Masterclass Cyber Security Erik Poll Digital Security groep

Masterclass Cyber Security Erik Poll Digital Security groep Informatica Cyber Security 1

Wie is dat nu weer? • Erik Poll • Universitair Hoofddocent bij de Digital Security groep, een vd 3 groepen binnen het informatica instituut van de Radboud Universiteit • Ik geef Bachelor-vak Web security & databases en de Master-vakken Hardware Security en Software Security Informatica Cyber Security 2

Overzicht vandaag • Wat is cyber security, en wat komt er allemaal bij kijken? • Case study: het electronische paspoort en twee security bouwblokken ervan: – de technologie van (contactloze) chipkaarten – digitale handtekeningen dmv asymmetrische versleuteling • Demo’s • 10: 45 koffie – thee –fris • 12: 00 Vragen aan studenten Vragen? ? Laat ze meteen horen !! Informatica Cyber Security 3

Wat is Cyber Security? Informatica Cyber Security 4

Beveiligen van computers Informatica Cyber Security 5

Beveiligen van en met computers die dan zelf natuurlijk ook weer beveiligd moeten zijn Informatica Cyber Security 6

Beveiligen van online diensten Informatica Cyber Security 7

Slammer Worm (zaterdag 25 januari 2003, 5: 29) Informatica Cyber Security 8

Slammer Worm (zaterdag 25 januari 2003, 6: 00) Informatica Cyber Security 9

Beveiligen van kritieke infrastructuur Informatica Cyber Security 10

Het belang van cyber security: • Leuke filmpjes over de impact www. youtube. com/user/maxcornelisse Informatica Cyber Security 11

Dat was nep, dit is echt! http: //www. youtube. com/watch? v=d. Zfxdctz. X 6 Q of zoek op youtube startonderbreker Informatica Cyber Security 12

Cyber security: breder dan enkel de techniek Cyber security (en informatica) gaat niet alleen over de techniek van computers & software, maar ook over het gebruik ervan! Bijv • begrijpen van de gebruiker – en social engineering • inschatten van risico’s en besluiten over tegenmaatregelen • organisatie van digitale beveiliging • vervolging & opsporing • juridische aspecten • maatschappelijke impact, bijv mbt privacy Informatica Cyber Security 13

Voorbeeld van juridische vragen Nieuwe technologie vereist ook nieuwe wetgeving • is versturen van spam illegaal? • is inbreken op computer inbraak? • is kopiëren van een DVD diefstal ? • is een film up- of downloaden strafbaar? Informatica Cyber Security 14

Het electronische paspoort Informatica Cyber Security 15

e-paspoort • Electronisch paspoort oftewel biometrisch paspoort • bevat RFID chip oftewel contactloze smartcard e-paspoort logo Informatica Cyber Security 16

e-identiteitskaart • Dezelfde chip zit ook in identiteitskaarten (sinds 2006) Informatica Cyber Security 17

Een contactloze chipkaart van binnen chip Informatica antenne Cyber Security 18

RFID • Draadloze chipkaarten heten ook wel RFID tags en bevatten een minicomputertje met draadloos netwerk – RFID = Radio Frequency IDentification • RFIDs heb je in allerlei soorten & maten Informatica Cyber Security 19

computers in (contactloze) smartcards • de computerchip in een paspoort is vergelijkbaar met computer in je bankpas of SIM kaart • Zo’n chip is een volledige computer, met – een simpele processor : single-core 36 MHz ipv multi-core GHz processor – flash geheugen ipv harde schijf: enkele tientallen Kbytes ipv Gbytes geheugen Informatica Cyber Security 20

RFID toepassing: dieren identificatie Informatica Cyber Security 21

RFID binnenkort: contactloos betalen Informatica Cyber Security 22

Of straks: betalen met NFC telefoon? Informatica Cyber Security 23

Een NFC telefoon kaart of lezer spelen Informatica Cyber Security 24

Wat zit er op de paspoort chip? • programma (software) in Nederlandse paspoorten: een Java programma • data (bestanden) – paspoort foto als JPEG – miv 2009 ook vingerafdruk – in toekomst misschien ook iris scan Informatica Cyber Security 25

Beveiling: risico’s & eisen • Wat zijn de beveiligingsrisico’s van een e-paspoort? Welke aanvallen kun je bedenken? • Wat zijn de beveiligingsdoelen van een e-paspoort? Wat zijn de garanties die je wil dat een paspoort biedt? Welke beveiligingsmechanismen zaten er vroeger al in het paspoort, voordat er een chip in zat? Informatica Cyber Security 26

Bedreigingen versus beveiligingeisen Bedreigingen Eisen 1. 2. afluisteren stiekem uitlezen garanderen vertrouwelijkheid garanderen van toegangscontrole 3. nep paspoorten 3. garanties van de authenticiteit (echtheid) 4. paspoorten stuk maken (Denial 4. of Service) Informatica resilience Cyber Security 27

Voor- en nadelen van contactloze ipv contact-chipkaart • voordelen – handig in gebruik – geen slijtage van de contacten • nadelen – communicatie is af te luisteren – je kunt stiekem tegen een paspoort praten, zonder dat de eigenaar het weet • bijv. als het in je broekzak zit Informatica Cyber Security 28

passieve vs aktieve aanvallen passieve aanval • • afluisteren van de communicatie tussen paspoort en lezer – (bijv op Schiphol) aktieve aanval oftewel virtueel zakkenrollen • stiekem met het paspoort communiceren • mogelijk op +/- 25 cm mogelijk op 10 -20 meter het activeren van de chip vereist een sterk magnetisch veld Informatica Cyber Security 29

beschermen tegen afluisteren Hoe bescherm je een e-paspoort • tegen afluisteren? (bijv. bij paspoortcontrole op Schiphol) • tegen stiekem uitlezen? (bijv. in een volle trein) Informatica Cyber Security 30

beschermen tegen afluisteren Hoe bescherm je een e-paspoort • tegen afluisteren? (bijv. bij paspoortcontrole op Schiphol) Versleutelen van de communicatie • tegen stiekem uitlezen? (bijv. in een volle trein) Wachtwoord op de chip Maar. . . hoe spreek je de sleutels & wachtwoord af? Informatica Cyber Security 31

Basic Access Control (BAC) • bescherming tegen stiekem uitlezen en afluisteren • er is een wachtwoord nodig om met de paspoort-chip te praten • dit wachtwoord wordt ook gebruikt om de communicatie te versleutelen • dit wachtwoord staat in het paspoort geschreven – namelijk in in de MRZ (Machine Readable Zone) – het wachtwoord bestaat uit paspoortnummer, geboortedatum en verloopdatum Informatica Cyber Security 32

Basic Access Control (BAC) bescherming tegen stiekem uitlezen en tegen afluisteren 1. lees MRZ Machine Readable Zone 2. verstuur MRZ 3. gegevens van chip versleuteld Informatica Cyber Security 33

Alternatief: Kooi van Faraday • Amerikaanse paspoorten hebben aluminiumfolie in de omslag, zodat er niet met de chip te praten is als het paspoort dicht is. • Dit beschermt tegen aktieve aanvallen, maar niet tegen passieve aanvallen (dwz afluisteren) – waarom niet? Informatica Cyber Security 34

Bescherming tegen valse paspoorten? Hoe weet je of een paspoort echt is? Zonder naar de fysieke kenmerken (watermerk etc) te kijken? Informatica Cyber Security 35

Digitale handtekening dmv versleuteling • Stel Alice en Bob delen een geheime sleutel S • Alice stuurt een bericht naar Bob, versleuteld met S • Weet Bob dan zeker of het bericht van Alice komt? – Bob weet dat het bericht van Alice komt, of van zichzelf • Zouden we de digitale paspoorten op deze manier kunnen tekenen? – Wie moeten er dan allemaal de geheime sleutel S weten, voor epaspoorten? Informatica Cyber Security 36

Digitale handtekening dmv asymmetrische versleuteling • By asymmetrische versleutelingen heb je verschillende sleutels voor versleutelen en ontsleutelen • Analogie: versleutelen doe je met een slot ontsleutelen doe je met de bijbehorende sleutel Het slot hou je privé, maar de sleutel is openbaar Informatica Cyber Security 37

Digitale handtekening met asymmetrische versleuteling • Paspoort van Alice stuurt bericht naar Bob, versleuteld met privé-slot S van Beatrix • Bob maakt dit bericht open, met openbare sleutel van Beatrix • Is echtheid gegarandeerd? Ja, want alleen Beatrix had dit bericht zo kunnen versleutelen • Wie moet welke sleutels hebben? • De douane van Belgie moet de openbare sleutels van Nederland hebben, en omgekeerd • Hoe worden deze sleutels uitgewisselend? Met diplomatieke post! Informatica Cyber Security 38

digitale handtekening • Alle informatie op het paspoort, incl. de pasfoto, is digitaal getekend met asymmetrische versleuteling – Eén pixel veranderen in de foto maakt de handtekening incorrect • Kan je nog een nep-paspoort maken? Ja, want je kunt een paspoort nog klonen! Informatica Cyber Security 39

Hoe detecteer je klonen? Geef elk paspoort een uniek privé-slot en bbh. publieke sleutel. De publieke sleutel is getekend door de NL overheid en is openbaar; de privé-slot verlaat nooit de paspoortchip Het challenge-response protocol om te kijken of-ie echt is: 1. Terminal vraagt de getekende publieke sleutel 2. Terminal stuurt een willekeurig getal n naar paspoort 3. (Echt) paspoort antwoordt met n versleuteld met privé-slot 4. Terminal checkt dit antwoord mbv publieke sleutel, en weet dan of paspoort het privé-slot bij de publieke sleutel heeft, en dus dat het echt is! Informatica Cyber Security 40

Certificaten De getekende publieke sloten worden certificaten genoemd Wij, Beatrix, verklaren dat het paspoort met publiek sleutel xyz echt is Informatica Cyber Security 41

Beveiligde verbindingen op internet Het beveiligen van internet verbindingen met https werkt hetzelfde! Wij, Diginotar, SSL-certificaten garanderen dat een verklaren dat de website is wie die zegt dat-ie is website met publiek sleutele xyz 1234 echt Je webbrowser geeft dit aan met slotje Informatica van rabobank. nl is Cyber Security 42

We hebben nu • bescherming tegen afluisteren • bescherming tegen stiekem uitlezen • garantie van de echtheid Informatica Cyber Security 43

Extended Access Control • Extra beveilingsmaatregel – om toegang tot vingerafdruk te beschermen • Het idee: niet iedereen mag de vingerafdruk uitlezen • zelfs niet als je het paspoort in handen hebt, en dus BAC kunt doen • Hoe doe je dit ? identificatieplicht voor paspoort-uitleesapparatuur Informatica Cyber Security 44

Extended Access Control (EAC) 1. certificaat (oorkonde) bescherming tegen onbevoegd uitlezen van vingerafdruk deze terminal mag een vingerafdruk lezen 2. uw vingerafdruk, svp. 3. bewijs dat je dit mag 4. "bewijs" 5. vingerafdruk Informatica Cyber Security 45

Mogelijke & echte problemen Informatica Cyber Security 46

Oeps De uitgever van certificaten moet je vertrouwen! Digi. Notar, die certificaten voor oa overheidwebsites uitgaf, bleek in 2011 gehackt Gelukkig leverde Digi. Notar niet de certificaten voor paspoorten! Informatica Cyber Security 47

Beveiligingsprobleem: kleine sleutelruimte • Passpoortnummer is 10 karakters, en geboortedatum en verloopdatum zijn 8 cijfers Aantal mogelijkheden? - maar niet alle data zijn mogelijk en paspoortnummer worden misschien in volgorde uitgegeven. . . Aantal mogelijkheden? - Het is mogelijk om na afluisteren alle combinaties uit te proberen met een snelle computer, als paspoortnummers in volgorde worden uitgegeven Informatica Cyber Security 48

Beveiligingsprobleem: foutmeldingen • Bij fouten in de communicatie stuurt de paspoort-chip een foutmelding (error code) • Verschillende paspoort-implementaties versturen soms verschillende foutmelding • Hierdoor zijn mogelijk paspoorten uit verschillende landen te onderscheiden Informatica Cyber Security 49

Antwoord van kaart op B 0 instructie B 0 betekent "read binary" (lees file), en mag alleen ná BAC antwoord betekenis Belgisch 6986 not allowed Nederlands 6982 security status not satisfied Frans 6 F 00 no precise diagnosis Italiaans 6 D 00 not supported Duits 6700 wrong length Informatica Cyber Security 50

Beveiligingsprobleem: foutmeldingen Onderzoek voor bachelorscriptie door Henning Richter Er waren ook vragen over in de Tweede Kamer Informatica Cyber Security 51

Kun je hier wel misbruik van maken? Mogelijk misbruik? • Paspoort-bom die afgaat bij bepaalde nationaliteit? • Uitzoeken van slachtoffers door paspoortdieven? Gelukkig kan dit alleen op een afstand van ≈ 25 cm max. • dus risico verwaarloosbaar ? Informatica Cyber Security 52

Paspoort bom http: //www. youtube. com/watch? v=-XXaqra. F 7 p. I Informatica Cyber Security 53

Beveiligingsprobleem: unieke nummers • Bij opstarten verstuurt de paspoort-chip een willekeurig nummer, als onderdeel van een zogenaamd anti-collision protocol – Dit gebeurt vóór Basic Acces Control • Bij Italiaanse paspoort-chips was dat steeds hetzelfde nummer, zodat je aan dit nummer een uniek paspoort kunt herkennen Informatica Cyber Security 54

Fundamentele zwakheid: Relay attack! Nijmegen Schiphol Internet Informatica Cyber Security 55

De techniek voorbij Informatica Cyber Security 56

Waarom die chips & vingerafdrukken? • Amerikanen willen het – nalv aanslag op 9/11 – maar zou dit echt iets uitmaken. . . ? ? • Voorkomen van look-alike fraud – dwz reizen op (gestolen of gekocht) paspoort van iemand die een beetje op je lijkt – populair in criminele cirkels Informatica Cyber Security 57

Function creep? • Function creep = als een systeem er eenmaal is, wordt het gebruik ervan (de “function”) vaak langzaam & soms ongemerkt opgerekt. • Centrale database met vingerafdrukken en pasfoto’s van alle Nederlanders? • Willen we dat je straks een pasfoto kunt googelen om het bijbehorende faceboek profiel te vinden? Informatica Cyber Security 58

Wat kan er nog meer met die chip? • Automatische grens controle Informatica Cyber Security 59

Zwakste schakel: uitgifte proces? • Iemand lukte het een paspoort te krijgen met een foto van zichzelf verkleed als de Joker van Batman Informatica Cyber Security 60

out-of-the box denken! Om security te analyseren moet je creatief zijn! En nadenken als een aanvaller! Informatica Cyber Security 61

Dieper de hardware in Informatica Cyber Security 62

Energieverbruik van een smartcard Wat doet deze kaart? Informatica Cyber Security 63

Energieverbruik van een smartcard Hint: 16 rondes Wat doet deze kaart? Informatica 64 Cyber Security 64

Energieverbruik van een smartcard 16 rondes, dus waarschijnlijk een DES encryptie Wat is de sleutel? Analyse van het profiel van elke stap zou dit kunnen verraden Informatica Cyber Security 65

Apparatuur in ons side-channel lab Informatica 66 Cyber Security 66

Fysieke aanval op de chip Informatica Cyber Security 67

Fysieke aanval: probing Met naalden op de bus het dataverkeer afluisteren of beinvloeden bijv om sleutel te achterhalen probing with 8 needles (why 8? ) [Source: Brightsight] Informatica Cyber Security 68

Fysieke aanval: fibbing FIB = Focussed Ion Beam kan chip observeren of wijzigen • gaten boren • connecties wegbranden • nieuw connecties solderen gat in chip oppervlakte doorgeslagen stop Informatica Cyber Security 69

Fysieke aanval: extraheren van geheugen Staining kan de inhoud van ROM geheugen verraden: donkere vakjes zijn 1 lichte vakjes zijn 0 [Source: Brightsight] Informatica 70 Cyber Security 70

out-of-the box denken! Om security te analyseren moet je creatief zijn! En nadenken als een aanvaller! Informatica Cyber Security 71

Terugblik: digitale paspoorten • toepassing van (contactloze) chipkaarten • toepassing van cryptografie – voor beschermen tegen afluisteren en stiekem uitlezen – voor garanderen van de echtheid • voorbeeld van de impact van informatica en cyber security in de maatschappij – straks ook: je e-paspoort online gebruiken, ipv • ? De enige manier om te kijken of iets veilig is: het (verantwoord) proberen te hacken Informatica Cyber Security 72

Vragen? Onze open source software voor uitlezen paspoorten (of zelf paspoorten te maken) is beschikbaar op http: //jmrtd. sourceforge. net Informatica Cyber Security 73