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L'authentification par certificats x.509 et smartcard
Introduction
Depuis toujours, l'authentification sur des systèmes informatique est principalement régie par l'utilisation du couple identifiant / mot de passe. C'est pourtant un facteur d'identification peu fiables : utilisation du même mot de passe pour plusieurs - voir tous les - services, mot de passe faible, progrès technique rendant leur cassage plus efficaces etc. Dans un communiqué de presse du W3C et de l'Alliance FIDO, "les mots de passe volés, faibles ou par défaut sont à l'origine de 81% des atteintes à la protection des données".
Il existe des solution pour pallier cette faiblesse, avec notamment l'introduction d'un ou plusieurs autres facteurs d'authentification (TOTP, SMS etc.), ou les gestionnaires de mots de passe (keepass, LastPass ...).
L'authentification par certificats semble être une alternative intéressante au traditionnel mot de passe. Nous allons dans ce mémoire étudier son fonctionnement, parler de son intégration dans GNU/Linux, parler de sa mise en œuvre et tenter d'exposer ses limites.
La norme X.509
La norme X.509 régissant les formats les format pour les certificats à clé publique. Elle est définie par l'Union Internationale des Télécommunications et établie :
- Le format de certificat
- La liste de révocation des certificats
- leurs attributs
- un algorithme de validation de chemin de certificats
Contrairement à OpenPGP qui repose sur une toile de confiance, X.509 repose sur les autorités de certifications : un tiers de confiance délivre les certificats et fournit les moyens de les vérifier.
Les certificats X.509 sont donc composé de deux éléments : une partie publique et une partie privée. Ces certificats peuvent assurer plusieurs rôles
PKI - Infrastructure à clefs publiques
Une infrastructure à clefs publiques est un ensemble d'éléments, qu'ils soient humain, matériels ou logiciels, destinés à gérer les clefs publiques des utilisateurs d'un système.
Cette infrastructure est utilisée pour créer, gérer, distribuer et révoquer des certificats
La PKI elle va te crypter l'Internet du digital
Sur Internet, les différentes autorités de certifications assurent les rôles de PKI : Elle fournissent l'infrastructure pour gérer les certificats permettant le fonctionnement du chiffrement TLS.
Une SmartCard?
Maintenant que nous avons parlé de la norme X.509, nous allons parler de notre startcard. D'après Wikipedia (source) :
Une carte à puce est une carte en matière plastique, voire en papier ou en carton, de quelques centimètres de côté et moins d'un millimètre d'épaisseur, portant au moins un circuit intégré capable de contenir de l'information. Le circuit intégré (la puce) peut contenir un microprocesseur capable de traiter cette information, ou être limité à des circuits de mémoire non volatile et, éventuellement, un composant de sécurité (carte mémoire).
Vous utilisez tous les jours une SmartCard : votre carte SIM, votre carte bancaire...
Les smartcards qui nous intéressent ici contiennent un espace de stockage, un microprocesseur et un coprocesseur pour accélérer les opérations cryptographiques.
Comme vous pouvez le voir, il n'y a pas de connexion directe entre les contacts et la mémoire. Pour des raisons évidente de sécurité, tout passe par le système d'exploitation de la carte. Il en existe une multitude (JavaCard Operating System, MULTOS, OpenPGP Card, Gnuk etc.)
Création, stockage et utilisation de certificats
Dans le cas qui nous intéresse, la carte à puce permet de stocker le certificat et de l'utiliser. Lors de son utilisation, un code PIN sera demandé, le certificat contenu pourra alors être utilisé pour s'authentifier, signer ou chiffrer.
Certaines Smartcard permettent la génération de certificats.
Le Web plus accessible aux authentifications par certificats
Aujourd'hui, l'un des principaux défauts de l'authentification par certificats, c'est qu'elle n'est pas déployée largement : seul un petit nombre de services l'utilisent.
Cependant, supporté par le constat que les mots de passe perdent en efficacité, le standard WebAuthn (pour Web Authentication) a récemment été créé et publiée par le W3C. Ce standard définit une API destinée aux navigateurs, aux applications web et aux autres plateformes nécessitant une authentification forte basée sur clés publiques.
Les grands du Web ont déjà ont déjà mit en place le support de WebAuthn sur leurs outils : Windows 10, Android, Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Edge et Safari. L'apparition de ce standard va sans aucun doute encourager une adoption plus large de ce type d'authentification.
Attaque sur les smartcard
Attaques par canal auxiliaire
Les attaques par canal auxiliaire regroupe les attaques qui tentent d'exploiter des failles sur l'implémentation des procédures de sécurité plutôt que sur les procédures elles-mêmes. Voici une liste de types d'attaques par canal auxiliaire sur lesquels on va s'attarder car elles touchent les smartcard :
Attaque par sondage
Particulièrement invasive, elle consiste à détériorer suffisamment une puce pour avoir un accès physique aux bus et y lire les bits qui y passent. Il est à noter que cette attaque est très difficile à mettre en place car elle nécessite du matériel de pointe (oscilloscope très précis, chronométrage du passage des bits...), de la rigueur et de la précision sur la détérioration de la puce, etc.
Analyse d'émanations électromagnétiques
Analyse de consommation
En fonction des opérations résolues par un processeur, sa consommation en énergie diffère. En étudiant les variations d'énergie utilisée par un lecteur de cartes, il est possible de trouver des indices sur la clé privée, sur un échantillon suffisant. Aujourd'hui, cette attaque peut être aisément contrecarrée en apposant du bruit sur le circuit ou en le blindant.
Attaque par faute
Attaque temporelle
Le temps que met un algorithme à s'exécuter donne parfois des indices sur la constitution d'une clé entrée en paramètre dans cet algorithme, comme le nombre de bits à 1. A elle seule, cette attaque ne donne pas beaucoup d'informations, mais elle peut être combinée avec d'autres attaques pour en augmenter son efficacité.
Attaques sur les PKI
Même si elle ne touchent pas directement les smartcard, Il est intéressant de parler des attaque sur les infrastructures à clé publiques.
Collision MD5
Le MD5 (pour Message Digest 5) est une fonction de hachage cryptographique permettant d'obtenir l'empreinte d'un fichier / d'une chaine de caractères.
Une fonction de hachage - pour être robuste - est censé ne donner, pour chaque valeur en entrée différente, qu'une seule valeur en sortie (valeur de hashage). On dit d'une fonction de hachage cryptographique qu'elle est résistante aux collisions si il est difficile de trouver deux valeurs en entrée pour lesquelles la valeur en sortie est la même. Si le MD5 est aujourd'hui obsolète, c'est parce que cet algorithme n'est pas résistant aux collisions.
S'il est possible de produire un message pour lequel la valeur de hashage est la même que la valeur de hashage d'une clé privée, il n'est plus nécessaire de trouver la clé et il est possible, par exemple, d'usurper l'identité d'un certificat en présentant ce message à une autorité de certification.
Trouver un message produisant le même hash qu'un autre message par force brute n'exploite pas vraiment cette vulnérabilité. Il existe un scénario qui tire mieux parti de la collision :
- L'attaquant créé au préalable deux documents, un "légitime", qu'il demandera à quelqu'un de signer et un autre qui produit le même hash MD5.
- L'autre partie, une autorité de certification par exemple, l'accepte et signe son hash MD5.
- L'attaquant peut envoyer le deuxième document en y joignant la signature du premier document, prétendant qu'il a été signé par l'autorité de certification.
Ce scénario a été utilisé, en 2008, par des chercheurs pour créer une fausse autorité de certification.
Bibliographie
Stéphane Bortzmeyer RFC 5280: Internet X.509 Public Key Infrastructure Certificate and Certificate Revocation List (CRL) Profile
Ivan Ristić BulletProof SSL and TLS
Pixis Padding oracle
Romain Bardou, Riccardo Focardi, Yusuke Kawamoto, Lorenzo Simionato, Graham Steel, et al.. Efficient Padding Oracle Attacks on Cryptographic Hardware. [Research Report] RR-7944, 2012, pp.19.
Marc Zaffagni CNETfrance.fr : Vers la fin des mots de passe ? WebAuthn est désormais un standard du web
W3C Web Authentication: An API for accessing Public Key Credentials
Wikipedia Attaque de collisions, Attaque par canal auxiliaire