ثغرة أمنية في ROCA

تُعدّ ثغرة ROCA نقطة ضعف تشفيرية تسمح باستعادة المفتاح الخاص من المفتاح العام في المفاتيح التي تُنشئها الأجهزة التي تحتوي على هذه الثغرة. و"ROCA" اختصار لعبارة "عودة هجوم Coppersmith ". ^{[ 1 ]} وقد حُدّد لهذه الثغرة المعرّف CVE - 2017-15361 .

تنشأ الثغرة الأمنية من أسلوب توليد مفاتيح RSA المستخدم في إصدارات مكتبة البرمجيات RSALib المُعرّضة للخطر ، والمُقدّمة من شركة Infineon Technologies، والمُدمجة في العديد من البطاقات الذكية ووحدات النظام الأساسي الموثوقة (TPM) ووحدات أمان الأجهزة (HSM)، بما في ذلك رموز YubiKey 4، عند استخدامها لتوليد مفاتيح RSA على الشريحة لبروتوكولي OpenPGP أو PIV . ^{[ 2 ]} مفاتيح RSA ذات الأطوال 512 و1024 و2048 بت، المُولّدة باستخدام هذه الإصدارات من مكتبة Infineon، عُرضة لهجوم ROCA عملي. ^{[ 3 ] [ 4 ]} يُقدّر فريق البحث الذي اكتشف الهجوم (جميعهم من جامعة ماساريك ، بقيادة ماتوش نيميك وماريك سيس) ^{[ 3 ]} أنه أثّر على حوالي ربع جميع أجهزة TPM الحالية على مستوى العالم. ^{[ 5 ]} ويُعتقد أن ملايين البطاقات الذكية مُتأثرة. ^{[ 1 ]}

أبلغ الفريق شركة إنفينون بمشكلة مكتبة RSALib في فبراير 2017، لكنه امتنع عن الإعلان عنها للجمهور حتى منتصف أكتوبر، مُعللاً ذلك بمسؤولية الإفصاح . في ذلك الوقت، أعلنوا عن الهجوم ووفروا أداة لاختبار المفاتيح العامة بحثًا عن الثغرات الأمنية. ونشروا تفاصيل الهجوم في نوفمبر. ^{[ 3 ]}

تتضمن عملية إنشاء مفتاح RSA اختيار عددين أوليين كبيرين يتم توليدهما عشوائيًا ، وهي عملية قد تستغرق وقتًا طويلاً، خاصةً على الأجهزة الصغيرة، مثل البطاقات الذكية. بالإضافة إلى كونهما عددين أوليين، يجب أن يتمتع هذان العددان بخصائص أخرى معينة لتحقيق أفضل مستوى من الأمان. تعمل عملية اختيار RSALib المعرضة للاختراق على إنشاء أعداد أولية من النوع المطلوب بسرعة من خلال النظر فقط في الأعداد التي تأخذ الشكل التالي: $${\displaystyle k\times M+(65537^{a}{\bmod {M}}),}$$ أين${\displaystyle M}$هو حاصل ضرب أول n عدد أولي متتالٍ (2، 3، 5، 7، 11، 13،  ...)، و n ثابت يعتمد فقط على حجم المفتاح المطلوب. وتعتمد الحماية على الثوابت السرية.${\displaystyle k}$و${\displaystyle a}$يستغل هجوم ROCA هذا التنسيق المحدد للأعداد الأولية باستخدام صيغة معدلة من طريقة كوبرسميث . بالإضافة إلى ذلك، تتميز المفاتيح العامة المُولدة بهذه الطريقة ببصمة مميزة يمكن التعرف عليها بسرعة من خلال محاولة حساب اللوغاريتم المنفصل لباقي قسمة المفتاح العام على .${\displaystyle M}$إلى الأساس 65537. عادةً ما يكون حساب اللوغاريتمات المنفصلة في مجموعة كبيرة أمرًا بالغ الصعوبة، ولكن في هذه الحالة يمكن القيام بذلك بكفاءة باستخدام خوارزمية بوهليغ-هيلمان لأن${\displaystyle M}$هو عدد سلس . يتوفر موقع اختبار على الإنترنت. ^{[ 3 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} باختصار، تتميز المفاتيح التي تتوافق مع هذا التنسيق بانخفاض كبير في الإنتروبيا، ويمكن مهاجمتها بكفاءة نسبية (خلال أسابيع إلى شهور)، ويمكن للمهاجم تأكيد التنسيق ("بصمة رقمية") بسرعة فائقة (في أجزاء من الثانية). تتوفر تطبيقات متعددة لهذا الهجوم للعموم. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

يعتبر مؤلفو مشروع ROCA المفاتيح العامة التي يبلغ طولها 512 و1024 و2048 بت، والمولدة بواسطة مكتبة RSALib، عرضة للاختراق. ونظرًا لاختلاف تفاصيل توليد المفاتيح باختلاف أطوالها، فإن المفاتيح الأقصر ليست بالضرورة أكثر عرضة للاختراق من المفاتيح الأطول. فعلى سبيل المثال، مفتاح RSALib بطول 1952 بت أقوى من مفتاح بطول 2048 بت، ومفتاح بطول 4096 بت أضعف من مفتاح بطول 3072 بت.

يرى المؤلفون أن أفضل حل للتخفيف من المخاطر هو توليد مفاتيح RSA باستخدام طريقة أقوى، مثل OpenSSL . إذا تعذر ذلك، يقترح مؤلفو ROCA استخدام أطوال مفاتيح أقل عرضة لهجمات ROCA، مثل 3936 بت، أو 3072 بت، أو 1952 بت في حال كان الحد الأقصى لحجم المفتاح 2048 بت. ^{[ 3 ] : القسم 5.1}

أصدرت شركة إنفينون تحديثات للبرامج الثابتة لوحدات النظام الأساسي الموثوقة الخاصة بها للمصنعين الذين استخدموا وحدات TPM الخاصة بها. ^{[ 12 ]}

كشفت هذه الثغرة الأمنية عن العديد من أوجه القصور في نظام شهادات المعايير المشتركة، حيث وُجدت الثغرة في قائمة منتجات البطاقات الذكية الحاصلة على شهادات المعايير المشتركة. وتشمل هذه أوجه القصور: الموافقة على خوارزميات التشفير المطورة داخليًا، وانعدام الشفافية في تقارير الشهادات، وعدم القدرة على إلغاء شهادات المعايير المشتركة للمنتجات المعروفة بثغراتها الأمنية، وعدم إمكانية إبلاغ مستخدمي هذه المنتجات المعتمدة بهذه المعلومات. ^{[ 13 ] : القسم 6.7.5}

في إستونيا، أدى اكتشاف الثغرة الأمنية إلى أزمة إلكترونية على مستوى الدولة، حيث تم استخدام شريحة البطاقة الذكية المعرضة للخطر في أكثر من 750 ألف بطاقة هوية إستونية ، يستخدمها يوميًا المقيمون الإستونيون والمقيمون الإلكترونيون للتحقق من هويتهم عبر الإنترنت وإنشاء التوقيعات الرقمية. ^{[ 13 ] : القسم 6.7}

•  مخاوف أمنية متعلقة بـ BitLocker
• شركة إنفينون تكنولوجيز §  ثغرة أمنية
• وحدة النظام الأساسي الموثوقة

• أداة الكشف عن ROCA (شفرة المصدر للكشف)
• مجموعة أدوات اختبار الثغرات الأمنية ROCA (أداة عبر الإنترنت لاختبار المفاتيح والملفات وحسابات GitHub ومفاتيح GnuPG، وتتضمن برنامجًا للرد على البريد الإلكتروني S/MIME وPGP)
• اختبار الثغرات الأمنية في TrustMonitor ROCA (أداة عبر الإنترنت لاختبار شهادات متعددة)
• اكتشاف وحدات النظام الأساسي الموثوقة المعرضة للثغرة الأمنية CVE-2017-15361 (البرامج النصية)