Уязвимостта TPM-Fail, която позволява възстановяване на ключове, съхранявани в TPM модули

Група изследователи от Уорчестърския политехнически институт, Университета в Любек и Калифорнийския университет в Сан Диего разработи метод за атака чрез странични канали, позволяващ възстановяване на стойността на закритите ключове, съхранявани в TPM (Trust Platform Module). Атаката получи кодовото име TPM-Fail и засяга fTPM (софтуерна реализация на базата на фърмуер, работеща на отделен микропроцесор в CPU) от компанията Intel (CVE-2019-11090) и хардуерни TPM на чипове STMicroelectronics ST33 (CVE-2019-16863).

Изследователите публикуваха създадоха прототип на инструмента за извършване на атаката и демонстрираха възможността за възстановяване на 256-битов закрит ключ, използван за генериране на цифрови подписи с помощта на алгоритми, базирани на елиптични криви ECDSA и EC-Schnorr. В зависимост от правата на достъп общото време на атаката върху системи с Intel fTPM е между 4-20 минути и изисква анализ на от 1 до 15 хиляди операции. За атаката върху системи с чип ST33 са необходими около 80 минути и анализ на около 40 хиляди операции по генериране на цифров подпис.

Изследователите също демонстрираха възможността за извършване на дистанционна атака в високоскоростни мрежи, която в локална мрежа с пропускателна способност 1GB в лабораторни условия възстанови закрития ключ за пет часа, след измерване на времето за отговор за 45 хиляди сесии на аутентификация с VPN сървър, базиран на програмата strongSwan, съхраняваща ключовете си в уязвим TPM.

Методът на атаката се основава на анализ на разликите във времето за изпълнение на операциите при генерирането на цифров подпис. Оценката на закъснението при изпълнението на изчисленията позволява определянето на информация за отделните битове по време на умножението по скалар в операции с елиптична крива. За ECDSA определянето на дори няколко бита с информация за вектора на инициализация (nonce) е достатъчно за извършването на последователна атака за възстановяване на целия закрит ключ. За успешното извършване на атаката е необходим анализ на времето за генериране на няколко хиляди цифрови подписа, създадени върху известни на атакуващия данни.

Уязвимост е отстранена компанията STMicroelectronics в нова версия на чиповете, при които реализацията на алгоритъма ECDSA е освободена от корелации с времето за изпълнение на операциите. Интересно е, че чиповете на STMicroelectronics, засегнати от проблема, се използват и в оборудване, отговарящо на нивото на сигурност CommonCriteria (CC) EAL 4+. Изследователите също така провериха TPM-чиповете на компаниите Infineon и Nuvoton, но при тях не се наблюдава изтичане на информация, основано на промяна на времето за изчисления.

В процесорите Intel проблемът се проявява, започвайки от семейството Haswell, произведено от 2013 г. Наблюдава се, че на проблема са подложени широк спектър от лаптопи, ПК и сървъри, произвеждани от различни производители, включително Dell, Lenovo и HP.

Компанията Intel включи поправка в ноемврийското обновление на фърмуера, в което, освен разглеждания проблем, са отстранени са още 24 уязвимости, от които на девет е приписан висок ниво на опасност, а на една критично. По посочените проблеми се предоставя само обща информация, например, споменава се, че критичната уязвимост (CVE-2019-0169) е обусловена от възможността за предизвикване на препълване на купчина в средите на Intel CSME (Converged Security and Management Engine) и Intel TXE (Trusted Execution Engine), което позволява на злонамерен потребител да повиши привилегиите си и да получи достъп до конфиденциални данни.

Също така може да се отбележи разкритие на резултатите от одита на различни SDK за разработка на приложения, взаимодействуващи с код, изпълняван на страната на изолирани анклави. С цел идентифициране на проблемни функции, които могат да се използват за извършване на атаки, бяха изследвани осем SDK: Intel SGX-SDK, SGX-LKL, Microsoft OpenEnclave, Graphene,
Rust-EDP и Google Asylo за Intel SGX, Keystone за RISC-V и Sancus за Sancus TEE. По време на одита бяха установени разкрито 35 уязвимости, на базата на които бяха разработени няколко атака, позволяващи извличане на AES-ключове от анклава или организиране на изпълнение на собствен код чрез създаване на условия за увреждане на съдържанието на паметта.

Източник: opennet.ru