CRYSTALS : Cryptographic Suite for Algebraic Lattices
Cryptographie
CRYSTALS : Cryptographic Suite for Algebraic Lattices, suite cryptographique fondée sur les réseaux euclidiens algébriques. « Deux algorithmes post-quantiques qui ont gagné le concours du NIST et perdu leur nom dans la foulée », par analogie avec des lauréats qu'on ne reconnaît plus une fois en uniforme.
Composition : La suite réunit Kyber, mécanisme d'encapsulation de clé (KEM, Key Encapsulation Mechanism), et Dilithium, signature numérique. Tous deux reposent sur des problèmes de réseaux euclidiens à structure de module : Module-LWE (Learning With Errors) pour Kyber, Module-LWE et Module-SIS (Short Integer Solution) pour Dilithium.
Normalisation : Le NIST (National Institute of Standards and Technology) les a sélectionnés en juillet 2022 à l'issue du troisième tour de son processus de normalisation post-quantique, puis publiés le 13 août 2024 sous les noms ML-KEM (FIPS 203) et ML-DSA (FIPS 204).
Kyber n'est pas ML-KEM : Les normes diffèrent des soumissions du troisième tour par des ajustements de détail, encodages, dérivations, séparation de domaine : une implémentation de Kyber du troisième tour n'interopère pas avec ML-KEM. Les premiers déploiements hybrides dans TLS, sous l'identifiant X25519Kyber768Draft00, ont ainsi dû céder la place à X25519MLKEM768.
Implémentations : La sécurité mathématique ne garantit pas celle du code : KyberSlash, publié fin 2023, exploitait le temps d'une division portant sur des données secrètes dans plusieurs implémentations de Kyber. Les canaux auxiliaires restent le terrain le plus fertile contre ces algorithmes.
Ce qui arrive si on s'en passe
Sans ces algorithmes ou leurs versions normalisées, l'échange de clés et les signatures reposent uniquement sur RSA et les courbes elliptiques, que l'algorithme de Shor casserait sur un ordinateur quantique suffisamment grand ; les échanges enregistrés aujourd'hui deviendraient alors lisibles a posteriori. Le risque inverse existe aussi : déployer une version antérieure aux normes de Kyber ou de Dilithium fige un format abandonné, incompatible avec FIPS 203 et FIPS 204. Il faut viser ML-KEM et ML-DSA, en mode hybride avec un algorithme classique pendant la transition.
Explication de la marmotte
CRYSTALS est le nom d'une famille de deux méthodes, Kyber pour échanger des clés et Dilithium pour signer, inventées pour résister aux futurs ordinateurs quantiques. Elles reposent sur des problèmes de géométrie dans des espaces à des centaines de dimensions, très difficiles à résoudre même pour ces machines. En 2024, l'organisme américain de normalisation les a adoptées sous de nouveaux noms : ML-KEM et ML-DSA. Ce sont ces versions officielles qu'il faut utiliser.