Combining High-Level and Low-Level Approaches to Evaluate Software Implementations Robustness Against Multiple Fault Injection Attacks

International audiencePhysical fault injections break security functionalities of algorithms by targeting their implementations. Software techniques strengthen such implementations to enhance their robustness against fault attacks. Exhaustively testing physical fault injections is time consuming and requires complex platforms. Simulation solutions are developed for this specific purpose. We chose two independent tools presented in 2014, the Laser Attack Robustness (Lazart) and the Embedded Fault Simulator (EFS) in order to evaluate software implementations against multiple fault injection attacks. Lazart and the EFS share the common goal that consists in detecting vulnerabilities in the code. However, they operate with different techniques , fault models and abstraction levels. This paper aims at exhibiting specific advantages of both approaches and proposes a combining scheme that emphasizes their complementary nature

Contributions à la sécurité des Java Card

La Java Card est aujourd’hui le type de cartes à puce le plus déployé dans le milieu bancaire ou dans la téléphonie mobile. Outres la présence de nombreuses contre-mesures physiques pour protéger le microprocesseur contre les attaques externes, la machine virtuelle Java Card possède un ensemble de mécanismes (comme le vérificateur de bytecode et le pare-feu) qui, combinés avec le typage du langage Java, offrent des propriétés d’isolation forte des applications (applets) vis-à-vis de l’exécution de la machine virtuelle Java Card.Mais l’évolution des attaques logicielles par confusion de type et par des moyens physiques a montré des limitations au modèle d’isolation de la machine virtuelle. Dans un premier temps, plusieurs travaux montrent des nouvelles menaces logiques, physiques et hybrides afin de lever des secrets enfouis dans des instances de Java Card en exploitant les applications chargées comme cibles et vecteurs d’attaque. Par la suite, plusieurs stratégies de contre-mesures sont construites selon deux points de vue. D’une part des protections réactives (contre les attaques en fautes) et proactives (par mise à jour dynamique) sont intégrées dans la machine virtuelle Java Card. D’autre part, des solutions d’analyse de code permettant d’aider le développeur sont évaluées afin de renforcer la sécurité des applets contre des faiblesses de développement ou les exploitations possibles du bytecode par des attaques en faute

Lazart: A Symbolic Approach for Evaluation the Robustness of Secured Codes against Control Flow Injections

International audienceIn the domain of smart cards, secured devices must be protected against high level attack potential [1]. According to norms such as the Common Criteria [2], the vulnerability analysis must cover the current state-of-the-art in term of attacks. Nowadays, a very classical type of attack is fault injection, conducted by means of laser based techniques. We propose a global approach, called Lazart, to evaluate code robustness against fault injections targeting control flow modifications. The originality of Lazart is twofolds. First, we encompass the evaluation process as a whole: starting from a fault model, we produce (or establish the absence of) attacks, taking into consideration software countermeasures. Furthermore, according to the near state-of-the-art, our methodology takes into account multiple transient fault injections and their combinatory. The proposed approach is supported by an effective tool suite based on the LLVM format [3] and the KLEE symbolic test generator [4]

Conception Assistée des Logiciels Sécurisés pour les Systèmes Embarqués

A vast majority of distributed embedded systems is concerned by security risks. The fact that applications may result poorly protected is partially due to methodological lacks in the engineering development process. More specifically, methodologies targeting formal verification may lack support to certain phases of the development process. Particularly, system modeling frameworks may be complex-to-use or not address security at all. Along with that, testing is not usually addressed by verification methodologies since formal verification and testing are considered as exclusive stages. Nevertheless, we believe that platform testing can be applied to ensure that properties formally verified in a model are truly endowed to the real system. Our contribution is made in the scope of a model-driven based methodology that, in particular, targets secure-by-design embedded systems. The methodology is an iterative process that pursues coverage of several engineering development phases and that relies upon existing security analysis techniques. Still in evolution, the methodology is mainly defined via a high level SysML profile named Avatar. The contribution specifically consists on extending Avatar so as to model security concerns and in formally defining a model transformation towards a verification framework. This contribution allows to conduct proofs on authenticity and confidentiality. We illustrate how a cryptographic protocol is partially secured by applying several methodology stages. In addition, it is described how Security Testing was conducted on an embedded prototype platform within the scope of an automotive project.Une vaste majorité de systèmes embarqués distribués sont concernés par des risques de sécurité. Le fait que les applications peuvent être mal protégées est partiellement à cause des manques méthodologiques dans le processus d’ingénierie de développement. Particulièrement, les méthodologies qui ciblent la vérification formelle peuvent manquer de support pour certaines étapes du processus de développement SW. Notamment, les cadres de modélisation peuvent être complexes à utiliser ou ne pas adresser la sécurité du tout. Avec cela, l’étape de tests n’est pas normalement abordée par les méthodologies de vérification formelle. Néanmoins, nous croyons que faire des tests sur la plateforme peut aider à assurer que les propriétés vérifiées dans le modèle sont véritablement préservées par le système embarqué. Notre contribution est faite dans le cadre d’une méthodologie nommée Avatar qui est basée sur les modèles et vise la sécurité dès la conception du système. La méthodologie est un processus itératif qui poursuit la couverture de plusieurs étapes du développement SW et qui s’appuie sur plusieurs techniques d’analyse de sécurité. La méthodologie compte avec un cadre de modélisation SysML. Notre contribution consiste notamment à étendre le cadre de modélisation Avatar afin d’aborder les aspects de sécurité et aussi à définir une transformation du modèle Avatar vers un cadre de vérification formel. Cette contribution permet d’effectuer preuves d’authenticité et confidentialité. Nous montrons comment un protocole cryptographique est partiellement sécurisé. Aussi, il est décrit comment les tests de sécurité ont été menés sur un prototype dans le cadre d’un projet véhiculaire

SmartCM A Smart Card Fault Injection Simulator

International audienceSmart card are often the target of software or hardware attacks. The most recent attack is based on fault injection which modifies the behavior of the application. We propose an evaluation of the effect of the propagation and the generation of hostile application inside the card. We designed several countermeasures and models of smart cards. Then we evaluate the ability of these countermeasures to detect the faults, and the latency of the detection. In a second step we evaluate the mutant with respect to security properties in order to focus only on the dangerous mutants