Chiffrement par motif : comment un tracé protège vos fichiers

Vaultaire sérialise une forme dessinée sur une grille 5×5 et la traite avec PBKDF2-HMAC-SHA512, 600 000 itérations et un sel commun à tout l'appareil stocké dans le Keychain iOS. Le résultat de 256 bits est une clé de coffre : elle chiffre l'index du coffre et désencapsule la clé principale aléatoire distincte qu'AES-256-GCM utilise pour le contenu des fichiers et les métadonnées.

Qu'est-ce que le chiffrement par motif ?

La plupart des apps de coffre-fort se cachent derrière un code PIN ou un mot de passe. Vous tapez quatre chiffres, et vos photos apparaissent. Ça a l'air assez sécurisé, non ?

Voici le problème : un code PIN à quatre chiffres a exactement 10 000 combinaisons possibles. Un ordinateur peut toutes les essayer en moins d'une seconde. Six chiffres ? Un million de combinaisons. Toujours trivialement rapide pour du matériel moderne. Un mot de passe de huit caractères, s'il n'utilise que des minuscules, vous donne environ 200 milliards de possibilités. Ça semble beaucoup jusqu'à ce que vous appreniez qu'un ordinateur portable standard peut tester des milliards de hachages de mots de passe par seconde.

Le chiffrement par motif adopte une approche fondamentalement différente. Au lieu de taper des caractères dans une case, vous dessinez une forme géométrique sur une grille de points. Le chemin spécifique que vous tracez – quels points vous touchez, dans quel ordre, avec quelle géométrie – devient l'entrée d'une fonction de dérivation de clé basée sur un mot de passe. Le résultat n'est pas simplement vérifié par l'interface : il doit déverrouiller un index chiffré authentifié et la clé principale aléatoire qu'il contient.

La distinction compte. Lorsque vous saisissez un code PIN dans certaines applications, l'application vérifie uniquement si vous avez tapé le bon code. Si c'est le cas, elle s'ouvre, même si les fichiers ne sont protégés que par un contrôle d'accès. Vaultaire fournit plutôt le motif dessiné à PBKDF2 pour dériver une clé de coffre de 256 bits. Cette clé doit authentifier et déchiffrer l'index du coffre avant de pouvoir désencapsuler la clé principale aléatoire utilisée sur les fichiers. Un motif non reconnu est présenté comme un coffre vide, mais l'authentification AES-GCM sous-jacente distingue toujours une clé correcte d'une clé incorrecte.

Comment ça marche, étape par étape

Voici ce qui se passe du moment où votre doigt touche l'écran jusqu'au moment où vos fichiers deviennent illisibles pour tous les autres.

Étape 1 : vous tracez votre motif

Vaultaire présente une grille de points 5×5. Vous dessinez un chemin continu reliant au moins 6 points avec au moins un changement de direction. L'application enregistre exactement les points que vous avez visités et dans quel ordre. Cette séquence est votre motif.

Contrairement aux grilles 3×3 couramment utilisées pour les écrans de verrouillage Android, Vaultaire utilise une grille 5×5. Ce n’est pas un choix cosmétique. Vingt-cinq positions permettent bien plus de chemins, de croisements, de sauts et de changements de direction que neuf positions. L’espace théorique plus large est utile, mais la sécurité réelle dépend toujours de l’imprévisibilité du chemin que vous choisissez. Une lettre familière ou une forme simple reste devinable même lorsque la grille peut exprimer des milliards d'alternatives.

Étape 2 : le motif dérive une clé de coffre

Votre motif dessiné est sérialisé avec la taille de la grille et introduit dans PBKDF2 (Fonction de dérivation de clé basée sur un mot de passe 2) avec HMAC-SHA512, 600 000 itérations et un sel aléatoire commun à tout l'appareil. Le sel est une valeur non secrète stockée dans le Keychain iOS en tant qu’élément WhenUnlockedThisDeviceOnly. Cela lie la dérivation locale à l'appareil ; le sel n'est pas propre à chaque coffre et n'ajoute pas d'entropie à un motif choisi par l'homme.

Le processus de dérivation de clé est volontairement coûteux. PBKDF2 exécute 600 000 itérations HMAC-SHA512 pour chaque motif candidat, ce qui augmente le coût d'une attaque de devinette. Cela ne transforme pas un motif à faible entropie en 256 bits de sécurité, et le temps d’attaque dépend du matériel de l’attaquant. Son objectif est plus restreint et mesurable : rendre chaque supposition nettement plus chère qu’un simple hachage.

Étape 3 : vos fichiers sont chiffrés

Lorsque le coffre est créé pour la première fois, Vaultaire génère une clé principale aléatoire de 256 bits. La clé de coffre dérivée d'un motif chiffre l'index et encapsule cette clé principale ; elle ne chiffre pas directement tous les fichiers. La clé principale est utilisée avec AES-256-GCM pour les en-têtes de fichiers, le contenu, les vignettes et les métadonnées associées. De nouveaux nonces garantissent que le texte en clair répété ne produit pas de texte chiffré répété sous la même clé.

Le mode GCM ajoute une couche importante : l'authentification. Il ne fait pas que brouiller vos données — il génère aussi une étiquette qui détecte toute altération. Si un seul bit du fichier chiffré est modifié, le déchiffrement échoue. Personne ne peut altérer vos fichiers sans que vous le sachiez.

Étape 4 : L'état de la clé active est effacé

Lorsque Vaultaire se verrouille, il efface son coffre actif et son état de clé principale et exige un nouveau déverrouillage avant d'afficher à nouveau les fichiers. Lorsque le coffre est ouvert, ces octets de clé symétriques existent nécessairement dans le processus de l'application, afin que CryptoKit puisse effectuer les opérations AES-GCM. Vaultaire conserve également les informations de récupération, y compris le motif et l'enveloppe de récupération chiffrée par phrase, dans une base de données chiffrée par AES-GCM stockée dans le Keychain iOS. Cela est sensiblement différent de prétendre que le motif et chaque copie de clé ne sont stockés nulle part.

Les maths derrière (en clair)

Pas besoin d'un diplôme en informatique pour comprendre pourquoi ça fonctionne. La sécurité se résume à trois chiffres : combien de motifs sont possibles, combien de temps chaque essai prend, et combien d'essais un attaquant peut faire.

Entropie : la mesure de l'imprévisibilité

L'entropie est un mot sophistiqué pour « à quel point c'est difficile à deviner ». Un pile ou face a 1 bit d'entropie (deux résultats). Un code PIN à quatre chiffres a environ 13 bits d'entropie (10 000 résultats). Un motif bien choisi sur une grille 5×5, connectant 8 points ou plus, peut dépasser 30 bits d'entropie — plus d'un milliard de motifs possibles.

L’entropie du motif fixe le plafond pour une attaque de devinette. PBKDF2 ne peut pas créer une entropie que le geste ne contient pas, mais cela peut rendre le test de chaque candidat beaucoup plus coûteux.

Dérivation de clés : rendre les essais coûteux

PBKDF2 prend le motif sérialisé et exécute 600 000 tours de HMAC-SHA512. Les estimations d'attaque doivent utiliser un coût mesuré sur le matériel effectuant la supposition : à exactement 1 ms par candidat complet, 1 000 000 000 de candidats prendraient 1 000 000 s, soit environ 11,6 jours, sur 1 processus de calcul. Un coût mesuré plus élevé par candidat augmente ce temps ; le matériel parallèle le réduit. La longueur de sortie de 256 bits ne modifie pas la taille de l'espace de recherche de motifs.

Le sel commun à tout l'appareil est stocké dans le Keychain et n'est pas conçu pour être secret. Le Keychain et la protection des données d'iOS peuvent rendre l'extraction plus difficile en cas de saisie d'un appareil, mais l'analyse cryptographique doit supposer qu'un examinateur qui acquiert les fichiers chiffrés peut également acquérir le sel. Le sel empêche le précalcul sur tous les appareils ; cela ne remplace pas un motif solide.

AES-256 : un standard public et bien étudié

AES-256 est un chiffrement solide et standard, publié par le NIST sous la référence FIPS 197. Le « 256 » fait référence à la longueur de la clé en bits. Une clé de 256 bits a 2²⁵⁶ valeurs possibles, beaucoup trop pour les essayer par force brute. Un attaquant s'attaque donc au motif, et c'est pourquoi Vaultaire l'étire avec 600 000 itérations de PBKDF2.

La sécurité d'AES-256 ne dépend pas de la nécessité de garder l'algorithme secret. Mais le système complet n’est pas protégé uniquement par l’espace de clés AES : la limite pratique de la supposition vient de l’entropie du motif, le facteur de travail de PBKDF2, et la protection du sel de l'appareil et du stockage chiffré. AES-256-GCM fournit un chiffrement authentifié fort une fois que la clé principale aléatoire correcte a été déverrouillée.

Pourquoi personne ne peut passer

Examinons les principales façons dont quelqu'un pourrait tenter d'accéder à vos fichiers chiffrés, ce que Vaultaire fait pour augmenter le coût et où demeurent les limites.

Force brute : essayer chaque motif

PBKDF2 impose 600 000 itérations HMAC-SHA512 à chaque motif candidat. Il s’agit d’une défense significative, mais pas d’une promesse d’un nombre fixe d’années : le résultat dépend du choix du motif, de la vitesse de dérivation mesurée, du parallélisme et de la question de savoir si l’examinateur a récupéré le sel de l’appareil. Les chemins plus longs et moins prévisibles sont importants car PBKDF2 augmente le coût de chaque essai plutôt que de créer une nouvelle entropie.

Attaques par traces : lire votre écran

Sur une grille 3×3, les traces sur un écran peuvent réduire considérablement les motifs possibles. Sur une grille 5×5, les traces révèlent quels points ont été touchés mais pas l'ordre, la direction ou les connexions entre eux. L'explosion combinatoire rend cette approche impraticable.

Espionnage visuel : regarder votre tracé

Les motifs tracés rapidement sur un petit écran de téléphone sont très difficiles à mémoriser par observation, surtout sur une grille 5×5. Les recherches montrent que les observateurs ont beaucoup plus de mal à reproduire des motifs complexes qu'à retenir un code PIN entendu à voix haute.

Saisie de l'appareil : prendre votre téléphone

Si quelqu'un prend votre téléphone, le contenu des fichiers et les index de Vaultaire restent du texte chiffré AES-GCM jusqu'à ce que les clés requises soient disponibles. L'application ne stocke pas d'enregistrement de vérification de mot de passe classique, mais cela ne supprime pas la vérification hors ligne. Le nom de fichier de chaque index du coffre chiffré contient un hachage tronqué de la clé du coffre, et le déchiffrement authentifié AES-GCM réussit ou échoue également pour une clé candidate. La protection des appareils et la force des motifs restent donc partie intégrante du modèle de menace.

Choisir un motif robuste

Le chiffrement n'est aussi fort que le motif que vous choisissez. Voici comment maximiser votre sécurité avec un effort minimal.

Ce qui rend un motif robuste

• Utilisez plus de points. Connectez au moins 8 des 25 points disponibles. Chaque point supplémentaire multiplie le nombre de motifs possibles.
• Croisez votre propre chemin. Les motifs qui font des boucles, sautent des points ou changent de direction de manière inattendue sont beaucoup plus difficiles à reproduire de mémoire ou par observation.
• Évitez les formes évidentes. Les lettres (L, Z, S), les formes géométriques simples (carrés, triangles) et les lignes droites sont les premières choses qu'un attaquant essaiera.
• Utilisez toute la grille. Les motifs qui restent dans un coin ou le long d'un bord gaspillent l'entropie disponible. Étendez-vous.

Ce qu'il faut éviter

• Motifs de longueur minimale. Vaultaire nécessite au moins 6 points et un changement de direction, mais respecter le minimum ne rend pas un chemin imprévisible. Utilisez davantage la grille lorsque vous pouvez vous souvenir du résultat de manière fiable.
• Les formes géométriques simples. Un L, un zigzag ou une diagonale droite sont l'équivalent motif de « password123 ».
• Toujours commencer par le même coin. Les recherches sur les motifs de verrouillage Android montrent que la plupart des gens commencent par le point en haut à gauche. Les attaquants le savent.

Le juste milieu

Un motif connectant 8 à 12 points avec au moins deux changements de direction offre une excellente sécurité tout en restant facile à retenir grâce à la mémoire musculaire. Vous n'avez pas besoin de le mémoriser comme un mot de passe — votre main retient le mouvement, comme elle retient comment tracer votre signature.

Pourquoi vous pouvez vous sentir en sécurité

Le chiffrement par motif dans Vaultaire n'est pas simplement un plus joli clavier de code PIN. Le geste est traité par une véritable fonction de dérivation de clé et doit déverrouiller des données chiffrées authentifiées. Sa force dépend toujours du geste que vous choisissez, c'est pourquoi Vaultaire combine la plus grande grille avec un facteur de travail PBKDF2 élevé au lieu de présenter la longueur de sortie de 256 bits comme 256 bits d'entropie humaine secrète.

Votre motif et votre clé de coffre locale ne sont pas envoyés à Vaultaire. Tant que la sauvegarde est activée, ce qui est le cas par défaut, une clé de sauvegarde distincte dérivée d'un motif chiffre les enregistrements CloudKit, et un manifeste de récupération chiffré permet à la phrase de récupération de restaurer le coffre et les clés de sauvegarde. Vaultaire ne détient pas de clé de fournisseur permettant de déchiffrer ces enregistrements, mais les informations d'identification de l'appareil et de récupération restent des éléments de sécurité critiques de la conception.

Vous tracez une forme. Cette forme protège vos fichiers. Les maths font le reste.