Tor renforce son chiffrement avec le Counter Galois Onion

L’ancienne méthode, nommée « tor1 », comporte plusieurs problèmes. Créée en 2002, elle n’est plus adaptée aux attaques plus modernes, notamment par marquage. Celles-ci permettent à un acteur malveillant de tracer le trafic en le modifiant à un endroit du réseau et en observant des changements prévisibles à un autre endroit.

Des briques de 2002

Cet ancien système utilise AES-128-CTR comme algorithme de chiffrement. Considéré comme malléable, il peut permettre à cet acteur malveillant de modifier un contenu chiffré de manière prévisible, sans connaitre la clé. S’il parvient à contrôler plusieurs nœuds du réseau, il peut insérer un motif dans les données chiffrées d’un côté et le retrouver de l’autre, permettant de démasquer une personne immédiatement (trouver son identifiant unique), plutôt que de s’appuyer sur des méthodes probabilistes.

Dans le billet, l’équipe de Tor évoque deux autres problèmes. D’une part, tor1 n’offre pas de confidentialité persistante immédiate, les mêmes clés AES étant utilisées pendant toute la durée de vie du circuit (jusqu’à plusieurs jours). D’autre part, cette infrastructure utilise actuellement des authentificateurs de 4 octets (32 bits) utilisant SHA-1, « qui affiche son âge, c’est le moins que l’on puisse dire », note l’équipe.

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Cet authentificateur est une valeur cryptographique permettant de vérifier que les données n'ont pas été modifiées pendant leur transmission. Quand un client Tor envoie des données, il doit s'assurer en effet que personne ne les a altérées en chemin. L'authentificateur fonctionne comme une empreinte digitale des données : le client la calcule en utilisant les données elles-mêmes et une clé secrète partagée avec le relai destinataire. Quand ce dernier reçoit les données, il recalcule l'empreinte de son côté et la compare avec celle reçue. Si les deux correspondent, les données n'ont pas été modifiées.

La solution Counter Galois Onion

L’équipe est donc en train de déployer un changement majeur pour le chiffrement des informations de l’utilisateur entre les relais. Nommée Counter Galois Onion (CGO), cette solution se base sur une construction cryptographique baptisée Rugged Pseudorandom Permutation par ses quatre auteurs : Jean-Paul Degabriele, Alessandro Melloni, Jean-Pierre Münch et Martijn Stam.

Ces chercheurs ont soumis à ce sujet deux rapports. Dans l'un, on remarque que le besoin d'un renforcement de la sécurité sur le cheminement des données entre les relais avait été exprimé par Tor dès 2012. La seule solution envisagée alors était couteuse en opérations de chiffrement. CGO a été présenté comme une alternative « minimaliste et modulaire », avec plusieurs avantages. Dans l'autre, les chercheurs détaillent en quoi CGO est une méthode robuste.

La nouvelle méthode est censée garantir que toute altération d’une partie des données chiffrées rende le reste du message (ou cellule) irrécupérable, y compris les messages suivants. L’authentificateur passe à 16 octets (128 bits) et les clés cryptographiques sont transformées de manière irréversible après chaque cellule envoyée ou reçue, éliminant la possibilité de déchiffrer les cellules antérieures. Ce changement assure une confidentialité persistante immédiate et l’utilisation de grands blocs de données doit prémunir le réseau contre les attaques par marquage.

La nouvelle méthode cryptographique a déjà été intégrée dans Arti, l’implémentation de Tor en Rust. Elle est en cours dans la version classique (en C). En revanche, l’équipe n’a rien dit sur une date d’arrivée dans Tor Browser.