פגיעות בשבבי קוואלקום המאפשרת לחלץ מפתחות פרטיים מאחסון TrustZone

חוקרים מקבוצת NCC חָשׂוּף את הפרטים נקודות תורפה (CVE-2018-11976) בשבבי קוואלקום, המאפשר לך לקבוע את התוכן של מפתחות הצפנה פרטיים הממוקמים במובלעת מבודדת Qualcomm QSEE (Qualcomm Secure Execution Environment), המבוססת על טכנולוגיית ARM TrustZone. הבעיה מתבטאת ב ביותר Snapdragon SoC, שהפך נפוץ בסמארטפונים המבוססים על פלטפורמת אנדרואיד. התיקונים שמתקנים את הבעיה כבר כלול בעדכון אנדרואיד באפריל ובמהדורות קושחה חדשות עבור שבבי קוואלקום. לקוואלקום לקח יותר משנה להכין תיקון; מידע על הפגיעות נשלח לראשונה לקוואלקום ב-19 במרץ 2018.

נזכיר שטכנולוגיית ARM TrustZone מאפשרת לך ליצור סביבות מוגנות מבודדות חומרה המופרדות לחלוטין מהמערכת הראשית ופועלות על מעבד וירטואלי נפרד באמצעות מערכת הפעלה מיוחדת נפרדת. המטרה העיקרית של TrustZone היא לספק ביצוע מבודד של מעבדים למפתחות הצפנה, אימות ביומטרי, נתוני תשלום ומידע סודי אחר. האינטראקציה עם מערכת ההפעלה הראשית מתבצעת בעקיפין דרך ממשק השיגור. מפתחות הצפנה פרטיים מאוחסנים בתוך מאגר מפתחות מבודד חומרה, אשר, אם מיושם כראוי, יכול למנוע את זליגתם אם המערכת הבסיסית נפגעת.

הפגיעות נובעת מפגם ביישום אלגוריתם עיבוד העקומה האליפטית, שהוביל לדליפת מידע על התקדמות עיבוד הנתונים. חוקרים פיתחו טכניקת תקיפה של ערוץ צד המאפשר שימוש בהדלפות עקיפות קיימות כדי לשחזר את התוכן של מפתחות פרטיים הממוקמים במבודד חומרה חנות המפתחות של אנדרואיד. הדלפות נקבעות על סמך ניתוח הפעילות של בלוק החיזוי הענף ושינויים בזמן הגישה לנתונים בזיכרון. בניסוי, החוקרים הדגימו בהצלחה את השחזור של מפתחות ECDSA של 224 ו-256 סיביות מחנות המפתחות המבודדת בחומרה המשמשת בטלפון החכם Nexus 5X. שחזור המפתח דרש הפקת כ-12 אלף חתימות דיגיטליות, שלקח יותר מ-14 שעות. כלים ששימשו לביצוע הפיגוע תופסת מטמון.

הסיבה העיקרית לבעיה היא שיתוף רכיבי חומרה נפוצים ומטמון לחישובים ב-TrustZone ובמערכת הראשית - הבידוד מתבצע ברמת ההפרדה הלוגית, אך באמצעות יחידות מחשוב נפוצות ועם עקבות חישובים ומידע על ענף. כתובות המופקדות במטמון המעבד המשותף. באמצעות שיטת Prime+Probe, המבוססת על הערכת שינויים בזמן הגישה למידע שמור, ניתן, על ידי בדיקת נוכחותם של דפוסים מסוימים במטמון, לנטר זרימות נתונים וסימני ביצוע קוד הקשורים לחישובי חתימות דיגיטליות ב- TrustZone עם דיוק גבוה למדי.

רוב הזמן ליצירת חתימה דיגיטלית באמצעות מפתחות ECDSA בשבבי קוואלקום מושקע בביצוע פעולות כפל בלולאה באמצעות וקטור אתחול שאינו משתנה עבור כל חתימה (שליח). אם התוקף יכול לשחזר לפחות כמה ביטים עם מידע על הווקטור הזה, זה הופך להיות אפשרי לבצע תקיפה כדי לשחזר ברצף את כל המפתח הפרטי.

במקרה של קוואלקום זוהו באלגוריתם הכפל שני מקומות בהם הודלף מידע: בעת ביצוע פעולות חיפוש בטבלאות ובקוד אחזור הנתונים המותנה המבוסס על הערך של הביט האחרון בווקטור ה"nonce". למרות העובדה שקוד קוואלקום מכיל אמצעים למניעת דליפות מידע דרך ערוצי צד שלישי, שיטת ההתקפה שפותחה מאפשרת לך לעקוף את האמצעים הללו ולקבוע מספר ביטים של ערך ה"nonce", אשר מספיקים לשחזור מפתחות ECDSA של 256 סיביות.

מקור: OpenNet.ru