Comprendre JWE : structure, opérations, avantages, inconvénients et comment en créer un

1. Qu'est-ce que JWE (JSON Web Encryption) ?

JSON Web Encryption (JWE) est une norme définie par la RFC 7516 qui représente le contenu chiffré à l'aide de structures de données basées sur JSON. Il vous permet de chiffrer des charges utiles arbitraires pour garantir la confidentialité et, si nécessaire, l'intégrité. Ce contenu crypté peut inclure tout type de données, telles que des informations utilisateur sensibles, des jetons de sécurité ou même des fichiers.

1.1 Pourquoi utiliser JWE ?

JWE est largement utilisé dans les applications Web et les API pour transmettre en toute sécurité des données sensibles telles que des jetons, des informations utilisateur et des détails financiers. Il garantit que les informations ne peuvent pas être lues par des entités non autorisées, même si elles sont interceptées. La charge utile chiffrée ne peut être déchiffrée et utilisée que par le destinataire prévu qui possède la clé de déchiffrement correcte.

1.2 Principales caractéristiques de JWE

• Confidentialité : L'objectif premier de JWE est d'assurer la confidentialité du contenu.
• Intégrité : Elle garantit que les données n'ont pas été falsifiées pendant le transit.
• Interopérabilité : JWE est compatible avec différents algorithmes et environnements cryptographiques.
• Compacité : JWE fournit une représentation compacte facile à transporter via HTTP.

2. Structure de JWE

JSON Web Encryption (JWE) est une norme permettant de transmettre en toute sécurité des informations entre les parties en tant qu'objet JSON. JWE utilise le cryptage pour garantir la confidentialité et l'intégrité des données qu'il protège. Une structure JWE typique se compose de cinq parties concaténées et séparées par des points (.). Les cinq parties sont :

• En-tête (En-tête JOSE)
• Clé cryptée
• Vecteur d'initialisation
• Texte chiffré
• Étiquette d'authentification

Chaque partie d'un JWE joue un rôle spécifique dans le processus de cryptage et de décryptage. Examinons chaque partie en détail.

2.1 En-tête JOSE (en-tête de signature et de chiffrement d'objet JSON)

L'en-tête JOSE (JSON Object Signing and Encryption) est la première partie du JWE et contient des métadonnées sur le processus de cryptage. Il s'agit d'un objet JSON codé en base64url qui comprend :

• alg (Algorithm) : Spécifie l'algorithme utilisé pour chiffrer la clé de chiffrement de contenu (CEK). Les algorithmes courants incluent RSA-OAEP , RSA1_5 , A128KW , A256KW , etc.
• enc (Encryption Algorithm) : Indique l'algorithme de chiffrement utilisé pour chiffrer la charge utile (texte en clair). Les exemples incluent A128GCM , A256GCM , A128CBC-HS256 , etc.
• typ (Type) : indique éventuellement le type du jeton, généralement JWT.
• cty (Content Type) : indique éventuellement le type de contenu de la charge utile chiffrée s'il s'agit de quelque chose d'autre que l'application/json par défaut.

Exemple :

{
  "alg": "RSA-OAEP",
  "enc": "A256GCM"
}

Cet en-tête précise que la clé de chiffrement du contenu est chiffrée à l'aide de l'algorithme RSA-OAEP et que la charge utile est chiffrée à l'aide d'AES GCM avec une clé de 256 bits.

2.2 Clé cryptée

La deuxième partie d'un JWE est la clé cryptée, qui est la clé utilisée pour crypter les données réelles (charge utile). Cette clé est chiffrée à l'aide de l'algorithme spécifié dans le paramètre alg de l'en-tête JOSE.

• Si le alg est RSA-OAEP , la clé de chiffrement du contenu (CEK) est chiffrée à l'aide de l'algorithme RSA-OAEP avec la clé publique du destinataire.
• Si le alg est A128KW ou A256KW , un habillage de clé symétrique est utilisé.

La clé cryptée est codée en base64url.

2.3 Vecteur d'initialisation (IV)

Le Vecteur d'initialisation (IV) est le troisième composant de la structure JWE. Il s'agit d'une valeur aléatoire codée en base64url qui est utilisée avec l'algorithme de cryptage pour garantir que le même texte en clair sera crypté différemment à chaque fois. Le IV empêche les modèles dans les données cryptées, améliorant ainsi la sécurité.

Pour le mode AES GCM, le IV a généralement une longueur de 96 bits (12 octets).

2.4 Texte chiffré

Le texte chiffré est le résultat du chiffrement du texte brut (les données utiles) avec la clé de chiffrement de contenu (CEK) et l'algorithme de chiffrement (paramètre enc). Le texte chiffré est codé en base64url et constitue la partie centrale de JWE, car il contient le contenu protégé.

• Le processus de cryptage implique le remplissage, le cryptage et la conversion de la sortie cryptée au format base64url.
• Si des données authentifiées supplémentaires (AAD) sont incluses, elles sont utilisées pour garantir l'authenticité et l'intégrité de l'en-tête JOSE et du texte chiffré.

2.5 Balise d'authentification

La Tag d'authentification (également connue sous le nom de Tag) est une valeur codée en base64url qui assure l'intégrité et l'authenticité du texte chiffré, du vecteur d'initialisation (IV) et des données authentifiées supplémentaires. (AAD). Il est généré lors du processus de cryptage à l’aide d’algorithmes comme AES GCM.

Si une partie de la structure JWE est modifiée après le cryptage, le processus de décryptage échouera car la balise d'authentification ne correspondra pas.

3. Exemple de JWE

Considérons un scénario dans lequel nous souhaitons chiffrer un message « Hello, World ! » en utilisant JWE. Voici une répartition simplifiée :

• En-tête protégé : {"alg":"RSA-OAEP","enc":"A256GCM"}
• Clé chiffrée : Base64Url(encrypt(clé symétrique avec la clé publique du destinataire))
• Vecteur d'initialisation (IV) : Base64Url (IV généré aléatoirement)
• Texte chiffré : Base64Url(encrypt("Hello, World!" avec la clé symétrique))
• Tag d'authentification : Base64Url (Tag GCM)

Le JWE final pourrait ressembler à ceci :

{
  "alg": "RSA-OAEP",
  "enc": "A256GCM"
}

4. Comment fonctionne JWE ?

JWE fonctionne en utilisant une combinaison de cryptographie à clé publique (pour chiffrer la clé symétrique) et de chiffrement symétrique (pour chiffrer la charge utile réelle). Voici comment fonctionne le processus :

Génération et gestion des clés

• L'expéditeur et le destinataire conviennent d'une norme de cryptographie à clé publique (par exemple, RSA ou Elliptic Curve).
• L'expéditeur génère une clé symétrique aléatoire pour chiffrer le message.
• La clé symétrique est ensuite chiffrée à l'aide de la clé publique du destinataire.

Processus de cryptage

• L'expéditeur crée l'en-tête JWE qui spécifie les algorithmes de chiffrement.
• La charge utile (données) est cryptée à l'aide de la clé symétrique et d'un vecteur d'initialisation (IV).
• La clé symétrique est chiffrée à l’aide de la clé publique du destinataire.
• Les composants résultants sont concaténés pour former le JWE final.

Processus de décryptage

• Le destinataire utilise sa clé privée pour déchiffrer la clé symétrique chiffrée.
• La clé symétrique déchiffrée est ensuite utilisée pour déchiffrer le texte chiffré.
• Le destinataire vérifie l'intégrité des données à l'aide de la balise d'authentification.

5. Avantages et inconvénients de JWE

5.1 Avantages

• Confidentialité : Fournit un cryptage de bout en bout, garantissant la confidentialité des données.
• Interopérabilité : Compatible entre différents systèmes et plates-formes.
• Intégrité et sécurité : Garantit que les données sont protégées contre la falsification.
• Prend en charge plusieurs destinataires : permet de crypter les données de plusieurs destinataires à l'aide de différentes clés.

5.2 Inconvénients

• Complexité : Le processus de cryptage et de décryptage peut être complexe et sujet aux erreurs.
• Performance Overhead : Le processus de cryptage/déchiffrement ajoute une surcharge de calcul.
• Taille de charge utile plus grande : les charges utiles JWE sont plus grandes que les données simples ou JWT en raison des métadonnées de chiffrement.

6. Comment créer un JWE en Java

Créer un JWE implique de choisir des bibliothèques qui prennent en charge les standards JWE. L'une des bibliothèques les plus populaires en Java est Nimbus JOSE JWT. Vous trouverez ci-dessous un exemple simple montrant comment créer un JWE :

Configuration des dépendances

Ajoutez la dépendance suivante à votre pom.xml si vous utilisez Maven :

{
  "alg": "RSA-OAEP",
  "enc": "A256GCM"
}

Création et chiffrement d'un JWE

Voici un extrait de code Java qui démontre la création d'un JWE :

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUCIsImVuYyI6IkEyNTZHQ00ifQ.
g_hE3pPLiSs9C60_WFQ-VP_mQ1BU00Z7Xg.
48V1_ALb6US04U3b.
5eym8mytxoXCBlYkhjBtkmmI.
XFBoMYUZodetZdvTiFvSkQ

Explication du Code

• Génération de clés : Une paire de clés RSA est générée pour chiffrer et déchiffrer le JWE.
• En-tête et charge utile : L'en-tête spécifie les algorithmes de chiffrement, et la charge utile contient les données à chiffrer.
• Chiffrement : Le RSAEncrypter est utilisé pour chiffrer la charge utile.
• Déchiffrement : Le RSADecrypter décrypte la charge utile dans sa forme originale.

Résultat

L'exécution du code ci-dessus générera une chaîne JWE cryptée, puis la déchiffrera jusqu'au message d'origine :

<dependency>
    <groupId>com.nimbusds</groupId>
    <artifactId>nimbus-jose-jwt</artifactId>
    <version>9.22</version>
</dependency>

7. Conclusion

JSON Web Encryption (JWE) est un outil essentiel pour sécuriser la transmission des données dans les applications Web modernes. Comprendre sa structure, son fonctionnement ainsi que ses avantages et ses inconvénients vous aidera à prendre des décisions éclairées sur le moment et la manière de l'utiliser dans vos applications. Si vous avez des questions ou avez besoin de précisions, n'hésitez pas à laisser un commentaire ci-dessous !

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