Компьютерра, 2008 № 12 (728) - [23]

Атаки университета Радбоуд. В январе 2008-го Роэль Вердулт, студент голландского университета Radboud в Неймегене, вновь проанализировал на предмет слабостей модернизированную систему проездных билетов на основе Mifare Ultralight. И показал, что может изготовить портативное устройство клонирования ценой около 40 евро, с помощью которого одноразовая карточка позволяет ездить неограниченное число раз. Два месяца спустя исследователи того же университета, работавшие в контакте с Нолем и Плётцем, с помощью собственных, неразрушающих методов повторили полное восстановление криптосхемы Mifare Classic. При этом наглядно продемонстрировав, что знание слабостей шифра позволяет незаметно для владельца и с минимумом затрат клонировать карточки-пропуска на охраняемые объекты или долгосрочные проездные билеты.

 

Слабости в защите Mifare Classic

Рост
По данным аналитиков 
Gartner, бизнес на RFID-чипах 
стремительно растет. В 2007 году доходы 
здесь составили 917,3 млн. долларов, а в 
2008-м должны вырасти до 1,2 млрд., или 
более чем на 30%. К 2012 году 
прогнозируются доходы в размере 3,5 
млрд. долларов.

Голландская группа Digital Security обнаружила серьезные дефекты в механизме аутентификации карт Mifare Classic. Во-первых, как уже сказано, это позволило сделать полное обратное восстановление схемы Crypto-1 и сконструировать собственную реализацию криптоалгоритма. Сделано это было с помощью известных в криптоанализе методов генерации сбоев. Если атакующая сторона при аутентификации не в точности следует правилам обмена, предписываемым протоколом, то в принципе - по нештатным реакциям - имеется возможность получать дополнительную информацию об устройстве неизвестной схемы. Целенаправленно манипулируя сигналами на входе и комбинируя их с ответной информацией, иногда можно выяснить, как устроен "черный ящик". Что и было сделано в данном случае.

Во-вторых, когда криптоалгоритм стал известен, стало возможным отыскать нужные секретные ключи. Например, усовершенствованным методом лобового вскрытия, то есть тотального перебора всех возможных ключевых комбинаций. Ибо длина ключа в Crypto-1 оказалась всего лишь 48 бит, так что при наличии подходящего быстрого вычислителя на полный "тупой" перебор требуется всего 9–10 часов работы. Правда, стоит такая техника недешево, однако голландским исследователям она и не понадобилась. Ибо Crypto-1, как выяснилось, имеет не только малую длину рабочего регистра (ключа), но и слабую функцию усложнения. Что позволило довольно легко отыскивать секретный ключ без лобового вскрытия. Специально подобранный вид запросов на (заведомо неудачную) аутентификацию дает в ответах некоторую информацию о битах секретного ключа. Если один раз заранее собрать результаты всех таких ответов в большую просмотровую таблицу, коль скоро устройство Crypto-1 уже известно, то атака на карту с неизвестным ключом становится быстрой и очень простой. Надо лишь загрузить ее ложными запросами, по таблице установить одну часть ключа, а затем быстрым перебором остальных бит восстановить недостающую часть и получить ключ полностью.

Поскольку разработанная голландцами атака предназначена лишь для подтверждения концепции, а не для реальных хищений личности через клонирование карт, при демонстрации потребовалось многократное опрашивание карты-жертвы для конструирования просмотровой таблицы. Чтобы записать результаты попыток "неудачной" аутентификации в компьютер, потребовалось несколько часов. Однако даже такой не слишком элегантный способ можно реализовать и в жизни, если незаметно расположить антенну кардридера поблизости от карты жертвы на несколько часов. Вдобавок есть все предпосылки к тому, чтобы оптимизировать атаку и радикально сократить число опросов карты-жертвы.

Результаты германских коллег

Когда немцы Карстен Ноль и Хенрик Плётц делали доклад на берлинской конференции 24CCC, они рассказали о своем вскрытии RFID-чипа Mifare Classic и восстановлении криптосхемы алгоритма Crypto-1 лишь в самых общих чертах. Благоразумно решив не вдаваться в подробности и не подставлять себя под обвинения о разглашении чужих коммерческих тайн и хищении интеллектуальной собственности.

Для голландских коллег из университета Radboud, к примеру, этой информации оказалось вполне достаточно, чтобы и подтвердить результаты немцев, и придумать собственную практичную атаку. Однако голландская Национальная организация прикладных научных исследований (TNO) по заказу правительства страны провела собственное изучение доклада немцев и сделала существенно иные выводы. В целом подтвердив результаты немцев, эксперты TNO в официальном заключении сделали вывод, что описанная атака не будет представлять реальной угрозы для Mifare Classic на протяжении по крайней мере еще двух лет.

Отчет TNO был опубликован в последних числах февраля. А немцы к тому времени уже не только полностью восстановили криптосхему, но и выявили в ней серьезные статистические слабости. Что позволило им почти мгновенно по ответным реакциям чипа восстанавливать 12 из 48 бит секретного ключа. Остальные биты приличный современный компьютер восстанавливает перебором за несколько минут, а специализированный вычислитель на основе FPGA, чипов с перепрограммируемой логикой, - вообще за секунды. По этой причине заключение официальной экспертизы TNO, с точки зрения немцев, выглядело как вводящая в заблуждение неправда.