellement imprévisibles provenant du système (par exemple le procédé d’accumulation d’aléa de /dev/random sous Linux) ;
• importée s’il s’agit de données secrètes parfaitement aléatoires spécialement fournies par le reste du système d’information ;
• manuelle s’il s’agit de données aléatoires secrètes obtenues par action intentionnelle d’un utilisateur (par exemple : frappes au clavier, mouvements de la souris, etc.).

On note que selon les cas les sources d’aléa peuvent être disponibles de manière régulière ou, au contraire, ponctuelle.

Un retraitement algorithmique est un mécanisme de nature cryptographique destiné àcombiner différentes sources d’aléa et à produire des sorties indistinguables de sorties produites par une source d’aléa idéale, ne présentant ni biais ni dépendances indentifiables. En particulier, la connaissance d’une partie des sorties ne fournit aucune information sur les autres sorties.

Un état interne est une donnée secrète dédiée au retraitement, destinée généralement à accumuler l’entropie des sources d’aléa. Les éventuelles clés secrètes utilisées par les mécanismes cryptographiques employés par le retraitement font également partie de l’état interne.

En l’absence de source d’aléa régulière, c’est-à-dire si les sources d’aléa disponibles sont ponctuelles, on note que le retraitement s’apparente à un générateur pseudo-aléatoire. Il possède nécessairement un état interne et une source d’aléa ponctuelle pour l’initialiser.

Dans le cas des systèmes pouvant être mis hors tension (cas considéré par défaut dans ce qui suit), un élément de sécurité important consiste en l’utilisation d’une mémoire non volatile, protégée en confidentialité et en intégrité, pour stocker des données qui seront utilisées lors de l’initialisation suivante. Ces données peuvent par exemple être mises à jour par les fonctions d’initialisation et/ou d’avancement. En particulier, de telles dispositions permettent de se protéger des attaques par rejeu et de fournir suffisamment d’entropie à l’algorithme de retraitement lors de l’initialisation.

Finalement, les différents éléments constituant un générateur d’aléa cryptographique peuvent être représentés comme sur la figure 1, étant entendu que tous les composants ne sont pas forcément nécessaires et que le détail des fonctionnalités représentées peut varier d’un système à un autre.