Stratégies de défense contre les attaques de manipulation de timing ou d’état

Avril 2024

Les attaques de manipulation de timing et d’état se distinguent par leur complexité et la discrétion avec laquelle elles compromettent les applications. Ces attaques ciblent le cœur même du fonctionnement d’une application, comme la gestion de son état et la synchronisation de ses opérations. Les attaquants peuvent accéder de manière non autorisée à des informations privées ou les modifier sans déclencher d’alertes de sécurité normales en exploitant les failles de ces domaines. Ces vulnérabilités peuvent survenir en raison de mauvaise conception, d’erreurs dans le code ou d’absence de gestion des cas marginaux dans la gestion de l’état et la synchronisation du temps… La partie délicate de ces attaques est qu’elles utilisent les comportements intégrés de l’application contre elle-même. Cela peut se produire de plusieurs façons, de la manipulation des contrôles de temps pour forcer des conditions de concurrence à l’altération de l’état de l’application de manière inattendue. Les conséquences sont très graves, notamment les violations de données, l’élévation des privilèges ou le déni de service.

📚Pourquoi les programmeurs devraient-ils se soucier de cela?

Il est très important pour les programmeurs de comprendre les détails des attaques de manipulation de timing et d’état. Le défi consiste à comprendre pleinement comment les applications conservent leur état et gèrent le timing dans des situations normales ou hostiles. Il est important de comprendre cela afin de créer et d’utiliser des applications solides capables de résister à de telles méthodes d’attaque complexes.

Nous ne pouvons qu’insister sur l’importance de cette information. La menace augmente avec le fait que les applications deviennent de plus en plus complexes et interconnectées. Ainsi, en tant que développeurs, même si nous savons que l’objectif principal d’un programmeur est de produire un code fonctionnel, nous devons adopter une mentalité axée sur la sécurité. Nous devons regarder notre code à travers la logique d’un attaquant, afin de détecter et de corriger les failles avant qu’elles ne se produisent. Cette approche comprend un engagement envers les bonnes pratiques en matière de développement de logiciels et de sécurité, en travaillant avec une mentalité Secure by Design, des tests rigoureux et un apprentissage continu. Protéger contre les attaques de manipulation de timing et d’état nécessite un changement complet dans la manière dont les logiciels sont conçus et mis à jour. À chaque étape du processus de développement, cela nécessite de la prudence, des compétences et un engagement fort envers la sécurité.

📚Comment comprenons-nous les attaques de manipulation du timing et de l’état?

Les attaques de timing se définissent par leur mécanisme et leurs implications. Les attaques de timing exploitent les variations de temps dans l’exécution des opérations pour extraire des informations sensibles d’un système. Ces attaques sont subtiles, car elles ne perturbent pas le fonctionnement normale d l’application, mais surveillent les différences de temps dans le traitement des données. Par exemple, dans les opérations cryptographiques, le temps nécessaire pour crypter ou décrypter des données peut varier en fonction de l’entrée et de la clé cryptographique utilisée. Un attaquant pourrait mesurer ces variations de temps pour déduire la clé de cryptage sans briser directement le cryptage. Dans les applications web, le temps de réponse peut révéler indirectement si certaines opérations, telles que les requêtes de base de données, ont été réussies, potentiellement en divulguant des informations sur l’existence de comptes utilisateur ou de données sensibles.

Les attaques de manipulation de l’état se caractérisent par leur capacité à altérer les états de l’application de manière inattendue. Les attaques de manipulation de l’état exploitent la manière dont une application gère son état à travers les interactions, entraînant des résultats non autorisés. Cette forme d’attaque vise à modifier l’état ou le flux attendu d’une application pour déclencher un comportement non intentionnel. Pensez à un site Web de commerce électronique où l’application conserve le panier d’achats d’un utilisateur à travers les sessions. Un attaquant pourrait manipuler l’état, comme les articles dans le panier ou leurs prix, en interceptant et en modifiant les données transmises entre le client et le serveur. Ce faisant, l’attaquant pourrait obtenir des remises non autorisées ou accéder à des services, en exploitant la manière dont l’application suit et met à jour son état en fonction des interactions utilisateur.

Les attaques de timing et de manipulation de l’état sont particulièrement insidieuses car elles exploitent des vulnérabilités fondamentales dans la conception et la mise en œuvre des applications. Ces vulnérabilités sont souvent négligées, entraînant des risques de sécurité importants.

Les attaques de timing exploitent le fait que des informations peuvent être obtenues en observant le temps nécessaire à l’exécution de certaines opérations. Cela pose particulièrement problème dans les systèmes où le temps d’opération peut révéler des informations sensibles, telles que des clés cryptographiques ou la validité des informations d’identification de l’utilisateur. L’aspect critique ici est que même de petites différences dans le temps de traitement, qui peuvent sembler négligeables dans les opérations quotidiennes, peuvent être utilisées pour inférer des données critiques sur les processus sous-jacents.

Les attaques de manipulation de l’état ciblent les incohérences et les défauts dans la manière dont une application gère son état. Cela pourrait être dû à un manque de vérifications rigoureuses sur l’intégrité et l’authenticité de l’état tout au long du flux de travail de l’application. Par exemple, si une application ne vérifie pas adéquatement l’état ou les données qu’elle reçoit d’un utilisateur, les attaquants peuvent manipuler ces données pour induire l’application dans un état invalide ou exploitable, tel que le contournement des vérifications d’authentification ou d’autorisation.

📚Identifier les vulnérabilités dans les applications

Lorsque nous cherchons à renforcer les défenses de notre application contre les attaques de manipulation du timing et de l’état, un bon point de départ est d’utiliser des outils et des techniques qui aident à identifier les vulnérabilités potentielles.

Choisissez d’implémenter la méthodologie Secure by Design. Cette approche met l’accent sur l’importance d’intégrer des mesures de sécurité lors du développement, en veillant à ce que la sécurité ne soit pas négligée mais plutôt un aspect fondamental du processus de conception et de codage. En adoptant une démarche Secure by design, nous pouvons mieux adresser les vulnérabilités qui pourraient être ciblées par de telles attaques.

La prochaine étape consiste à utiliser des outils d’analyse statique et dynamique pour trouver d’éventuelles vulnérabilités dans l’application. L’analyse statique analyse le code sans l’exécuter, détectant les problèmes de sécurité possibles en identifiant les motifs de code pouvant entraîner des vulnérabilités. L’analyse dynamique, quant à elle, évalue l’application pendant son exécution, ce qui est permet d’identifier les problèmes qui ne surviennent que pendant l’utilisation réelle, comme les problèmes de timing et de gestion de l’état de l’application.

N’oublions pas non plus l’importance de la revue de code et des tests de pénétration. En menant des revues de code approfondies, de préférence par des développeurs particulièrement compétents en sécurité, nous pouvons détecter et résoudre des problèmes que les outils automatisés pourraient négliger. La réalisation de tests de pénétration, qui implique de simuler des attaques sur le système, peut fournir des informations précieuses. En révélant les vulnérabilités du point de vue d’un attaquant, cela aide à avoir une compréhension plus claire des domaines qui pourraient nécessiter des défenses plus solides contre des attaques sophistiquées. Cette approche commence par le Secure by Design et est complétée par des outils de détection puissants. Elle établit une base solide pour protéger les applications contre les menaces de manipulation du timing et de l’état.

Pour se défendre efficacement contre les attaques de manipulation du timing et de l’état, il est important de reconnaître les motifs de code et les signatures (code patterns and signatures) couramment exploités. Les motifs de code vulnérables, tels que ceux qui reposent sur un timing strict pour les vérifications de sécurité ou qui ne gèrent pas correctement l’état de l’application à travers différentes actions utilisateur, peuvent souvent être subtils et faciles à négliger.

Comprendre les vecteurs d’attaque spécifiques utilisés dans la manipulation du timing et de l’état aide à identifier ces motifs. Pour les attaques de timing, soyez prudent avec le code qui prend des décisions de sécurité en fonction du temps d’exécution de certaines opérations. Pour la manipulation de l’état, surveillez les domaines où l’état de l’application n’est pas systématiquement validé ou où l’entrée utilisateur peut altérer l’état de manière inattendue. En vous familiarisant avec ces motifs vulnérables et en comprenant les méthodes utilisées par les attaquants, vous pouvez examiner plus efficacement votre code pour identifier les faiblesses.

📚Stratégies de programmation défensive

Pour atténuer les risques dans vos applications, adopter des principes de codage sécurisé est non négociable. Voyons ensemble quelques exemples de la manière dont vous pouvez mieux vous protéger contre ces attaques.

Commencez par valider toutes les entrées pour empêcher les attaquants d’injecter des données malveillantes. Assurez-vous également de coder les sorties pour éviter les attaques XSS. Utilisez des requêtes paramétrées pour vous protéger contre les injections SQL. Pratiquez le principe du moindre privilège en accordant les autorisations minimales nécessaires à l’exécution des opérations. Pour une synchronisation et une gestion sécurisées du temps, mettez en place des vérifications garantissant que les opérations liées au temps ne deviennent pas une vecteur d’attaques. Utilisez des protocoles de synchronisation du temps comme le NTP, mais avec des mesures de sécurité supplémentaires pour prévenir la manipulation. Lors de la gestion de l’état de l’application, assurez-vous que les transitions d’état sont explicites et validez les modifications d’état pour éviter les modifications non autorisées. Employez des techniques de gestion de session qui gèrent de manière sécurisée les états utilisateur à travers les interactions, en utilisant des jetons générés de manière sécurisée et invalidés après utilisation. Le chiffrement et le hachage sont vos premières lignes de défense pour protéger l’intégrité des données. Utilisez des algorithmes de chiffrement forts et modernes pour les données au repos et en transit et appliquez le hachage pour stocker de manière sécurisée des informations sensibles comme les mots de passe. La génération de nombres aléatoires sécurisée est également critique, notamment pour les opérations de timing, afin d’empêcher les attaquants de prédire ou d’influencer les résultats qui devraient être aléatoires.

Assurez-vous que vos applications s’exécutent dans des environnements d’exécution sécurisés, isolant les opérations sensibles des composants système potentiellement compromis. Cet isolement aide à se protéger contre les attaques directes et les attaques par canaux secondaires, y compris celles ciblant les informations de timing et d’état.

📚Un « call to action » (appel à l’action)

Adoptez le Secure by Design pour faire de la sécurité une partie essentielle du logiciel dès le départ, et non pas seulement une réflexion tardive. Cela signifie intégrer des mesures de sécurité dès le début de la phase de conception et les maintenir au centre de l’attention tout au long du développement. C’est un moyen de repérer et de résoudre les problèmes plus tôt et de s’assurer que le produit final est solide et sûr. Mettre en pratique le Secure by Design signifie intégrer des étapes de sécurité dans chaque phase de votre projet. Cela inclut la planification des menaces dès le départ, le respect des bonnes pratiques de sécurité lors de la programmation, la réalisation de vérifications de sécurité régulières et la gestion sécurisée des configurations.

Notre appel à l’action consiste à changer notre manière de voir le développement d’applications. Il s’agit de comprendre que la sécurité est tout aussi importante que de s’assurer que l’application fonctionne bien. Nous devons donner la priorité à la sécurité dès les premières étapes, en soutenant les responsables de la sécurité dans le processus. La sécurité n’est pas uniquement leur responsabilité, c’est un effort collectif qui nécessite la contribution de chacun d’entre nous, rendant nos applications à la fois supérieures en fonctionnalité et robustes en termes de sécurité.

Nous ne devrions pas considérer la sécurité comme un sujet effrayant ou ennuyeux que seuls quelques-uns doivent assurer. Au contraire, c’est quelque chose qui devrait passionner les programmeurs, concepteurs ou chefs de projet. Pour créer des applications qui ne sont pas seulement excellentes à utiliser mais aussi sécurisées, nous avons besoin d’une équipe solide. Une équipe qui parle de cybersécurité au quotidien, de manière simple à comprendre et à mettre en œuvre, en s’assurant que la sécurité fait partie du plan dès le premier jour. En adoptant cette mentalité, nous ajoutons une couche supplémentaire de protection à nos applications et nous intégrons naturellement la sécurité dans nos conversations et nos processus de travail. De cette manière, nous travaillons tous ensemble pour rendre nos produits aussi bons qu’ils peuvent l’être, sûrs et fiables. Il s’agit de construire quelque chose dont nous sommes fiers, ensemble, à chaque étape du processus.

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