Атаката EUCLEAK, която позволява клониране на YubiKey 5 и други ключове на чиповете Infineon

Изследователи по сигурността от компанията NinjaLab разработиха техника за атака чрез странични канали, позволяваща клониране на ECDSA-ключове, съхранявани в криптографски токени YubiKey 5 и други устройства, в които се използва криптографска библиотека на компанията Infineon. Атаката получи кодово име EUCLEAK и, освен токените с чипове Infineon SLE78, като YubiKey 5, може да се приложи и към много други системи с микроконтролери на компанията Infineon, включително чиповете Infineon Optiga Trust M и Infineon Optiga TPM.

Възможността за извършване на атака е потвърдена на практика за ключове YubiKey 5Ci и TPM на чиповете SLB96xx, докато за други устройства това е теоретичен аспект. Уязвимостта в ключовете YubiKey 5 е отстранена в версия 5.7 на фърмуера чрез замяна на криптографската библиотека (поправката е приложима само за нови устройства, тъй като в вече издадените устройства YubiKey не е предвидена възможност за обновление на фърмуера). Бяха разработени корекции за библиотеката на Infineon за блокиране на уязвимостта, но те все още не са активирани, тъй като не са преминали сертификация.

Освен ключовете YubiKey 5, проблемът потенциално засяга TPM-чипове (Trusted Platform Module) на лаптопи Lenovo, Dell и HP, изолирани анклави на смартфони Samsung и OnePlus, хардуерни криптокошници, смарткарти, SIM-карти и EMV-чипове на банкови карти, както и чипове на електронни паспорти, използвани в Китай, Индия, Бразилия, САЩ и някои други азиатски и европейски държави.

Опасността от клониране на ключове се компенсира от условията и сложността на извършването на атаката — атакуващият трябва да получи физически достъп до ключа и да го разглоби, премахвайки пластмасовия корпус и екраниращата обвивка. След подобна манипулация корпусът може да бъде възстановен на 3D-принтер, но е доста трудно да се направят манипулациите неоткриваеми. Сканирането на ключа отнема няколко минути, но за внимателно разглобяване и създаване на нов корпус са необходими още около час. След сканирането устройството може да бъде върнато на собственика, но за възстановяване на закрития ECDSA-ключ на базата на получените данни са необходими около 24 часа изчисления (отбелязва се, че процесът може да бъде съкратен до един час, ако се автоматизират ръчно извършените операции и се внесат оптимизации).

Освен физическия достъп до ключа, за успешно провеждане на атака срещу услуги с многофакторна автентикация, злоумышленикът допълнително трябва да узнае логин и парола за услугата, за допълнителната автентикация на която се използва полученото хардуерно устройство. При прилагане на безпаролна автентикация в режимите FIDO2 Passwordless или Passkey е необходимо да се възпроизведе уникален биометричен фактор (например, отпечатък от пръст).

Методът на атака се свежда до възстановяване на ключовете ECDSA, съхранявани в токена, въз основа на данни, получени от анализа на електромагнитния сигнал, излъчван от токена по време на формирането на цифрови подписи, и корелиращи с информацията за ефимерния ключ ECDSA, която е достатъчна за възстановяване на секретния ключ с помощта на методи за машинно обучение. В случай на YubiKey, за иницииране на операции с цифрова подпис, е необходимо да се знае логин и парола в един от сервисите, в които токенът се използва като допълнителен елемент за автентикация.

Проблемът е причинен от използването в библиотеката Infineon на небезопасния алгоритъм за изчисляване на обратния елемент по модул, чийто изчисления отнемат време, зависещо от стойностите на входните данни (за различни вектори се наблюдава различно време за изчисление на обратния елемент по модул). Тази особеност позволява чрез анализ на промяната на сигнала да се извлече информация за отделни битове по време на извършване на операции с вектора за инициализация. В случай на ECDSA, определянето дори на няколко бита с информация за вектора за инициализация (nonce) е достатъчно за извършване на атака по последователно възстановяване на целия затворен ключ. За успешно възстановяване на ключа е необходимо прихващане на активността при генерирането на около 40 цифрови подписа.

За анализа на електромагнитното излъчване по време на генерирането на цифрови подписи е необходимо професионално оборудване на стойност над 10 хиляди долара. Например, по време на атаката изследователите използваха измервателен комплекс Langer ICR HH 500-6 (2300 $), приложим за изпитания на микрочипове за електромагнитна съвместимост, усилвател Langer BT 706, микроманипулатор Thorlabs PT3/M (1000 $) с резолюция 10 µm, цифров микроскоп Dino-Lite AM4113TL (450 $) и четириканален осцилоскоп PicoScope 6424E (7500 $) с 8-битова резолюция на АЦП.

Сценарият на атаката срещу токените YubiKey 5 се състои от следните стъпки:

• Определяне на логин и парола за акаунта, защитен с токен, например, чрез phishing атака.
• Незабелязано получаване на физически достъп до токена.
• Анализ на електромагнитното излъчване от токена по време на операции по автентикация с използване на предварително получените логин и парола.
• Връщане на токена на жертвата.
• Възстановяване на свързания с изследвания акаунт частен ключ ECDSA чрез анализ на хванатата информация за електромагнитно излъчване.
• Създаване на клон на токена, който позволява влизане в акаунта незабелязано от жертвата без наличието на оригиналния токен.

Източник: opennet.ru