SMARTCARD Studente: Elvis Ciotti Prof: Luciano Margara 1

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1 SMARTCARD Studente: Elvis Ciotti Prof: Luciano Margara 1

2 Introduzione SmartCard: Carta intelligente Evoluzione della carta magnetica Simile a piccolo computer : contiene memoria (a contatti elettrici) e microprocessore Esegue algoritmi crittografici Memorizza informazioni in modo sicuro Difficilmente clonabile 2

3 Ambiti di utilizzo Metodo di pagamento (borsellino elettronico) Economico e sicuro, probabile uso futuro Trasferimento sicuro (chiavi asimmetriche) dell'importo dalla carta del compratore a quella del venditore Manca standard e interoperabilità. Solo alcuni progetti locali (Mondex, Visa Cash, SmartPay...) E-commerce B2B E-government: utilizzata assieme a parametri biometrici (iridi, impronta digitale) per firma digitale CIE (api standardizzate da ministero interno) Direttiva 1999/93/CE + DPCM 8/2/99 Militare Sanità Carta sanitaria: informazioni precise e complete (allergie, gruppo sanguigno, interventi e cure avute...) Telefonia mobile SIM-Card e GSM Decoder satellitari Altro (ambito privato, università, trasporti,... 3

4 Milioni di SmartCard prodotte nel 2000 nel mondo telecomunicazioni settore bancario Sanità pay tv trasporti pubblici altro Fonte: Eurosmart.com 4

5 Struttura Dimensioni come normali card (ISO 7810) Interfaccia con terminali - contatti elettrici (ISO 7816) - antenna (ISO 10536) A sola memoria (memory card) bassa sicurezza e costo, per carte telefoniche, tessere parcheggio Con processore (Mp Card) 5

6 Mp Card CPU supporta algoritmi MD5, SHA-1,RSA, DSA, 3DES RAM bytes ROM contiene SO EEPROM memoria r/w non volatile. Contenuti memorizzati in file system con relativi permessi a directory e files Interfaccia di collegamento 6

7 Memoria EEPROM non accedibile direttamente dall esterno Comunicazioni effettuate esclusivamente tramite CPU 7

8 Sicurezza SmartCard Verifica titolare della carta - PIN necessario per usare la carta - Parametri biometrici. System on Card hash(impronta) == valore hash impronta nella smartcard Inviolabilità e irriproducibilità scansione contenuto informativo fisicamente impedita! 8

9 Autenticazione - Interna: SmartCard -> terminale / server remoto - Esterna : terminale / server remoto -> SmartCard - Reciproca: interna + esterna - Usa RSA o DSA, chiavi di 2 Kb Smartcard A: sto veramente comunicando con server/terminale B? SMARTCARD C =RAND e mod n T = TERMINALE/SERVER RAND* = RAND d mod n RAND* == RAND? OK / ERR RAND* Kpriv(T) = (d,n) Kpub(T) = (e, n) Autenticazione interna 9

10 Integrità e riservatezza dati scambiati - cifratura simmetrica c = 3DES(m, RANDOM) m = 3DES -1 (c, RANDOM) - cifratura asimmetrica: ancora RSA - algoritmi hash utilizzati: MD5, SHA-1 Tracciabilità Smartcard ha un codice identificativo che viene memorizzato durante le transazioni 10

11 Attacchi SmartCard Necessario avere fisicamente la smartcard ATTACCO OBIETTIVO CONTROMISURA Studio chip con microscopio o raggi infrarossi Ricostruzione logica chip (poche informazioni ricavate) - Tecniche di mascheramento fisico - Dati cifrati in EEPROM non leggibili Analisi assorbimento elettrico Studio dati elaborati da CPU - Disaccopiatura clock cpu <-> clock interfaccia - Sensori ottici per rilevare compromissione strato protettivo circuito, con eventuale reset EEPROM - Aspetto tempi random durante algoritmi 11

12 Attacchi SmartCard 2 ATTACCO Utilizzo improprio interfaccia elettrica (cambio la tensione per guadagnare controllo diretto CPU) OBIETTIVO Lettura (tramite CPU) della EEPROM CONTROMISURA Sensori sulla tensione di alimentazione (reset scheda in caso di anomalie) Software nascosto che, dopo l accesso tramite PIN, fa firmare altri documenti all insaputa del possessore. Ottenere firma su documenti del malitenzionato all insaputa del proprietario - Single-access device driver (solo un applicazione alla volta) - PIN richiesto ogni volta che si usa Kpriv - Blocco esecuzione software sconosciuto 12

13 Sicurezza SIM-CARD e GSM Comunicazione a terra (digitale o analogica) non criptata Telefonia con GSM (digitale via etere) criptata GSM usa le smartcard SIM-CARD. Abbonato identificato con: - Ki = chiave personale di autenticazione (presente nella sim e nei databases dell operatore) - Codice IMSI (identifica univocamente abbonato) 13

14 Autenticazione GSM tramite SIM-CARD SIM CARD (X) RICHIESTA AUTENTICAZ. (X) RAND BTS get_k(x) DB centrale operatore SRES* = A3(K, RAND) K OK / ERRORE SRES* == A3(K, RAND)? Kc = A8(K,RAND) C = A5(m,Kc) La smartcard (SIM-CARD) restituisce solo il SRES, mai K in chiaro! K non leggibile dal malintenzionato 14

15 Problemi Quasi tutti gli operatori usano la versione semplificata COMP128 al posto di A3 e A8 per l autenticazione COMP128 algoritmo debole, SRES ridotta! attacco logico alla SIM-CARD semplificato: Il malintenzionato simula la BTS, analizza le N risposte della sim SRES = A3(K, RAND). Gli N numeri RAND vengono appositamente scelti. La chiave può essere individuata e la scheda si può clonare! (Attacco Chosen-Challenge) Algoritmo debole voluto dal governo per intercettare comunicazioni 15

16 SmartCard per decoder satellitari Trasmissioni a pagamento Segnale inviato a tutti, decifrabile solo da abbonati con chiave UK nella smartcard Schema base DVB-S: Flusso inviato da satellite = CSA(flusso in chiaro, CW*) CW* = f1(sk*, CW) SK* = f2(sk,uk) CW cifrata inviata in messaggi ECM ogni 10 sec (1) SK cifrata inviata con messaggi EMM ogni 30 gg (2) Smartcard: decifra ECM, EMM e passa CW* al decoder SK* = f2(sk,uk) CW* =f1(sk*, CW) Comunicazione unidirezionale: più utenti possono usare stessa UK Emulatore di SmartCard = contengono UK e parte delle funzioni della SmartCard originale (non decifrano all istante gli EMM). CW e SK di 64 bit (2) SK Decifrabile in tempo utile dagli EMM (codici autoaggiornanti o programmabili) (1) CW non decifrabile in tempo utile dagli ECM => blocker Seca, Viaccess, Nagravision bucati. SmartCard cambiate 16

17 Bibliografia Tecnologie e applicazioni delle carte a microprocessore C.Solarino 2002 Wikipedia.org SmartCard Programming and Security International conference 2001 Springer Smart Card Research and Advanced Applications - Josep Domingo-Ferrer, Anthony Watson ciberspazioediritto.org smartcardbasics.com cnipa.gov.it (Centro nazionale per l informatica nella PA) gsmworld.it 17

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