Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価

研究発表 @ SCIS 2021

Transcript

1. Zoomのエンドツーエンド暗号化 に対する安全性評価 キーワード：Zoom，エンドツーエンド暗号化，なりすまし，改ざん，サービス拒否 SCIS 2021 @ オンライン 2021年1⽉21⽇ 五⼗部孝典1,2 伊藤⻯⾺2 1兵庫県⽴⼤学 2国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構
2. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 エンドツーエンド暗号化とクライアント・サーバ間の暗号化通信の違い エンドツーエンド暗号化（E2EE） 2 通信するエンドユーザのみが暗号化・復号可能な⽅式 n 通信システムの提供者であってもメッセージの盗聴・改ざん不可 n スノーデン⽒の暴露事件により，国家規模の監視・盗聴に対するE2EEの必 要性が⼤ サービスプロバイダ 安全な通信路 サービスプロバイダ 安全な通信路 安全な通信路 ?
3. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 エンドツーエンド暗号化（E2EE） 3 通信するエンドユーザのみが暗号化・復号可能な⽅式 n 通信システムの提供者であってもメッセージの盗聴・改ざん不可 n スノーデン⽒の暴露事件により，国家規模の監視・盗聴に対するE2EEの必 要性が⼤ 多くのメッセージアプリケーションやビデオ会議システムで採⽤ n WhatsApp, Facebook Messanger, Google Duo, … u Signal Protocol [CCD+17] を採⽤ n iMessage (Apple), LINE u 脆弱性に関する指摘有り[GGK+16, IM18]（是正済み） n Zoom u 第三者による安全性評価が未実施 [CCD+17] K. Cohn-Gordon et al. A Formal Security Analysis of the Signal Messaging Protocol. In EuroS&P 2017 [GGK+16] C. Garman et al. Dancing on the Lip of the Volcano: Chosen Ciphertext Attacks on Apple iMessage. In USENIX 2016 [IM18] T. Isobe and K. Minematsu. Breaking Message Integrity of an End-to-End Encryption Scheme of LINE. In ESORICS 2018
4. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 Zoom 4 n Zoom Video Communications社が提供するビデオ会議システム n 1⽇当たりのアクティブユーザ数：約3億⼈以上（2020年4⽉現在） n E2EE導⼊計画の発表（2020年5⽉） u ホワイトペーパー*として仕様を公開 https://github.com/zoom/zoom-e2e-whitepaper u ４つのフェーズのうちフェーズ１を展開，1ヶ⽉の技術プレビュー（2020年10⽉） *2020年12⽉末現在，最新版はVersion 3であるが，本研究では論⽂執筆時点で最新版のVersion 2.3.1を対象
5. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 本研究の貢献：ZoomのE2EEに対する安全性評価 5 No. 攻撃⽅法 攻撃種別* 攻撃者** 結託者** 被害者** 1 なりすまし 能動的 L/P - L/P 2 なりすまし 受動的 I - L/P/O 3 なりすまし 能動的 I L/P L/P/O 4 なりすまし 能動的 O I , L L/P/O 5 なりすまし 能動的 O L L/P/O 6 なりすまし 能動的 O I O 7 改ざん 受動的 I - L/P 8 サービス拒否 受動的 I - P *能動的攻撃：ミーティングへの参加だけでなく，データの正常な送受信が可能 *受動的攻撃：攻撃を実⾏するも，データの正常な送受信は不可 **I（インサイダー）：Zoomのサーバ・インフラ管理者 ** O（アウトサイダー）：ミーティングへのアクセス権を有しないZoomユーザ ** P（参加者）：ミーティングへのアクセス権を有するZoomユーザ ** L（リーダー）：共有鍵の⽣成・配布，参加者の承認・排除の権限を有する参加者 具体的な攻撃⼿順，現実世界での実現可能性，攻撃に対する効果的な対策を提案 ü 6個の脆弱性 ü 8種類の攻撃
6. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 本研究の貢献：ZoomのE2EEに対する安全性評価 6 No. 攻撃⽅法 攻撃種別* 攻撃者** 結託者** 被害者** 1 なりすまし 能動的 L/P - L/P 2 なりすまし 受動的 I - L/P/O 3 なりすまし 能動的 I L/P L/P/O 4 なりすまし 能動的 O I , L L/P/O 5 なりすまし 能動的 O L L/P/O 6 なりすまし 能動的 O I O 7 改ざん 受動的 I - L/P 8 サービス拒否 受動的 I - P *能動的攻撃：ミーティングへの参加だけでなく，データの正常な送受信が可能 *受動的攻撃：攻撃を実⾏するも，データの正常な送受信は不可 **I（インサイダー）：Zoomのサーバ・インフラ管理者 ** O（アウトサイダー）：ミーティングへのアクセス権を有しないZoomユーザ ** P（参加者）：ミーティングへのアクセス権を有するZoomユーザ ** L（リーダー）：共有鍵の⽣成・配布，参加者の承認・排除の権限を有する参加者 具体的な攻撃⼿順，現実世界での実現可能性，攻撃に対する効果的な対策を提案 設計者らの想定 n 参加者がインサイダーと結託することで別の参加者へのなりすまし可能 u インサイダーとの結託による攻撃は仕様上の制約事項と主張 設計者らの想定よりも強⼒な攻撃が可能 n インサイダーが結託なしで任意のユーザへなりすまし可能 u データの正常な送受信は不可（受動的攻撃） n インサイダーが参加者と結託することで任意のユーザへなりすまし可能 u データの正常な送受信も可能（能動的攻撃）
7. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 Zoom Video Communications社への情報開⽰ 7 n 2020年11⽉：hackerone*を通じて報告済み（公開，発表の許可も取得済み） n 2020年12⽉：ホワイトペーパーのバージョン更新（2.3.1 → 3） u 攻撃２−６について仕様上の制約事項であることを明記（フェーズ２で強化） u フェーズ２のメジャーアップデート，謝辞の追加 *https://hackerone.com/zoom?type=team
8. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomにおけるE2EEセッション確⽴プロトコル 8 1. 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) の⽣成 u ZoomアプリケーションがE2EEをサポート後に⽣成 u Local Key Securityメカニズムによる鍵ペアの保存（細部は論⽂を参照） 2. 参加者 i のECDH⽤鍵ペア (ski , pki ) ，署名 Sigi の⽣成 3. リーダーによる共有鍵 MK の⽣成 4. 参加者 i の署名 Sigi の検証 5. 共有鍵 MK の共有 6. AES-GCMによるミーティングコンテンツの暗号化 Zoomサーバ リーダーA 参加者B 掲⽰板* *掲⽰板：TLSセッションを確⽴して参加者間での各種情報共有（公開鍵，署名，など）を可能とするもの (IVKA , ISKA ) (IVKB , ISKB ) IVKA IVKB ⾚字：脆弱性に関係
9. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomにおけるE2EEセッション確⽴プロトコル 9 1. 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) の⽣成 2. 参加者 i のECDH⽤鍵ペア (ski , pki ) ，署名 Sigi の⽣成 u EdDSA over Ed25519による署名⽣成：Sigi ← Sign.Sign(ISKi , Context ∥ Bindingi ) l Bindingi ← (meetingID ∥ meetingUUID ∥ i ∥ deviceID ∥ IVKi ∥ pki ) 3. リーダーによる共有鍵 MK の⽣成 4. 参加者 i の署名 Sigi の検証 5. 共有鍵 MK の共有 6. AES-GCMによるミーティングコンテンツの暗号化 Zoomサーバ リーダーA 参加者B 掲⽰板* *掲⽰板：TLSセッションを確⽴して参加者間での各種情報共有（公開鍵，署名，など）を可能とするもの (skA , pkA ) BindingA (skB , pkB ) BindingB meetingID, meetingUUID meetingID, meetingUUID pkA , SigA pkB , SigB ⾚字：脆弱性に関係
10. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomにおけるE2EEセッション確⽴プロトコル 10 1. 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) の⽣成 2. 参加者 i のECDH⽤鍵ペア (ski , pki ) ，署名 Sigi の⽣成 3. リーダーによる共有鍵 MK の⽣成 u 32バイト乱数 u AES-GCMの秘密鍵 4. 参加者 i の署名 Sigi の検証 5. 共有鍵 MK の共有 6. AES-GCMによるミーティングコンテンツの暗号化 Zoomサーバ リーダーA 参加者B 掲⽰板* *掲⽰板：TLSセッションを確⽴して参加者間での各種情報共有（公開鍵，署名，など）を可能とするもの MK ← rand() ⾚字：脆弱性に関係
11. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomにおけるE2EEセッション確⽴プロトコル 11 1. 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) の⽣成 2. 参加者 i のECDH⽤鍵ペア (ski , pki ) ，署名 Sigi の⽣成 3. リーダーによる共有鍵 MK の⽣成 4. 参加者 i の署名 Sigi の検証 u 署名検証： True/False ← Sign.Verify(IVKi , Sigi , Context ∥ Bindingi ) l Bindingi ← (meetingID ∥ meetingUUID ∥ i ∥ deviceID ∥ IVKi ∥ pki ) 5. 共有鍵 MK の共有 6. AES-GCMによるミーティングコンテンツの暗号化 Zoomサーバ リーダーA 参加者B 掲⽰板* *掲⽰板：TLSセッションを確⽴して参加者間での各種情報共有（公開鍵，署名，など）を可能とするもの IVKB IVKA BindingB BindingA ⾚字：脆弱性に関係 pkB , SigB pkA , SigA
12. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomにおけるE2EEセッション確⽴プロトコル 12 1. 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) の⽣成 2. 参加者 i のECDH⽤鍵ペア (ski , pki ) ，署名 Sigi の⽣成 3. リーダーによる共有鍵 MK の⽣成 4. 参加者 i の署名 Sigi の検証 5. 共有鍵 MK の共有 u ECDH鍵共有により共有鍵 MK を暗号化するための秘密鍵を共有 u XChaCha20/Poly-1305により共有鍵 MK を暗号化して共有 6. AES-GCMによるミーティングコンテンツの暗号化 Zoomサーバ リーダーA *掲⽰板：TLSセッションを確⽴して参加者間での各種情報共有（公開鍵，署名，など）を可能とするもの 掲⽰板* 参加者B pkB pkA , (B, CB ) (skA , pkA ) MK (skB , pkB ) (B, CB ) → MK (B, CB ) ⾚字：脆弱性に関係
13. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomのE2EEに対する安全性評価 13 No. 攻撃⽅法 攻撃種別* 攻撃者** 結託者** 被害者** 1 なりすまし 能動的 L/P - L/P 2 なりすまし 受動的 I - L/P/O 3 なりすまし 能動的 I L/P L/P/O 4 なりすまし 能動的 O I , L L/P/O 5 なりすまし 能動的 O L L/P/O 6 なりすまし 能動的 O I O 7 改ざん 受動的 I - L/P 8 サービス拒否 受動的 I - P *能動的攻撃：ミーティングへの参加だけでなく，データの正常な送受信が可能 *受動的攻撃：攻撃を実⾏するも，データの正常な送受信は不可 **I（インサイダー）：Zoomのサーバ・インフラ管理者 ** O（アウトサイダー）：ミーティングへのアクセス権を有しないZoomユーザ ** P（参加者）：ミーティングへのアクセス権を有するZoomユーザ ** L（リーダー）：共有鍵の⽣成・配布，参加者の承認・排除の権限を有する参加者 具体的な攻撃⼿順，現実世界での実現可能性，攻撃に対する効果的な対策を提案 ü 4個の脆弱性 ü 4種類の攻撃
14. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃１：エンティティ認証⽋如に基づくなりすまし 14 概要：脆弱性１を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：リーダー⼜は参加者（結託者：なし） n 被害者：任意の参加者（リーダーも含む） n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者がプロトコルに従って共有鍵 MK を⼊⼿ 2. コンテンツを暗号化し，被害者のメタ情報（送信者IDなど）を付加して送信 脆弱性１（エンティティ認証⽋如） ミーティングコンテンツに対するエンティティ認証の⽋如 Ø 共有鍵 MK によるAES-GCMでの暗号化：機密性，完全性はOK，真正性はNG 参加者 被害者 掲⽰板 MK MK リーダー MK ① ② ② ① ①
15. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃１：エンティティ認証⽋如に基づくなりすまし 15 概要：脆弱性１を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：リーダー⼜は参加者（結託者：なし） n 被害者：任意の参加者（リーダーも含む） n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者がプロトコルに従って共有鍵 MK を⼊⼿ 2. コンテンツを暗号化し，被害者のメタ情報（送信者IDなど）を付加して送信 脆弱性１（エンティティ認証⽋如） ミーティングコンテンツに対するエンティティ認証の⽋如 Ø 共有鍵 MK によるAES-GCMでの暗号化：機密性，完全性はOK，真正性はNG 考察 n 実現可能性：なりすまし⽤コンテンツの事前準備により実現可能性は⾼い u 被害者の信頼失墜，被害者への通信妨害 n 対策：署名添付※パフォーマンスと否認防⽌の観点から今後の課題（ホワイトペーパー記載）
16. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃２−４：任意のZoomユーザへのなりすまし 16 脆弱性２（掲⽰板への⾃由なアクセス） インサイダー，リーダー，参加者が掲⽰板へ⾃由にアクセス可能 Ø インサイダー：参加者の署名や公開鍵を⾃由に収集，改ざん可能※ホワイトペーパー記載 脆弱性３（Bindingの再利⽤） Bindingi は参加者 i の⻑期署名鍵 ISKi で署名 Ø Bindingi ← (meetingID ∥ meetingUUID ∥ i ∥ deviceID ∥ IVKi ∥ pki ) • meetingID ∥ meetingUUID：インサイダーが⽣成（意図的に再利⽤可能） • 参加者の公開鍵 pki ：過去の掲⽰板から⼊⼿可能（脆弱性２を悪⽤） Ø 過去と同じ Bindingi を⽣成可能 → 過去と同じ Sigi を⽣成可能 脆弱性４（リーダーによる共有鍵の⽣成） 共有鍵の⽣成に関与しているのはリーダーのみ（意図的に再利用可能） Ø MK ← rand() ※32バイト乱数, AES-GCMの秘密鍵
17. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃２：任意のZoomユーザへのなりすまし 17 概要：脆弱性２，３を悪⽤した（受動的）なりすまし n 攻撃者：インサイダー（結託者：なし） n 被害者：任意のZoomユーザA（ミーティングに招待されていないユーザも含む） n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者が過去の掲⽰板に投稿された SigA と pkA を収集 2. 攻撃者が過去の meetingID と meetingUUID を再利⽤ 3. 攻撃者が新しい掲⽰板に収集した SigA と pkA を投稿 → 署名を正常に検証可能 新しいミーティング 過去のミーティング インサイダー 掲⽰板 被害者A 掲⽰板 参加者 リーダー ① pkA , SigA ③ ユーザAとしてミーティングへの参加のみ可能 ③ pkA , SigA ② BindingA BindingA
18. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 新しいミーティング 過去のミーティング 攻撃３：任意のZoomユーザへのなりすまし 18 概要：脆弱性１−３を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：インサイダー（結託者：リーダー⼜は参加者） n 被害者：任意のZoomユーザA（ミーティングに招待されていないユーザも含む） n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者が過去の掲⽰板に投稿された SigA と pkA を収集 2. 攻撃者が過去の meetingID と meetingUUID を再利⽤ 3. 攻撃者が新しい掲⽰板に収集した SigA と pkA を投稿 → 署名を正常に検証可能 4. 結託者から共有鍵 MK を⼊⼿，被害者Aのメタ情報を付加してコンテンツ送信 → データの正常な送受信も可能 インサイダー 掲⽰板 被害者A 掲⽰板 参加者 リーダー ① ③ pkA , SigA ③ ④ ④ pkA , SigA ② BindingA BindingA MK
19. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃３：任意のZoomユーザへのなりすまし 19 概要：脆弱性１−３を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：インサイダー（結託者：リーダー⼜は参加者） n 被害者：任意のZoomユーザA（ミーティングに招待されていないユーザも含む） n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者が過去の掲⽰板に投稿された SigA と pkA を収集 2. 攻撃者が過去の meetingID と meetingUUID を再利⽤ 3. 攻撃者が新しい掲⽰板に収集した SigA と pkA を投稿 → 署名を正常に検証可能 4. 結託者から共有鍵 MK を⼊⼿，被害者Aのメタ情報を付加してコンテンツ送信 → データの正常な送受信も可能 設計者らの想定：避けられない攻撃 n 共有鍵 MK を⼊⼿した攻撃者は容易にコンテンツの盗聴が可能 設計者らの想定よりも強⼒な攻撃（攻撃３）が可能 n インサイダーが共有鍵 MK を⼊⼿して任意のユーザへなりすまし可能
20. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃４：任意のZoomユーザへのなりすまし 20 概要：脆弱性１−４を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：アウトサイダー（結託者：インサイダー，リーダー） n 被害者：任意のZoomユーザB（ミーティングに招待されていないユーザも含む） n 攻撃⼿順： 1. リーダーが過去の掲⽰板に投稿された SigB と pkB を収集，攻撃者と共有 2. インサイダーが過去の meetingID と meetingUUID を再利⽤ 3. リーダーが過去の共有鍵 MK を再利⽤（攻撃者と共有） 4. 攻撃者が新しい掲⽰板に収集した SigB と pkB を投稿 → 署名を正常に検証可能 新しいミーティング 過去のミーティング インサイダー 掲⽰板 掲⽰板 参加者 ① pkB , SigB 被害者B アウトサイダー リーダー ①③ ② ④ ④ pkB , SigB BindingB BindingB MK
21. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃２−４：任意のZoomユーザへのなりすまし 21 実現可能性 n シナリオ（案）：重要な交渉を有利に進めたい場合 1. ユーザAがリーダーとなってZoomミーティングを主催 2. 攻撃⼿順に従い，Aがインサイダー⼜はアウトサイダーに対し，相⼿⽅のユー ザBにとって影響⼒のある⼈物Cになりすますよう指⽰ 3. Cがコンテンツを何も発信しなければ，BはCから無⾔の圧⼒をかけられている と感じ，Bにとって交渉が思い通りに進まない可能性が⼤ インサイダー リーダーA 参加者B ② ① ③
22. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃２−４：任意のZoomユーザへのなりすまし 22 対策：脆弱性３を回避 n Bindingに時間情報timeを付加（例：ミーティング開始⽇時など） u Bindingi ← (meetingID ∥ meetingUUID ∥ i ∥ deviceID ∥ IVKi ∥ pki ∥ time) n 署名検証時に時間情報を検証するフローを追加 脆弱性３（Bindingの再利⽤） Bindingi は参加者 i の⻑期署名鍵 ISKi で署名 Ø Bindingi ← (meetingID ∥ meetingUUID ∥ i ∥ deviceID ∥ IVKi ∥ pki ) • meetingID ∥ meetingUUID：インサイダーが⽣成（意図的に再利⽤可能） • 参加者の公開鍵 pki ：過去の掲⽰板から⼊⼿可能（脆弱性２を悪⽤） Ø 過去と同じ Bindingi を⽣成可能 → 過去と同じ Sigi を⽣成可能 効果 n 過去と同じBindingを⽣成するために時間情報timeも再利⽤する必要有り n 署名検証時に時間情報timeの不正検出可能 → 攻撃２−４を全て防ぐことが可能
23. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 まとめ 23 No. 攻撃⽅法 攻撃種別* 攻撃者** 結託者** 被害者** 1 なりすまし 能動的 L/P - L/P 2 なりすまし 受動的 I - L/P/O 3 なりすまし 能動的 I L/P L/P/O 4 なりすまし 能動的 O I , L L/P/O 5 なりすまし 能動的 O L L/P/O 6 なりすまし 能動的 O I O 7 改ざん 受動的 I - L/P 8 サービス拒否 受動的 I - P *能動的攻撃：ミーティングへの参加だけでなく，データの正常な送受信が可能 *受動的攻撃：攻撃を実⾏するも，データの正常な送受信は不可 **I（インサイダー）：Zoomのサーバ・インフラ管理者 ** O（アウトサイダー）：ミーティングへのアクセス権を有しないZoomユーザ ** P（参加者）：ミーティングへのアクセス権を有するZoomユーザ ** L（リーダー）：共有鍵の⽣成・配布，参加者の承認・排除の権限を有する参加者 具体的な攻撃⼿順，現実世界での実現可能性，攻撃に対する効果的な対策を提案 ü 6個の脆弱性 ü 8種類の攻撃
24. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 以下，参考資料
25. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 Local Key Securityメカニズム 25 共有デバイス上で複数ユーザの⻑期署名鍵を管理するメカニズム n 参加者 i の⻑期署名鍵ペア (IVKi , ISKi ) u IVKi はZoomサーバに， ISKi はデバイス上に保存 1. キーラッピング鍵 KWKi を⽣成，ユーザと紐付けてサーバに保存 2. Context ← “Zoombase-1-ClientOnly-KDF-SecretStore” 3. Ci ← CtE1-Enc(K=KWKi , H=Context, M=ISKi ) u CtE1: コミットメント認証暗号⽅式，H: 関連データ Zoomサーバ リーダーA 参加者B (IVKA , ISKA ) (IVKB , ISKB ) KWKA KWKB 共有デバイス CA CB
26. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 ZoomのE2EEに対する安全性評価 攻撃５（なりすまし） 攻撃６（なりすまし） 攻撃７（改ざん） 攻撃８（サービス拒否）
27. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃５：任意のZoomユーザへのなりすまし 27 概要：脆弱性１−４を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者：アウトサイダー（結託者：インサイダー，リーダー） n 被害者：任意のZoomユーザB（ミーティングに招待されていないユーザも含む） n 攻撃⼿順： 1. リーダーが過去の掲⽰板に投稿された SigB と pkB を収集，攻撃者と共有 2. meetingID をリーダーが⽣成（固定ID），meetingUUID を261回の試⾏で衝突 3. リーダーが過去の共有鍵 MK を再利⽤（攻撃者と共有） 4. 攻撃者が新しい掲⽰板に収集した SigB と pkB を投稿 → 署名を正常に検証可能 新しいミーティング 過去のミーティング インサイダー 掲⽰板 掲⽰板 参加者 ① pkB , SigB 被害者B アウトサイダー リーダー ①③ ② ④ ④ pkB , SigB BindingB BindingB MK
28. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃２−５：任意のZoomユーザへのなりすまし 28 実現可能性 n シナリオ（案）：重要な交渉を有利に進めたい場合 1. ユーザAがリーダーとなってZoomミーティングを主催 2. 攻撃⼿順に従い，Aがインサイダー⼜はアウトサイダーに対し，相⼿⽅のユー ザBにとって影響⼒のある⼈物Cになりすますよう指⽰ 3. Cがコンテンツを何も発信しなければ，BはCから無⾔の圧⼒をかけられている と感じ，Bにとって交渉が思い通りに進まない可能性が⼤ n 攻撃５の実現可能性：meetingUUIDの衝突 u 1⽇当たりアクティブユーザ数：約3億⼈以上（2020年4⽉現在） u 1セッション当たりのミーティング参加者：最⼤1000⼈ l 1年間で約226〜236セッション → 261回の試⾏（攻撃５）は現実的に困難 インサイダー リーダーA 参加者B ② ① ③
29. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃６：共有デバイス上の別ユーザへのなりすまし 29 Local Key Securityメカニズム 1. キーラッピング鍵 KWKi を⽣成，ユーザと紐付けてサーバに保存 2. Context ← “Zoombase-1-ClientOnly-KDF-SecretStore” 3. Ci ← CtE1-Enc(K=KWKi , H=Context, M=ISKi ) Zoomサーバ リーダーA 参加者B (IVKA , ISKA ) (IVKB , ISKB ) KWKA KWKB 共有デバイス CA CB 脆弱性５（⻑期署名鍵の保存） 参加者の⻑期署名鍵ISKi はインサイダーが⽣成するKWKで暗号化 Ø 暗号⽂は参加者のデバイス上，KWKはZoomサーバ上に保存
30. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃６：共有デバイス上の別ユーザへのなりすまし 30 攻撃６：脆弱性１，５を悪⽤した（能動的）なりすまし n 攻撃者・結託者：インサイダー／アウトサイダー n 被害者：アウトサイダーとデバイスを共有するZoomユーザC n 攻撃⼿順： 1. アウトサイダーが ISKC の暗号⽂を⼊⼿ 2. アウトサイダーが ISKC の暗号⽂をインサイダーと共有，⼜はインサイダーから Cと紐付けられた KWK を⼊⼿ 3. 攻撃者がKWKでISKC の暗号⽂を復号 → Cとしてミーティングに参加可能 対策 n KWKの保存を信頼できる第三者機関に委託，⼜は秘密分散法を活⽤ インサイダー (IVKC , ISKC ) KWKC CC 参加者 犠牲者C アウトサイダー ① ② ③ ③
31. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃７：コンテンツの改ざんに対する安全性 31 脆弱性６（Nonceの誤⽤） ミーティングコンテンツは参加者共通の共有鍵 MK を⽤いてAES-GCMで暗号化 Ø Nonceの誤⽤によりAES-GCMにおける既知の攻撃が成⽴ 攻撃７：脆弱性６を悪⽤した（受動的）改ざん n 攻撃者：インサイダー n 結託者：なし n 被害者：リーダー⼜は参加者 n 攻撃⼿順： 1. 攻撃者は被害者が同じNonceを再利⽤するような脆弱性を埋め込む． 2. 被害者がNonceを再利⽤して暗号化したコンテンツを送信 3. 攻撃者がコンテンツを傍受 4. 攻撃者がAES-GCMに対する既知の攻撃を適⽤ → 認証鍵を⼊⼿ 対策 n misuse-resistance authenticated encryption (MRAE) の採⽤
32. 五⼗部孝典，伊藤⻯⾺ 2021年1⽉21⽇ @ オンライン Zoomのエンドツーエンド暗号化に対する安全性評価 攻撃８：サービス拒否に対する安全性 32 脆弱性２（掲⽰板への⾃由なアクセス） インサイダー，参加者が掲⽰板へ⾃由にアクセス可能 Ø インサイダー：参加者の署名や公開鍵を⾃由に収集，改ざん可能 攻撃８：脆弱性２を悪⽤した（受動的）サービス拒否 n 攻撃者：インサイダー n 結託者：なし n 被害者：参加者D n 攻撃⼿順： 1. 被害者Dが SigD と pkD を掲⽰板に投稿 2. インサイダーが pkD を差し替える． 3. リーダーによる署名の検証 → 検証に失敗 考察 n 実現可能性：参加者から依頼を受けてインサイダーが容易に実⾏可能 n 対策：掲⽰板の管理を第三者機関に委託，⼜は掲⽰板の内容を暗号化 インサイダー 掲⽰板 被害者D リーダー ① ② ③