Laser kontra portfel kryptowalutowy – nowy atak wykracza poza granice gwarantowanego bezpieczeństwa

Portfele sprzętowe od lat uchodzą za jeden z najbezpieczniejszych sposobów przechowywania kryptowalut. Klucze prywatne nigdy nie opuszczają urządzenia, a zastosowanie certyfikowanych układów Secure Element ma skutecznie chronić je przed próbami fizycznego przejęcia.

Najnowsze badania zespołu Ledger Donjon pokazują jednak, że nawet takie zabezpieczenia mają swoje granice.

Badaczom udało się opracować atak wykorzystujący technikę Laser Fault Injection (LFI), która pozwala zresetować hasło kart sprzętowego portfela Tangem bez znajomości dotychczasowego kodu PIN i bez użycia drugiej karty odzyskiwania. Problem jest szczególnie interesujący z jednego powodu – podatności nie można usunąć poprzez aktualizację firmware, ponieważ karty Tangem nie obsługują aktualizacji oprogramowania.

Na czym polega Laser Fault Injection?

Laser Fault Injection to technika znana w świecie bezpieczeństwa sprzętowego od wielu lat, jednak do tej pory kojarzona głównie z laboratoriami badawczymi i analizą układów scalonych. Polega na skierowaniu bardzo krótkiego impulsu lasera w konkretny fragment układu scalonego dokładnie w momencie wykonywania wybranej instrukcji procesora.

Takie zakłócenie nie uszkadza układu, powoduje natomiast chwilowy błąd w jego pracy, przez co procesor może błędnie wykonać pojedynczą instrukcję lub pominąć fragment kodu odpowiedzialny za weryfikację bezpieczeństwa. To właśnie ten mechanizm wykorzystali badacze podczas analizy kart Tangem.

Jak udało się obejść zabezpieczenia?

W normalnych warunkach zmiana kodu PIN w portfelu Tangem wymaga znajomości aktualnego hasła lub użycia drugiej karty z zestawu odzyskiwania.

Badacze odkryli jednak, że firmware podczas wykonywania operacji SetPin sprawdza jedynie, czy karta znajduje się w trybie odzyskiwania. Jeżeli warunek zostanie spełniony, urządzenie pozwala na ustawienie nowego hasła.

Za pomocą precyzyjnie zsynchronizowanego impulsu lasera udało się chwilowo zakłócić wykonanie właśnie tego sprawdzenia. W efekcie karta błędnie uznawała, że pracuje w trybie odzyskiwania i akceptowała nowe hasło, wskazane przez atakującego.

Co istotne, wyłączenie funkcji odzyskiwania nie rozwiązuje problemu. Odpowiedni fragment kodu nadal jest wykonywany, więc pozostaje podatny na taki sam sposób obejścia.

Dlaczego podatności nie da się załatać?

Największym problemem jest architektura samego urządzenia. Tangem od początku promował brak możliwości aktualizacji firmware jako dodatkowy element bezpieczeństwa. Założenie było proste – skoro firmware nie można zmienić, nie można również zdalnie wgrać złośliwego kodu.

W praktyce okazało się jednak, że ta sama cecha uniemożliwia również naprawienie błędów znalezionych po premierze urządzenia.

Oznacza to, że wszystkie wyprodukowane do tej pory karty pozostaną podatne na opisany scenariusz. Jedynym rozwiązaniem byłaby zmiana projektu sprzętu w kolejnych wersjach produktu.

Czy użytkownicy powinni się obawiać?

Na pierwszy rzut oka cała sytuacja brzmi bardzo groźnie, jednak wykorzystanie podatności w praktyce jest niezwykle wymagające.

Atak wymaga wejścia w fizyczne posiadanie karty, rozcięcia jej i odsłonięcia układu Secure Element. Następnie konieczne jest wykorzystanie specjalistycznego laboratorium wyposażonego w laser do analizy półprzewodników, sprzęt do pomiarów side-channel oraz odpowiednie stanowisko badawcze.

Ledger szacuje koszt takiej infrastruktury na około 250 tysięcy dolarów, a samo przygotowanie ataku wymaga dużego doświadczenia w analizie sprzętowej. Po opracowaniu metody ataku przeprowadzenie go na pojedynczą kartę zajmuje około dwóch godzin.

To wszystko sprawia, że dla przeciętnego użytkownika ryzyko pozostaje bardzo niewielkie. Jednak dla osób, które posiadają na portfelu sprzętowym miliony dolarów w kryptowalutach i do tego nie zatrzymały tego faktu dla siebie, taki atak może mieć rację bytu.

Tangem odpowiada

Firma Tangem nie kwestionuje samego istnienia techniki Laser Fault Injection, ale podkreśla, że nie jest ona specyficzna dla ich produktów.

Według producenta podobne metody można próbować stosować wobec wielu układów Secure Element dostępnych na rynku. Dodatkowo firma zwraca uwagę, że atak wymaga fizycznego zniszczenia urządzenia, ogromnych nakładów finansowych oraz wcześniejszej wiedzy, że dana karta rzeczywiście zawiera kryptowaluty o wysokiej wartości.

Tangem podkreśla również, że do tej pory nie odnotowano żadnego przypadku kradzieży środków z wykorzystaniem tej techniki.

Co oznacza to dla rynku portfeli sprzętowych?

Badania Ledger Donjon pokazują, że nawet układy posiadające certyfikację EAL6+ nie są całkowicie odporne na zaawansowane ataki fizyczne.

Warto jednak pamiętać, że certyfikacja dotyczy przede wszystkim odporności samego układu Secure Element. Nie gwarantuje natomiast, że oprogramowanie producenta korzystające z tego układu będzie całkowicie wolne od błędów logicznych. To bardzo ważne rozróżnienie.

W praktyce bezpieczeństwo portfela sprzętowego zależy nie tylko od jakości zastosowanego układu scalonego, ale również od poprawności implementacji mechanizmów uwierzytelniania, odzyskiwania dostępu i zarządzania kluczami.

Czy to koniec zaufania do hardware walletów?

Zdecydowanie nie. USBLITER8 pokazał niedawno, że nawet standard USB posiada ograniczenia wynikające z architektury. Teraz podobną lekcję otrzymuje rynek portfeli kryptowalutowych.

Nie oznacza to jednak, że portfele sprzętowe przestały być bezpieczne. Nadal zapewniają zdecydowanie wyższy poziom ochrony niż przechowywanie kluczy prywatnych na komputerze lub smartfonie.

Opisany atak wymaga ogromnych zasobów, specjalistycznego laboratorium i fizycznego dostępu do urządzenia. Dla większości użytkowników znacznie większym zagrożeniem niż zaawansowana analiza półprzewodników pozostają phishing, fałszywe aplikacje czy wyłudzanie fraz seed.

Atak na karty Tangem udowadnia, że bezpieczeństwo sprzętowe nie kończy się na zastosowaniu certyfikowanego układu Secure Element. Nawet najlepiej zabezpieczony chip może zostać oszukany, jeśli błąd znajduje się w logice oprogramowania korzystającego z jego funkcji. Jednocześnie przypadek Tangem dobrze pokazuje drugą stronę medalu – brak możliwości aktualizacji firmware, który miał być zaletą, może stać się poważnym problemem, gdy po latach odkryta zostanie nowa podatność. Dla przeciętnego użytkownika ryzyko pozostaje minimalne. Dla producentów sprzętu jest to jednak kolejne przypomnienie, że bezpieczeństwo urządzeń to nie tylko odporność na ataki zdalne, ale również właściwe zaprojektowanie mechanizmów działających na najniższym poziomie sprzętu.