Comprendre le SHA-256 : définition et fonctionnement

Le SHA-256, ou Secure Hash Algorithm 256 bits, est une fonction de hachage cryptographique très utilisée et reconnue pour sa fiabilité dans le monde de la cryptographie. Cette méthode permet de garantir l’intégrité des données tout en assurant leur confidentialité. Dans cet article, nous vous expliquerons son fonctionnement, ainsi que ses différentes applications, notamment dans le secteur des crypto-monnaies.

Qu’est-ce que le SHA-256 ?

Le SHA-256 est un algorithme de hachage qui fait partie d’une famille plus large appelée les fonctions de hachage SHA-2. Cet algorithme a été développé par l’Agence américaine de sécurité nationale (NSA) en 2001 et est aujourd’hui considéré comme le standard fédéral pour le traitement des informations sensibles. Il sert à la fois à vérifier l’intégrité et la provenance des données, mais aussi à protéger les informations lors de leur stockage ou transmission.

Pour mieux comprendre son fonctionnement, il est utile de définir ce qu’est une fonction de hachage :

  • Une fonction de hachage est une méthode mathématique qui prend en entrée une série de données (un texte, un fichier, etc.) et produit en sortie une chaîne de caractères de taille fixe. Cette chaîne de caractères est appelée “empreinte” ou “hash”.
  • Les empreintes calculées par une fonction de hachage sont uniques pour chaque ensemble de données d’entrée. Ainsi, si l’on change ne serait-ce qu’un seul caractère dans les données initiales, cela produira une empreinte totalement différente.
  • Les fonctions de hachage cryptographiques sont conçues pour être résistantes aux attaques : il est très difficile, voire impossible, de retrouver les données d’origine à partir de leur empreinte, de trouver deux jeux de données différents ayant la même empreinte ou de modifier les données sans que cela ne se remarque.
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Comment fonctionne le SHA-256 ?

Le SHA-256 fonctionne en plusieurs étapes :

  1. Prétraitement des données : Avant d’être traitées par l’algorithme, les données doivent être préparées. Pour cela, elles sont divisées en blocs de 512 bits, et du “padding” (ajout de données supplémentaires) est appliqué afin d’obtenir un nombre entier de blocs. Le but de cette opération est notamment d’éviter les collisions, c’est-à-dire les situations où deux ensembles de données distincts produiraient la même empreinte.
  2. Initialisation de valeurs spécifiques : L’algorithme utilise des constantes déterminées par des nombres premiers particuliers. Ces constantes sont utilisées lors des étapes suivantes pour mélanger et tronquer les données.
  3. Traitement en plusieurs tours : Chaque bloc de données est traité successivement par l’algorithme, qui effectue des opérations complexes de décalage, mélange et troncature. Ces opérations sont répétées pour chaque bloc, dans un certain nombre de tours spécifié par l’algorithme.
  4. Calcul de l’empreinte : Après le traitement, les résultats obtenus pour chaque bloc sont additionnés entre eux afin de produire la chaîne de caractères finale de 256 bits correspondant à l’empreinte.

Grâce à ce processus, le SHA-256 garantit qu’une modification minime dans les données initiales entraîne une différence majeure dans l’empreinte calculée. À noter également que si deux empreintes identiques étaient trouvées lors de l’utilisation de cet algorithme (ce qui est hautement improbable), on parlerait alors de “collision”, potentiellement exploitable pour des attaques informatiques.

Les applications du SHA-256

La sécurisation des mots de passe

Le SHA-256 est souvent utilisé pour sécuriser les mots de passe lors de leur stockage ou transmission. En effet, plutôt que d’enregistrer directement le mot de passe en clair dans une base de données, il est préférable de n’y stocker que son empreinte générée par l’algorithme de hachage. Ainsi, même en cas de vol ou fuite de cette base de données, les mots de passe restent protégés et ne peuvent pas être utilisés tels quels par un pirate informatique.

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Lorsque l’utilisateur souhaite s’authentifier, il saisit son mot de passe, qui est alors haché à l’aide du même algorithme. Si l’empreinte obtenue correspond bien à celle enregistrée dans la base de données, cela signifie que le mot de passe saisi est correct.

Les signatures numériques et la vérification d’intégrité des données

Le SHA-256 sert également à garantir l’intégrité et l’authenticité des données, notamment lors de l’utilisation de signatures numériques. En effet, une signature numérique permet de garantir qu’un ensemble de données n’a pas été modifié depuis sa création ou validation par un tiers de confiance (par exemple un serveur web, une autorité de certification ou encore un fournisseur de logiciel).

De manière générale, une signature numérique est créée en combinant l’empreinte d’un document (obtenue grâce au SHA-256) avec une clé privée appartenant à la partie émettrice. Cette signature peut ensuite être vérifiée par quiconque dispose de la clé publique associée.

L’utilisation dans les crypto-monnaies et la blockchain

Enfin, le SHA-256 occupe une place de choix dans le secteur des crypto-monnaies grâce à la technologie de la blockchain. Par exemple, cet algorithme est utilisé par le protocole du Bitcoin pour sécuriser les transactions et assurer la robustesse du réseau. Le principal avantage du SHA-256 dans ce contexte réside dans sa résistance aux attaques et sa capacité à garantir l’immutabilité des données contenues dans la blockchain.

Plus précisément, lors de l’ajout de nouveaux blocs à la chaîne, les mineurs doivent résoudre un problème mathématique complexe dont la solution repose sur l’algorithme SHA-256. Cette étape, appelée “preuve de travail”, doit être effectuée par les mineurs afin d’avoir le droit de valider les transactions et de recevoir une récompense pour leur contribution au réseau.

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