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Enjeux, évolution et conséquences de la sécurité dans mondemobile

Guillaume Bouffard <guillaume.bouffard@ssi.gouv.fr>

Agence nationale de la sécurité des systèmes d’information

Workshop SERTIF - 11 Octobre 2016

ANSSI ? Késako ?

ANSSI (Agence Nationale de la Sécurité des Systèmesd’Information) dépend du Premier Ministre, avec une doublemission :

Prévention des cyberattaques :

Référentiels et guidesPolitique industrielle et labellisationAssistance technique

Réaction aux cyberattaques :

Détection et analyseRemédiation

Securité du monde mobile G. Bouffard (ANSSI) Workshop SERTIF 1 / 29

Agenda

Introduire la notion de racine de confiance :

Qu’est ce que c’est ?Comment garantir un niveau de sécurité ?.Présentation rapide d’un élément sécurisée : la carte à puce.

Présentation de la sécurité des ordiphones et des objetsintelligents :

Les objets intelligents sont partout,Peut-on garantir un niveau de sécurité comme pour une carte àpuce?

Agenda

Introduire la notion de racine de confiance :

Qu’est ce que c’est ?Comment garantir un niveau de sécurité ?.Présentation rapide d’un élément sécurisée : la carte à puce.

Présentation de la sécurité des ordiphones et des objetsintelligents :

Les objets intelligents sont partout,Peut-on garantir un niveau de sécurité comme pour une carte àpuce?

1. Introduction

La Racine de Confiance

Pourquoi les racines de confiance sont elles nécessaires ?

Plusieurs fonctionnalités ont besoin d’un environnement deconfiance où il est possible :

de stocker des données sensibles :

en protégeant la confidentialité/intégrité des données ;

exécuter des opérations sensibles (cryptographie) :

sans aucune fuite.

Pourquoi les racines de confiance sont elles nécessaires ? (cont.)

La racine de confiance est un environnement d’exécution sécurisé.

Traditionnellement c’est un composant sécurisé.

Pourquoi les racines de confiance sont elles nécessaires ? (cont.)

On voit apparaître des implémentations logicielles de composantsécurisé :

Émulation de composant sécurisé matériel :

remplacement de TPMs physiques par des enclaves sécurisées, (typeARM TrustZone)ce n’est pas un composant sécurisé.

whitebox cryptographique :

c’est fondamentalement moins sécurisé,cette tendance est de plus en plus importante,comment garantir le niveau de sécurité de ces implémentations ?comment et sous quelles conditions mener ces évaluations ?

1. Introduction

Évaluation d’un composant sécurisé

Comment garantir le niveau de sécurité ?

Les développeurs spécifient les recommandations de sécurité.

Les vendeurs implémentent les recommandations de sécurité dansleurs produits.

Les CESTIs évaluent le niveau de sécurité des produits.

Le centre de certification certifie les produits en vérifiant chaqueétapes du processus d’évaluation.

Quel schéma?

Critère Commun pour l’évaluation Sécuritaire des Technologie del’information, (Abrégé comme Critère Commun ou CC)

Standard international (ISO/IEC 15408) pour la certification desproduits de sécurité.

Niveau d’évaluation

Plusieurs classes de certification existent :

Level Description

EAL 1 Testé fonctionnellement

EAL 2 Testé structurellement

EAL 3 Testé et vérifié méthodiquement

EAL 4 Méthodiquement conçu, testé et le code est relu

EAL 5 Semi-formellement conçu et testé

EAL 6 Semi-formellement conçu, vérifié et testé

EAL 7 Semi-formellement conçu, vérifié et testé

À chacune de ces classes, un niveau exigence d’évaluation estdéfini et peut être augmenté :

Par exemple : une carte à puce peut-être évaluée :EAL4þ +þ ALC_DVS.2þ +þ AVA_VAN.5þ

Reconnaissance Mutuelle

SOG-IS (Senior Official Group Info. Systems Security ) :

Accord européen de reconnaissance (10 membres),Audits périodiques entre centres de certification (procédures and

compétences techniques).

CCRA (Common Criteria Recognition Arrangement ) :

Reconnaissance internationale (27 membres),Audits périodiques entre chaque centre de certification (seulement la

procédure),Limitation sur le niveau maximum de reconnaissance :

AVA_VANþ ⇒ AVA_VAN.2þ maximum

Reconnaissance Mutuelle

SOG-IS (Senior Official Group Info. Systems Security ) :

Accord européen de reconnaissance (10 membres),Audits périodiques entre centres de certification (procédures and

compétences techniques).

CCRA (Common Criteria Recognition Arrangement ) :

Reconnaissance internationale (27 membres),Audits périodiques entre chaque centre de certification (seulement la

procédure),Limitation sur le niveau maximum de reconnaissance :

AVA_VANþ ⇒ AVA_VAN.2þ maximum

D’autre schémas ?

Schéma EMVCo

Spécifications pour l’intéropérabilité dans les transactions bancaires,schéma certification privé,échanges réguliers avec les groupes de travail du SOG-IS.

Schéma Global Platform (Java Card, TEE)

Spécifications du cycle de vie et des communications vers laplate-forme Java Card et, récemment pour les TEE (Trusted Execution

Environment),Nouveau schéma de certification privée pour les TEE,Échanges réguliers avec le SOG-ISLe profil de protection (PP) pour le TEE a été élaboré par l’ANSSI.

Schéma EMVCo

1. Introduction

La carte à puce : un système évalué

La carte à puce

La carte à puce est le plus répandu des composants de confiance.

Utilisée dans :

le monde bancaire,la TV à péage,l’identité,la santé,votre téléphone,. . .

La carte à puce

La carte à puce est le plus répandu des composants de confiance.

Utilisée dans :

le monde bancaire,la TV à péage,l’identité,la santé,votre téléphone,. . .

La carte à puce : une racine de confiance

La carte à puce est un système sécurisé avec :

juste quelques protocoles d’entrée/sortie :

ISO/IEC 7816,ISO/IEC 14443.

protection contre les attaques physiques,durcissement du code logiciel.

2. L’ordiphone

L’ordiphone : le réveil de la force

(Martin Cooper avec le premier

téléphone mobile.)

La sécurité des ordiphones

La sécurité des ordiphones est un problème difficile avec denombreux chemins d’attaque.

Quelques fonctions de sécurité :

Chiffrement des donnéesProtection de l’intégrité du code (et des données)Cloisonnement applicatif et contrôle d’accès. . .

Quelques chemins d’attaques :

Corruption de la phase de démarrage et/ou du matériel,Installation d’applications malveillantes,Corruption des échanges extérieurs. (les mises à jour peuvent être

corrompues.)

Quelques contre-mesures implémentées

Fonctionnalités de sécurités présentes :

Phase de démarrage sécurisée,Chiffrement des partitions,Exécution sécurisée d’applications :

Contrer les attaques d’applications malveillantes.L’utilisateur peut installer uniquement les applications mises àdisposition dans une boutique et validées. (sauf dans les appareils dedéveloppement)

Ces contre-mesures sont implémentées entre le monde logiciel et lemonde matériel.

Apple maîtrise complètement les composants embarqués dans sesordiphones.

« Un grand pouvoir implique de grandes responsabilité »

Un composant sécurisé est utilisé pour des fonctionnalitéssensibles :

ce composant sécurisé doit être évalué,la plupart ont le même niveau d’évaluation qu’une carte à puce,

pour payer, le composant doit respecter le schéma d’évaluation EMVCo.

Pour les opérations nécessitant plus de ressources :

les opérations doivent être faites sur un SoC (Système sur une puce),Les SoCs récents ont un Environnement d’Exécution Sécurisé.(comme ARM TrustZone)

2. L’ordiphone

Utilisation des composants sécurisés dans les ordiphones

Utilisation du composant sécurisé pour Apple Pay

iPhone

Contrôleur NFCComposant

Sécurisé

Lecteur NFC

Utilisation du composant sécurisé pour Apple Pay

iPhone

Sécurisé

Lecteur NFC

Utilisation du composant sécurisé pour Google Pay

Ordiphone Android

Sécurisé

Lecteur NFC

Ordiphone Android

Sécurisé

Lecteur NFC

Select AID « Y »

Ordiphone Android

Sécurisé

Lecteur NFC

Select AID « Y »Select

AID « X »

Ordiphone Android

Sécurisé

Lecteur NFC

Select AID « Y »Select

AID « X »

AndroidHCE

2. L’ordiphone

Sécurité des SoCs

Fonctionnalités des SoCs

Les SoCs sont des micro-processeurs complexes,

Majoritairement basés sur des ARM 32/64-bits,

Les SoCs haut de gamme ont :

au moins 4-cœurs,au moins 4 Go de RAM,Wi-Fi,3G/LTE,Bluetooth,GPS,NFC,support de USB,support des caméras,GPU,support des extensions mémoires (type SD, eMMC, etc.).

Architecture ARM TrustZone

(Source : httpsþ:þ/þ/þdeveloperþ.þarmþ.þcomþ/þtechnologiesþ/þtrustzoneþ)

Exemple d’attaque sur ARM TrustZone

Étude de cas : démarrage sécurisé d’un boîtier Android multimédiavidéo 1.Le SoC contient un mécanisme de démarrage sécurisé afin devérifier l’image de l’OS avant de la charger en TrustZone.Partie TrustZone non documentée.

Accès root disponible (côté non sécurisé) via une connexion UART.

1. httpþ:þ/þ/þwwwþ.þfredericbþ.þinfoþ/þ2016þ/þ10þ/þamlogic-þs905-þsoc-þbypassing-þnot-þsoþ.þhtmlþ

Exemple d’attaque sur ARM TrustZone

Étude de cas : démarrage sécurisé d’un boîtier Android multimédiavidéo 1.Le SoC contient un mécanisme de démarrage sécurisé afin devérifier l’image de l’OS avant de la charger en TrustZone.Partie TrustZone non documentée.Accès root disponible (côté non sécurisé) via une connexion UART.

1. httpþ:þ/þ/þwwwþ.þfredericbþ.þinfoþ/þ2016þ/þ10þ/þamlogic-þs905-þsoc-þbypassing-þnot-þsoþ.þhtmlþ

Exemple d’attaque sur ARM TrustZone (cont.)

Impossible de lire la BootROM depuis le monde non sécurisé.(fonctionnement attendu)

La chaîne de démarrage sécurisé ne permet pas de charger ducode non autorisé.

Impossible de lire la BootROM depuis le monde non sécurisé.(fonctionnement attendu)

La chaîne de démarrage sécurisé ne permet pas de charger ducode non autorisé.

Figure – ARM Trusted Firmware Design.

À partir de là, deux chemins d’attaque ont été découverts.

Grâce à la liaison UART, il est possible d’envoyer des commandesU-Boot.

1 La communication entre le Monde Non Sécurisé et le MondeSécurisé se fait via des instructions SMC (Secure Monitor Call).

Corruption non trivial du plan mémoire via une interruption SMC.Lecture du code binaire du BL2

2 Corruption de la phase de chargement du niveau 2.

Seulement l’intégrité de le BL3 est vérifié, pas d’authentification.Chargement d’un BL3 corrompu.

Bingo !

Attaque purement logicielle.

Seulement l’intégrité de le BL3 est vérifié, pas d’authentification.Chargement d’un BL3 corrompu.Bingo !

Enclave Sécurisée d’Apple

Introduit avec iPhone 5S et iOS 7 en 2013.coprocesseur intégré au processeur A7 ou supérieur.

Mémoire chiffrée.générateur de nombres aléatoires matériel.Système d’exploitation durci.Identifiant matériel unique inconnu d’Apple.Opérations de chiffrement et déchiffrement en boite noire.Les clés ne peuvent pas être lues hors de l’enclave sécurisée.Communications entre l’enclave sécurisée et le processeur applicatifvia une « boite aux lettres ».

Protège les données d’authentification et les clés de déchiffrementdes partitions.

Peut-on attaquer physiquement un SoC?

Un SoC n’est pas un composant sécurisé contre les attaquesphysiques,

Actuellement, un système d’exploitation TrustZone est évalué via leschéma CC en France (EAL2 + ALC_DVS.2 + AVA_VAN.5),ANSSI a fourni un profil de protection à propos de l’évaluation desTEE.

Théoriquement, un SoC peut être perturbé par une attaque parinjection de faute,

Mais, un SoC est :

un processeur multitâche,avec une CPU haute fréquence.

. . . ce qui complexifie le succès d’attaques physiques.

Mais, un SoC est :

Et l’IoT dans tout ça ?

(Source : flickr.com/wilgengebroed/þ)

Comme pour les ordiphones,l’IoT a un cycle dedéveloppement très rapide,

La plupart des systèmes IoTn’ont pas de composants desécurité.

Et l’IoT dans tout ça ?

(Source : flickr.com/wilgengebroed/þ)

Comme pour les ordiphones,l’IoT a un cycle dedéveloppement très rapide,

La plupart des systèmes IoTn’ont pas de composants desécurité.

Comment certifier l’Iot ?

Actuellement aucun standard n’est établi pour évaluer des objetsintelligents,

des initiatives privées semblent émerger,

il faut des schémas de certification adaptés :

on n’évalue pas une brosse à dent comme un pacemaker,la méthode d’évaluation doit être adaptée aux cycles rapides dedéveloppement de ces objets.

Conclusion

Pour l’instant, les attaques physiques ne sont pas/très peu utiliséespour attaquer les ordiphones.

Peut-on attaquer physiquement un SoC? Oui, mais ce n’est pastrivial.

Pour l’instant, les attaques sont principalement logicielles.

Comment garantir le niveau de sécurité d’un SoC?

Évaluer ce SoC,Il n’existe pas encore de schéma d’évaluation sûr et rapide,C’est à faire !

Questions?Guillaume Bouffard

<guillaume.bouffard@ssi.gouv.fr>

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