Stockage d’information sur un périphérique non sécurisé

Stage INRIA - Projet SMIS

Cryptographie et Bases de données

Septembre 2006

Soutenance de Vincent JANTET

Crypto / BD 2

Plan de la présentation

1. Le projet SMIS (et la crypto)

2. Quelques propositions contre le rejeu

Le projet SMIS (et la crypto)

Crypto / BD 4

Cadre des bases de données

administrateurAttaque système

Serveur BD

utilisateurAttaque de l’empreinte disque Contournement des droits

BD

PirateAttaque de l’empreinte disque

• Stocker de l’information …– Utilisation d’un serveur

• … de façon confidentielle– Protection logicielle

– Protection matérielle

Crypto / BD 5

Le modèle

tout-embarquétout-embarqué client-serveurclient-serveur

ProgramProgramProgramProgramme

ProgramProgramProgramUtilisateur

Stockage extérieur

Stockage extérieur

Environnement sécurisé

Accès aux données

Transfert de données

Requête

Résultat

Terminal de retour Environnement non-sécurisé

• Environnement sécurisé (SOE) : élément de confiance.

• Environnement non-sécurisé (UOE) : sujet aux attaques.

• Terminal de retour (RT)

SOE

UOE

RT

FLASH

étroitement-connectéétroitement-connecté

SOE UOE, RTSOE

RTUOE

SOE

UOERT

Crypto / BD 6

Le problème

Concevoir des techniques d’exécution de requêtes efficaces, compatibles avec les contraintes de la puce, permettant l’évaluation de vues complexes sur des données extérieures à la puce protégées par des méthodes cryptographiques.

Crypto / BD 7

Digest

Digest

Digest

Protection cryptographique

– Examen

Chiffrement opaque(ex: CBC-AES)

Data ?#wEr4

?#wEr4 ?#wEr4

?#wEr4 ?#wEr4

Ident

?#wEr4 ?#wEr4

ID / V°

– CorruptionAjouter un Hash

(digest, HMAC)

– SubstitutionAjouter un identifiant

(ex: l’adresse)

– RejeuIndicateur de fraîcheur

(ex: numéro de version)

Quatre attaques

Crypto / BD 8

Problèmes majeurs

• Conservations des numéros de version– Espace mémoire sécurisé limité

• Granularité fine donc:– beaucoup d’informations

– beaucoup de numéros de versions

Quelques propositions

Contre le rejeu

Crypto / BD 10

Ordonnancement

Information

md6aS

sDf1gs

Sgj5sd

Ed5Hj

4Qor6t

…

dp3pS9

cge6hU

À l’adresse

Adresse

00

01

02

03

04

…

98

99

Plus vieilleversion

Mémoire sécurisée

Mémoire non sûre

Version

127

028

029

030

031

…

125

126

028

@01

Ecrire «EFGH» à l’adresse [3]

29 ie2S73031

@02

pt4iZ

U8Zgt

@03@04

128129

130

Crypto / BD 11

Caractéristiques

• Accès à n'importe quelle position– Lecture en coût constant

• Écritures séquentiel des données– Écriture en coût linéaire de la taille de la mémoire

– Avantage en cas d’écriture séquentielle

– Dans le pire cas : Actualiser toute la mémoire

Crypto / BD 12

Rejeu (bitmaps)

• Base « checking the correctness… »

Information

…

sDf1gs

Sgj5sd

Ed5Hj

md6aS

4Qor6t

dp3pS9

…

Numéro

146

147

148

149

150

151

…

243

244

…

Périmé

Non

Oui

Oui

Non

Oui

Non

…

Non

Non

…

ProchainInutilisé

Adresse

…

322

324

325

326

327

328

…

Plus vieilleversion

Écrire «EFGH» à l’adresse [325]

Déchiffrage

Oui

«ABCD | 149» Version 149 validePéremption de 149

Chiffrage«EFGH | 243»

Nouvelle version 243

gl4z8F

Mémoire sécurisée Mémoire non sûre

Crypto / BD 13

Caractéristiques

• Garbage collector

Numéro

146

147

148

149

150

151

…

243

244

…

Périmé

Non

Oui

Oui

Oui

Oui

Non

…

Non

Non

…

Oui

Expansion du tableau

• Mémoriser la partie intéressante seulement• Stockage compressifs (matrice creuse)

Mémoire sécurisée

ProchainInutilisé

Plus vieilleversion

Rafraîchir certaines informations

• Surcoût en temps• Gain en volume mémoire sécurisé• Implique de conserver l’association

Version/Adresse (en mémoire non sûre)

Crypto / BD 14

Rejeu (adresses « secrète »)

• Stocker les numéro de version sur le disqueOn suppose le serveur non curieux

Information

…

sDf1gs

Sgj5sd

Ed5Hj

md6aS

4Qor6t

dp3pS9

…

Adresse

…

5322

5324

5325

5326

5327

5328

…

Mémoire non sûre

Numéro de version

75

25

-

14

78

-

91

57

…

Adresse

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

0008

…

Écrire «EFGH» à l’adresse 5325

Décodage

«ABCD 91 | @0007» Version valide

Péremption de 91

Encodage«EFGH 29 | @0003»

Nouvelle version:29 à l’adresse @0003

gl4z8F

29

Crypto / BD 15

Caractéristiques

• Problèmes :– Ne résiste pas à une observation des accès mémoires

– Avec plusieurs images de la mémoire peu différentes:possibilité de retrouver les adresses des numéros de

version

– Possibilité de rejouer toute la base

• Avantages :– Pas de mémoire sécurisées

– Extension immédiate dans le cas de plusieurs utilisateurs

Crypto / BD 16

Versions et indexation

• Arbre d’indexation : b-Arbre– Chaque nœud certifie la fraîcheur de ses fils

[ @01;68 | K01 | @02;76 | K02 | @03;54 ] 28

[ @11;23 | K11 | @12;95 ] 68 [ @21;37 | K21 | @22;48 | K22 | @23;24

ABCD 23 QSDF 95

Version dela racine

Mémoire sécurisée

28

WXCV 37

Crypto / BD 17

Caractéristiques

• Coût de lecture logarithmique– Accès aux données uniquement par l’arbre

– Obligation de déchiffrer une grande quantité d’informationNœud en général assez gros

• Coût d’écriture logarithmique– A chaque écriture : Rafraîchissement d’une branche de TOUT les

arbres d’indexation

• Faible quantité d’information à sécuriser– Les versions des racines de chaque arbre d’indexation

Crypto / BD 18

Conclusion

• Plusieurs solutions– Des avantages

– Des inconvénients• Choix suivant les utilisations

• Optimisation– Sécurité en opposition avec performance

– Revoir algorithme de stockage, d’indexation, de chiffrement, …

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