Utilise une fonction de compression itérative avec chaînage pour transformer un message de taille arbitraire en une empreinte de taille fixe.

Exemples : MD5, SHA-1, SHA-2

Utilise une fonction de permutation avec des phases d'absorption et de pressage, permettant une sortie de taille variable.

Exemples : SHA-3 (Keccak), SHAKE

HAsh Iterative FrAmework, une extension de Merkle-Damgård incluant un compteur de bits et du salage.

Exemples : BLAKE2, BLAKE3

Utilisé pour l'authentification de messages à l'aide d'une fonction de hachage cryptographique et d'une clé secrète.

Applications : TLS, signatures d'API, jetons d'authentification (JWT)

Méthode standardisée pour dériver des clés cryptographiques à partir d'une entrée à faible entropie ou d'un secret partagé.

Comporte deux étapes principales :

• Extraction : crée une clé pseudoaléatoire (PRK) à partir du matériel source
• Expansion : génère des clés de sortie déterministes de longueur arbitraire

Applications : Dérivation de clés dans TLS 1.3, Signal Protocol

Arbre de Merkle

Structure de données arborescente où chaque feuille contient le hash d'un bloc de données, et chaque nœud interne contient le hash de ses enfants.

Applications : Blockchain, Git, IPFS, certificats transparents

Fonctions de hachage utilisées pour prouver qu'un certain travail computationnel a été effectué. Le défi consiste généralement à trouver une entrée produisant un hash avec un certain nombre de zéros au début.

// Exemple simplifié de preuve de travail 
// (similaire à Bitcoin)
function mineBlock(data, difficulty) {
  let nonce = 0;
  let hash;
  
  // Cible : hash commençant par 'difficulty' zéros
  const target = "0".repeat(difficulty);
  
  while(true) {
    // Concaténer les données avec le nonce
    const attempt = data + nonce.toString();
    
    // Calculer le hash
    hash = sha256(attempt);
    
    // Vérifier si le hash commence par le nombre 
    // requis de zéros
    if(hash.substring(0, difficulty) === target) {
      return { nonce, hash };
    }
    
    nonce++;
  }
}

Applications : Cryptocurrencies, protection contre le spam, mécanismes anti-DoS

Chaque bloc est chiffré indépendamment avec la même clé :

Avantages : Simple, parallélisable

Inconvénients : Ne cache pas les motifs (les blocs identiques produisent des chiffrés identiques), vulnérable aux attaques par replay

Verdict : Ne jamais utiliser

Chaque bloc de texte clair est combiné (XOR) avec le bloc chiffré précédent avant d'être chiffré :

Avantages : Cache les motifs, un changement dans un bloc se propage à tous les blocs suivants

Inconvénients : Non parallélisable pour le chiffrement, vulnérable aux attaques par padding oracle

Verdict : Utilisable avec précaution

Transforme un chiffrement par bloc en chiffrement à flot en chiffrant des valeurs de compteur incrémentales :

Avantages : Parallélisable (chiffrement et déchiffrement), transforme un chiffrement par bloc en chiffrement à flot, accès aléatoire aux blocs

Inconvénients : Vulnérable si le nonce est réutilisé, pas d'authentification intégrée

Verdict : Recommandé avec nonces uniques

Extension du mode CTR avec une fonction d'authentification basée sur la multiplication en champ de Galois :

• Utilise CTR pour le chiffrement
• Calcule un tag d'authentification (GMAC) pour garantir l'intégrité
• Permet d'authentifier des données additionnelles (AAD) non chiffrées

Avantages : Parallélisable, fournit confidentialité et authentification (AEAD), très efficace sur le matériel moderne

Inconvénients : Catastrophique si le nonce est réutilisé, implémentation complexe

Verdict : Hautement recommandé pour les applications modernes

Combinaison du chiffrement à flot ChaCha20 et de l'authentificateur Poly1305 :

• ChaCha20 : fonction de chiffrement à flot ARX (Addition-Rotation-XOR) créée par D.J. Bernstein
• Poly1305 : fonction d'authentification MAC basée sur un polynôme

Avantages : Très rapide sur les processeurs sans instructions AES-NI, résistant aux attaques par canal auxiliaire, sans tableau de substitution

Verdict : Recommandé particulièrement pour les appareils à ressources limitées

Mode de chiffrement authentifié conçu pour être résistant à la réutilisation de nonce :

• Calcule d'abord un "IV synthétique" (S) basé sur les données à chiffrer
• Utilise ensuite S comme nonce pour chiffrer les données avec CTR

Avantages : Résistant à la réutilisation accidentelle de nonce/IV, idéal pour le chiffrement de stockage

Inconvénients : Nécessite deux passes sur les données, pas parallélisable pour le chiffrement

Verdict : Recommandé pour le chiffrement au repos et les environnements où la gestion de nonce est difficile

Mode spécialisé pour le chiffrement de stockage (disques, secteurs) :

• Utilise deux clés et un "tweak" (généralement le numéro de secteur)
• Chaque bloc est chiffré indépendamment mais avec une modification basée sur sa position

Avantages : Accès aléatoire aux blocs, pas de propagation d'erreurs, adapté au chiffrement de disque

Inconvénients : Pas d'authentification intégrée, vulnérable à certaines attaques de modification

Verdict : Recommandé spécifiquement pour le chiffrement de stockage

Mode de chiffrement authentifié parallélisable en une seule passe :

• Utilise des "offsets" calculés à partir du nonce pour chaque bloc
• Fournit l'authentification et le chiffrement en une seule passe

Avantages : Très efficace (presque aussi rapide que le chiffrement CTR seul), entièrement parallélisable

Inconvénients : Protégé par des brevets jusqu'en 2021 (maintenant libre), légèrement plus vulnérable à la réutilisation de nonce que GCM

Verdict : Recommandé pour les applications nécessitant des performances optimales