Diebold Signature Variantの攻撃 - RSA署名と未検証の高次パディング

Core Concepts

電子投票機におけるDiebold Signature Variantの不適切な実装に対する攻撃方法を簡単かつ数学的に説明します。

Abstract

この論文では、広く使用されているDiebold Touch ScreenおよびOptical Scan投票機に展開されたRSA署名検証の不適切な実装を調査しました。公開指数が3であり、高次ビットのシグネチャパディングを十分に調べないことが問題であることが示されています。この脆弱な署名スキームは、任意のメッセージで署名を偽造する攻撃を可能にします。Diebold Touch Screen bootloader 1.3.6およびOptical Scan 1.96.8は、SHA-1変換関数を使用しており、SHA-1ハッシュの最下位160ビットが等しいかどうかだけを確認しています。これらの脆弱性は、電子投票機上で重大なセキュリティリスクを引き起こす可能性があります。
さらに、他の研究論文ではRSA認証システムやパディング・冗長スキームの変種や欠陥構造が分析されています。Bleichenbacherは、公開指数が3でありPKCS-1パディングメッセージの低位ビットを正しく検証しない場合に攻撃可能であることを述べています。Coron、Naccache、Sternは、ISO 9796-1からわずか1ビット異なるパディング形式を使用したスキームに対する署名偽造戦略を開発しました。
この研究では、不適切なRSA署名スキームが発見されたことから、電子投票など高度なアプリケーションでセキュリティ上の重要性が強調されています。

Stats

Diebold Touch Screen bootloader 1.3.6およびOptical Scan 1.96.8はSHA-1変換関数を使用している。
SHA-1ハッシュの最下位160ビットが等しいかどうかだけが確認されている。
公開指数が3であるため、低位ビット以外は正しく検証されていない。

Quotes

"この研究では、不適切なRSA署名スキームが発見されたことから、電子投票など高度なアプリケーションでセキュリティ上の重要性が強調されています。"
"多くの研究論文ではRSA認証システムやパディング・冗長スキームの変種や欠陥構造が分析されています。"
"Coron, Naccache, SternはISO 9796-1からわずか1ビット異なるパディング形式を使用したスキームに対する署名偽造戦略を開発しました。"

Key Insights Distilled From

Attacking the Diebold Signature Variant -- RSA Signatures with Unverified High-order Padding

by Ryan W. Gard... at arxiv.org 03-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.01048.pdf

Deeper Inquiries

電子投票以外でも同じようなセキュリティ上の脆弱性は存在する可能性は？

この研究結果から得られる洞察は、RSA署名スキームにおける実装上の脆弱性が電子投票システムに限定されたものではないことを示唆しています。他の領域やシステムでも同様の誤った実装が行われている可能性があります。例えば、金融取引やデータ通信など、セキュリティが重要視されるさまざまな分野でRSA署名が使用されており、そこでも同様の問題が発生する可能性が考えられます。従って、この研究結果は広範囲にわたる情報セキュリティへの警鐘として捉えられるでしょう。

この研究結果に反対する立場から考えられる観点は何か

反対立場から考えられる観点として以下を挙げることができます：

影響度: 一部特定条件下で成立する攻撃手法を指摘しているだけであり、実際にその攻撃を成功させるまでには多くの制約や前提条件が必要です。したがって、日常的な利用状況では現実的な脅威とは言えないかもしれません。

修正済み: 現在ではベンダー側もこの問題を認識し改善策を施しており、新バージョンでは修正済みという事実も考慮すべきです。

適切な利用: RSA暗号方式自体は十分に安全かつ堅牢であるため、適切なパラメータ設定や運用方法次第で十分に安全性確保可能だろう。

RSA暗号方式以外でも同じような攻撃手法は応用可能か

RSA暗号方式以外でも同じような攻撃手法は応用可能か？
この研究結果から得られた攻撃手法自体（公開鍵指数e=3, パディング不備）はRSA暗号方式特有ではありません。そのため他の公開鍵暗号アルゴリズムや署名方式でも同様また似たような不具合や攻撃手法を見つけ出すことも可能です。例えば楕円曲線暗号(ECC)やDSA(Digital Signature Algorithm)等でも類似した問題点・攻撃手法を見逃す危険性があるかもしれません。従って今回提示されたアタック方法及びそれに基づく予防策・対処方針等は幅広いセキュリティ技術全般に応用する価値・意義を持ち得ます。