C’est quoi le hachage ? (hash)

ou

c’est quoi les fonctions de hachage ?

Au programme : C’est quoi et à quoi ça sert le hachage ? Comment ça marche le hachage ? Quelques fonctions de hachage très connues et surtout très utilisées.

Introduction sur le hachage

On retrouve les fonctions de hachage dans de nombreuses applications et vous les utilisez tous les jours sans forcément le savoir. Je vais introduire ces notions de hachage par un exemple concret d’utilisation. Et nous verrons ensuite quelques exemples d’applications où le hachage est utilisé.

Allons-y :

Peut-être vous êtes-vous posé la question :  mais comment sont stockés mes mots de passe ?
Et, est-ce que quelqu’un peut lire mon mot de passe ?

Dans la plupart des cas, les mots de passe sont enregistrés mais personne ne peut les lire. Et en lisant, la phrase qui précède vous vous dites « Mais si les mots de passe sont illisibles, alors comment fait l’ordinateur pour savoir si j’ai saisi le bon mot de passe ? ». Eh bien, c’est ce que je propose que nous regardions ensemble.

Le mauvais exemple :

J’ai bien commencé le paragraphe du dessus par « Dans la plupart des cas … » car ce n’est pas toujours le cas. Oui, parfois, les mots de passe sont enregistrés en clair et sont facilement lisibles par toute personne qui accède au fichier contenant les mots de passe : heureusement c’est de moins en moins le cas ! ( D’ailleurs sur certains sites ou dans certaines entreprises, si vous oubliez votre mot de passe, on peut vous le donner : ce n’est pas très chouette car ça prouve qu’on peut le lire ! )

Et si on représente ça par un schéma, voila ce que cela donne :

Les mots de passe des utilisateurs circulent et sont stockés en clair, il est facile d’accéder au fichier pour lire les mots de passe : c’est très mauvais pour la sécurité.

Je ne ferai aucun commentaire sur le mot de passe que j’ai mis dans ce schéma, mais « cind123 » comme mot de passe : c’est pire que mauvais, jetez un œil à « Comment bien choisir ses mots de passe »

 

Utilisation d’une fonction de hachage

Et si nous utilisions une fonction de hachage ?
Cette fonction va prendre le texte du mot de passe et le « mouliner » pour obtenir une signature (cette signature est aussi appelée « empreinte »).

L’ordinateur ne va pas envoyer le mot de passe au serveur, mais une signature du mot de passe. Le serveur ne va enregistrer le mot de passe mais enregistrera cette signature. Lorsque l’utilisateur se connectera, le serveur ne va pas vérifier si le mot de passe est identique, mais il va vérifier que la signature du mot de passe saisi est bien la même que la signature du mot de passe enregistré. Voyons ce que cela donne avec le même schéma qu’au dessus mais avec utilisation d’une fonction de hachage :

Attention, dans le schéma ci-dessus, j’ai volontairement limité la longueur de la signature, en réalité la signature est plus longue. (Il y manque aussi la notion de sel, mais là c’est une autre histoire)

 

Définition des fonctions de hachage.

Voici la définition d’une fonction de hachage telle que je pourrais la résumer : Une fonction de hachage est une fonction qui va calculer une empreinte (ou signature) unique à partir des données fournies.

Une fonction de hachage doit respecter les règles et propriétés suivantes :

Propriétés des fonctions de hachage :

1. La longueur de la signature doit être toujours la même (quelque soit la longueur des données en entrée. Nous verrons plus loin quelles sont les longueurs des empreintes suivants les fonctions de hachage.)
2. Il n’est pas possible de trouver les données originales à partir des empreintes : Les fonctions de hachage ne fonctionnent que dans un seul sens.
3. Il ne doit pas être possible de prédire une signature. (Il n’est pas possible d’essayer d’imaginer ce que pourrait être la signature en examinant les données)
4. Et enfin, évidemment pour des données différentes : les signatures doivent être différentes.

Signature, empreinte ?

Depuis le début, je parle à la fois de signature ou d’empreinte. Vous trouverez même parfois le terme de « condensé » (voire même hashcode). Tous ces termes ont le même sens, vous pouvez utiliser l’un ou l’autre sans problème.

Quelques exemples

Voici quelques exemples de données et leurs signatures. Vous pouvez constater le respect des propriétés énoncées au-dessus :
(les signatures ont été générées avec la fonction MD5, nous verrons MD5 plus loin)

Données en entrée	Signature
123	202cb962ac59075b964b07152d234b70
124	c8ffe9a587b126f152ed3d89a146b445
1234	81dc9bdb52d04dc20036dbd8313ed055
123456789012345678901234567890	a46857f0ecc21f0a06ea434b94d9cf1d
abcde	ab56b4d92b40713acc5af89985d4b786
abcdef	e80b5017098950fc58aad83c8c14978e

A quoi ça sert le hachage ?

Ce qui est intéressant dans le hachage, ce n’est pas les données elles-mêmes mais leurs signatures. Puisque chaque donnée à sa propre signature, on peut se dire que si les signatures sont identiques alors les données sont identiques.
Et à l’inverse, si les signatures sont différentes alors les données sont forcément différentes.

Donc le hachage est utilisé pour comparer les données (en comparant les signatures).

Quelques utilisations concrètes des fonctions de hachage.

La liste ci-dessous est loin d’être exhaustive.

Il existe bien d’autres utilisations des fonctions de hachage, mais celles-ci sont faciles à comprendre :

• Comparaison des mots de passe. Nous l’avons vu sur le schéma du dessus. Attention : Ce schéma n’est pas complet, car idéalement, lors l’enregistrement des mots de passes doit utiliser en plus une chaîne complémentaire appelée « sel » : mais ce n’est pas l’objet de cet article.
• Vérification des données téléchargées.
  Par exemple, dans certains cas, lorsque vous téléchargez un fichier sur Internet la signature du fichier original est disponible (soit dans un fichier à part, soit directement affichée sur le site). Pour être sûr que le fichier a été correctement téléchargé, il vous suffit de vérifier que la signature du fichier téléchargé est bien identique à celle fournie . (Je pense que je vais faire vite un petit article pour montrer comment faire et je mettrai le lien ici).
• La signature électronique (ou signature numérique) des documents. Les documents envoyés sont passés dans une fonction de hachage, et l’empreinte est envoyée chiffrée (avec le mécanisme de clés asymétriques) en même temps que les documents. Il suffit au destinataire de déchiffrer l’empreinte reçue et vérifier que celle-ci correspond bien au calcul de l’empreinte des données reçues.
• Pour l’utilisation de tables de hachage, utilisées en développement des logiciels.
• Pour le stockage des données : si la signature d’un fichier est présente, alors on peut dire que le fichier est présent : il n’est pas nécessaire de l’enregistrer à nouveau. Cela peut être intéressant car si le fichier est très gros, il faudra beaucoup moins de temps pour calculer sa signature que de l’enregistrer à nouveau.
• …

 

C’est quoi les collisions ?

Oui, à la lecture des définitions du dessus, une question ou remarque doit vous forcément vous venir à l’esprit : Que se passe-t-il lorsque des données produisent la même empreinte ?

C’est ce qu’on appelle une collision. Dans la plupart des cas, ce n’est pas bien grave car il ne s’agit que de contrôles : on contrôle que l’empreinte des données reçues est la même que l’empreinte des données envoyées.

Cela peut être un peu plus gênant, pour les mots de passe car deux mots de passe différents produisant la même empreinte permettront de s’identifier ! (c’est une des raisons pour laquelle on ajoute du « sel » au mot de passe, mais ce n’est pas la seule raison).

C’est carrément très gênant pour les tables de hachage ou pour les stockages de données. C’est pourquoi, il est conseillé d’utiliser des fonctions de hachage avec de faibles taux de collisions.

 

Quelques fonctions de hachage célèbres

Quelques fonctions célèbres et quelques sites qui permettent de calculer avec ces fonctions.

MD5

Vous en avez forcément entendu parlé. Cette fonction de hachage est toujours très utilisée bien qu’au niveau de la sécurité, il est recommandé de passer à des versions plus robustes car des suites de collisions ont été trouvées.

Cette fonction renvoie une empreinte de 128 bits.

SHA1

Était la fonction remplaçante de MD5 car elle produisait des empreintes 160 bits et avec impossibilité de trouver des collisions … jusqu’en 2004-2005, date à laquelle des attaques ont prouvé des possibilités de générer des collisions. Depuis, cette date il n’est plus conseillé d’utiliser la fonction SHA1. Mais, elle est encore très utilisée.

Les certificats numériques utilisant SHA1 ne sont plus plus valides au 31 décembre 2016.

SHA2 …

SHA256 et SHA512 sont 2 des grands standards utilisés actuellement, car il n’y a pas à ce jour d’attaques ayant trouvé des failles de sécurité sur ces fonctions de hachage. Elles produisent comme vous pouvez vous en douter des signatures de respectivement 256 et 512 bits.

 

Et enfin, comme promis voici quelques sites permettant de générer des signatures numériques avec des données ou des fichiers, et en utilisant différentes fonctions de hachage :

Pour crypter du texte :

http://www.cryptage-md5.com/

Pour crypter du texte ou des fichiers (en anglais) :

http://onlinemd5.com/