1. Penetrační testy RFID
aneb když pravda je horší než lež
Dr. Tomáš Rosa, tomas.rosa@rb.cz
Raiffeisenbank, a.s.
SmartCard Forum 2009

2. Agenda
 Přehled technologií a platforem
 Fyzická vrstva pásem LF a HF
 Fenomén „unikátního ID“
 Penetrační testy - vybrané aspekty
 Co tu vlastně brání útočníkům v padělání
 Pásmo LF – Q5 bere vše
 Pásmo HF – MIFARE 2x jinak, pokaždé špatně
 Závěr
SmartCard Forum 2009
2

3. Přehled pasivních čipů „RF“
 Radio-klasifikace bezkontaktních čipů
 Čipy v pásmu LF (100 až 150 kHz)
 Karty s vazbou na dálku v pásmu HF (13.56 MHz)
 Karty s vazbou na blízko v pásmu HF (13.56 MHz)
 Čipy v pásmu UHF (stovky MHz až jednotky GHz)
 Mnoho různých provedení
 Karty, přívěsky, štítky, etikety, implantáty,…
 RFID – Radio Frequency Identification
 Chápeme jako konkrétní způsob využití čipů RF.
SmartCard Forum 2009
3

4. Fyzická vrstva pásem LF a HF
 Využívá chování tzv. blízkého magnetického pole
vysílače.
 Klasická vlna ještě není plně zformována, přenos energie
vnímán přes magnetickou složku pole.
 Na soustavu antény vysílače a přijímače je nahlíženo jako na
vysokofrekvenční transformátor.
 Principiální mez cca /2,  = 300/f [m, -, MHz].
 Důležité pro návrh řádných zařízení, útočník se však podle svého
cíle může řídit jiným fyzikálním modelem!
SmartCard Forum 2009
4

5. Anténní soustava
V = V0cos(t)
[Lee: AN710, Microchip 2003]
 Přenos energie (informace) v soustavě kruhových antén
SmartCard Forum 2009
5

6. Ilustrace blízkého pole
Biot-Savart: dB = 0NI(R x dc)/(4|R|3)
integrace pro ideální kruhovou
cívku
|dc| = a*d
SmartCard Forum 2009 [Lee: AN710, Microchip 2003]
6

7. Napětí na anténě čipu
[Lee: AN710, Microchip 2003]
 Koaxiální uspořádání kruhových antén (výpočet toku21 je poněkud idealizovaný, nicméně
pro ilustraci postačující odhad)
 M je vzájemná indukčnost anténní soustavy
SmartCard Forum 2009
7

8. Pole na ose kruhové antény
Pásmo HF: 13.56 MHz
Budicí proud: 5 ampér-závitů
Průměr závitu: 20 cm a 1 m
Meze dle ISO 14443
SmartCard Forum 2009
8

9. Komunikace s transpondérem LF/HF
transpondér RFID
terminál RFID
interní Pole transpondéru
síť
Pole terminálu
Terminál: přímá amplitudová modulace základní nosné
Čip: zátěžová modulace vedoucí k nepřímé amplitudově/fázové modulaci
základní nosné
SmartCard Forum 2009
9

10. Odhady útočných vzdáleností pásem LF a HF
 Aktivní komunikace s čipem
 desítky cm
 ve variantě „write only“ až jednotky m
 Odposlech – terminál i čip
 jednotky m
 Odposlech – pouze terminál
 desítky m
 Aktivní komunikace s terminálem
 desítky m
SmartCard Forum 2009
10

11. RFID v přístupových systémech
 Pro naprostou většinou přístupových systémů v ČR v
současnosti platí, že používají
 buď tzv. transpondéry unikátního ID v pásmu LF,
 anebo karty MIFARE (Classic) v pásmu HF.
SmartCard Forum 2009
11

12. Transpondéry unikátního ID
 Sériová paměť naprogramovaná při výrobě či
personalizaci čipu
 V poli terminálu automaticky cyklicky vysílá svůj obsah
 Přenos není nijak kryptograficky chráněn
 Čip sdělí svůj obsah komukoliv
 Terminál naslouchá komukoliv
 Příklady: „Unique ID“, HID Prox, INDALA
SmartCard Forum 2009
12

13. MIFARE Classic
 Existují dva základní druhy použití:
 Režim „jen UID“, který je de facto ekvivalentní transpondérům
unikátního ID.
 Snadno prolomitelné vhodným emulátorem.
 Režim „kryptografický“, který využívá obousměrnou autentizaci
čipu a terminálu.
 Totálně prolomeno v letech 2007-2009. V současnosti existují
desítky útoků, všechny prakticky schůdné s devastujícími následky.
SmartCard Forum 2009
13

14. Vymezení penetračního testu
 Cílem bylo vytvořit funkční duplikát existující přístupové
karty.
 Jinými slovy zcizení identity nějakého zaměstnance, brigádníka,
dodavatele, atp.
SmartCard Forum 2009
14

15. Principiální ilustrační schéma
transpondéru unikátního ID
jen u R/W
variant
zátěžová
modulace
SmartCard Forum 2009
15

16. Co nám vlastně brání…
 Je důležité uvědomit si, co útočník rozhodně nemusí:
 Pochopit význam dat uložených v paměti transpondéru. Ta
někdy bývají i šifrována.
 Nutnou a postačující podmínkou k vytvoření klonu je:
 Efektivně popsat posloupnost řídící zátěžovou modulaci s
cílem dokázat její projev dostatečně věrně zopakovat.
SmartCard Forum 2009
16

17. Q5 – Královna pásma LF
 Programovatelný transpondér
 330 bitů EEPROM, z toho 224 bitů k libovolnému využití
 široká podpora modulačních schémat
 Variabilita provedení – přívěsek, karta, atp.
 Zatím dokázala emulovat všechny testované transpondéry
unikátního ID v pásmu LF
 Volně v prodeji 
SmartCard Forum 2009
17

18. Q5 – výstupní kodér
Manchester
PSK1
PSK2
EE data M
xor PSK3 U modulující signál
FSK1 X
FSK2
Biphase
Direct/NRZ
volitelná inverze volba modulačního kódování
SmartCard Forum 2009
18

19. Útok s využitím Q5
 Fáze I – popis signálu originálního čipu
 Teoreticky složitá úloha, ale… v technické praxi se málokdy
setkáme s unikátem.
 Nechme se vést možnostmi Q5!
 Fáze II – výroba duplikátu
 Popis signálu uložíme do paměti Q5 a naprogramujeme
výstupní kodér…
SmartCard Forum 2009
19

20. Příklad projevu pomocné nosné na základní nosné
SmartCard Forum 2009
20

21. Po detekci AM: Pomocná nosná s fázovou modulací
SmartCard Forum 2009
21

22. Ukázka přípravku
EM4095
baterka
PIC16F628A
SmartCard Forum 2009
22

23. Pomocná nosná s FSK na výstupu EM4095 (zeleně)
SmartCard Forum 2009
23

24. Záchyt dat originálu cestou ve výtahu
Čip v pásmu LF, vzdálenost od autentizující se osoby cca 0,5 m.
Přijímač Sangean ATS 909W.
SmartCard Forum 2009
24

25. Takže, tedy…
 Rodina „Unique ID“
 přímý kód manchester, rychlost f/64, 64 bitů celkem
 konfigurační slovo Q5: 60 01 F0 04
 INDALA (1 konkrétní konfigurace)
 pomocná nosná f/2 s fázovou modulací, obraz délky 64 modulačních
znaků
 konfigurační slovo Q5: 60 00 F0 A4
 HID Prox (1 konkrétní konfigurace)
 2 pomocné nosné f/8 a f/10, frekvenční klíčování, obraz délky 96
modulační znaků
 konfigurační slovo Q5: 60 01 80 56
SmartCard Forum 2009
25

26. MIFARE „jen UID“
 Většina použití MIFARE Classic je tohoto druhu.
 V řadě aspektů je výsledek horší než u transpondérů
unikátního ID v pásmu LF.
 Standardizovaný protokol (ISO14443A)
 Odposlech UID možný na desítky metrů daleko
 Jistou překážkou je absence čipu á-la Q5 v pásmu
HF.
 Nutno použít emulátor – například PicNic.
SmartCard Forum 2009
26

27. PicNic - Emulátor pro pásmo HF
Podrobnosti viz Sdělovací technika 1/2009.
SmartCard Forum 2009
27

28. K odposlechu hodnoty UID
opakování
primární přenos
SmartCard Forum 2009
28

29. Konkrétní podoba záchytu
Přijímač AOR AR8600MK2, výstup KV mf 10,7 MHz.
Vzdálenost cca 2 m, nejméně 2 čtečky v poli.
SmartCard Forum 2009
29

30. UID lze často získat i jinak…
Kromě placení
obědů je ta samá
karta využita i v
přístupovém
systému.
Samozřejmě…
SmartCard Forum 2009
30

31. Závěr
 Drtivá většina přístupových systémů je v současnosti
zranitelná duplikačním útokem.
 Transpondéry plní pouze roli identifikační nikoliv však
autentizační.
 Řada bezpečnostních manažerů o tom nemá ponětí.
 Ti, co ponětí mají, by ho raději neměli.
 Výměna infrastruktury je drahá, PINové klávesnice nepřívětivé,
kamerový systém poddimenzovaný…
 Penetrační testy jsou nedostupnou exkluzivitou.
SmartCard Forum 2009
31

32. Děkuji za pozornost…
zdroje viz: crypto.hyperlink.cz/cryptoprax.htm
Dr. Tomáš Rosa
Raiffeisenbank, a.s.
tomas.rosa@rb.cz
SmartCard Forum 2009
32