ITMI20131824A1 - Metodo di identificare un messaggio conforme allo standard ota (over the air) ed affetto da errore - Google Patents

Metodo di identificare un messaggio conforme allo standard ota (over the air) ed affetto da errore

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ITMI20131824A1
ITMI20131824A1 IT001824A ITMI20131824A ITMI20131824A1 IT MI20131824 A1 ITMI20131824 A1 IT MI20131824A1 IT 001824 A IT001824 A IT 001824A IT MI20131824 A ITMI20131824 A IT MI20131824A IT MI20131824 A1 ITMI20131824 A1 IT MI20131824A1
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Description

DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di identificare un messaggio conforme allo standard OTA (Over The Air) ed affetto da errore. L’invenzione si riferisce anche ad un sistema che implementa suddetto metodo.
In particolare, l’invenzione si riferisce ad un metodo del tipo sopracitato per aumentare la sicurezza nelle trasmissioni wireless che coinvolgono dispositivi elettronici sicuri, come le carte a circuito integrato (IC Card).
Arte nota
Sono noti metodi per identificare un messaggio conforme allo standard OTA (Over The Air) ed affetto da un errore.
Uno di questi metodi, noto come checksum, consiste nel sommare tutti i bit di un messaggio e nel memorizzare il valore risultante nel messaggio stesso, prima della sua trasmissione. Dopo la ricezione, è effettuata la stessa operazione di somma ed il valore risultante è confrontato con il valore memorizzato nel messaggio. Se ì due valori non coincidono, è rilevato un errore.
In presenza di un’errata checksum, un dispositivo ricevente può ritornare un errore generico ad un dispositivo mittente oppure chiedere la ritrasmissione del messaggio. L’errore è generico perché la checksum non consente di risalire alla causa che ha determinato il diverso valore della somma, prima e dopo la trasmissione.
I metodi noti non sono in grado di rilevare se il messaggio OTA sia affetto da uno specifico errore, ed in particolare da un errore di crittografia. Al contrario, la risposta data dal dispositivo ricevente ad un messaggio OTA affetto da errore di crittografia, può fornire informazioni che incrinano la sua sicurezza.
A tal proposito, il dispositivo mittente può essere un hacker che intenzionalmente invia un messaggio OTA affetto da errata crittografia, utilizzando cioè una chiave di crittografia fasulla, per esaminare la generica risposta di errore del dispositivo ricevente e trame informazioni.
In particolare, nell’ambito delle applicazioni per telecomunicazioni (GSM, UMTS, 3GPP2, LTE, ecc.), un modo per attaccare una carta a circuito integrato (un’io Card, SIM, USIM, UICC, R-UIM), consiste proprio nell 'inviare alla carta un messaggio OTA usando una chiave di crittografica falsa. Le informazioni trasmesse dalla carta in risposta a tale messaggio OTA possono essere usate per risalire alla chiave di crittografia della carta.
Per meglio comprendere quanto sopra esposto, vale solo la pena osservare che, secondo il protocollo OTA, alcune informazioni possono essere crittografate nel messaggio da trasmettere, tramite un algoritmo crittografico a chiave simmetrica, come l’algoritmo DES, 3DES, AES.
Una volta ricevuto e decifrato il messaggio OTA, il dispositivo ricevente può verificare l’autenticità, la correttezza e l’integrità dei dati ricevuti. A tal fine, sempre secondo lo standard OTA, sono previste tre modalità di controllo, mutuamente esclusive, basate su campi di dimensione variabile a interno del pacchetto OTA. Essi sono noti come Cryptographic Checksum, Digital Signature e Redundancy Check.
Tuttavia, sebbene tali metodi rappresentino senz’altro una valida soluzione nel controllo di integrità ed autenticità dei dati ricevuti, essi non sono in grado di distinguere il caso in cui il messaggio OTA ricevuto sia stato cifrato con una chiave falsa {come ad esempio nell’ipotesi di un attacco hacker) dal caso in cui siano occorsi errori casuali, come quelli dovuti alle interferenze.
Inoltre, proprio secondo lo standard OTA, l’utilizzo delle modalità di controllo sopra citate è facoltativo. Anzi, la trasmissione di messaggi OTA senza Cryptographic Checksum, Digital Signature e Redundancy Check è pratica comune, perché velocizza la comunicazione, anche se impedisce di effettuare i controlli sopra esposti.
In altre parole, l’errore di cifratura non è adeguatamente trattato dal dispositivo ricevente che opera secondo lo standard OTA, il quale può rispondere trasmettendo informazioni sensibili, che potrebbero permettere ad un hacker di identificare la chiave di cifratura del dispositivo ricevente.
Il problema tecnico alla base della presente invenzione è quello di escogitare un metodo per identificare un messaggio conforme allo standard OTA (Over The Air) ed affetto specificatamente da un’errata crittografia, sia nel caso in cui il messaggio OTA comprenda i valori facoltativi di Cryptographic Checksum o Digital Signature o Redundancy Check, sia nel caso in cui tali valori siano omessi, in quanto facoltativi, permettendo dunque al dispositivo ricevente di implementare una contromisura ad un possibile attacco basato su un’intenzionale crittografia errata, e superando le limitazioni che tutt’ora affliggono i metodi noti.
Sommario de invenzione
Scopo del presente trovato è dunque quello di implementare un metodo efficace ed eficiente per identificare messaggi affetti da errata cifratura, così da rendere più sicure le comunicazioni tra un dispositivo elettronico sicuro ed un qualunque altro dispositivo elettronico mittente e per difendere detto dispositivo elettronico sicuro da un possibile attacco hacker.
Altro scopo del trovato è quello di realizzare un particolare messaggio di stato, che non contenga informazioni sensibili o dalle quali sia possibile risalire alla chiave di cifratura del dispositivo elettronico sicuro, e che informi il dispositivo mittente circa la presenza di messaggi affetti da errata cifratura.
Il problema tecnico sopra esposto è risolto da un metodo secondo la presente invenzione, comprendente le fasi di ricevere un messaggio OTA cifrato, di decifrare il messaggio OTA ricevuto, e di leggere un campo contatore (PCNTR) di byte di padding ed i corrispondenti byte di padding nel messaggio decifrato; l’errore di cifratura è identificato rilevando un valore del campo contatore (PCNTR) o un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o incongruente con un algoritmo di crittografia utilizzato per la de cifratura.
Secondo un aspetto dell’invenzione, il metodo rileva almeno un bit 1 in almeno uno dei byte di padding del messaggio OTA decifrato come valore indicativo dell’errata cifratura.
Secondo un altro aspetto, il metodo rileva un campo contatore non appartenente ad un intervallo predefinito dall’algoritmo di crittografia, come valore indicativo dell’errata cifratura. In una forma di realizzazione, l’algoritmo di crittografia è l’algoritmo DES o AES e l’intervallo è, rispettivamente, [0..7] o [0..15].
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il messaggio OTA cifrato è ricevuto da un dispositivo elettronico sicuro, comprendente una chiave di cifratura per decifrare il messaggio OTA.
Nel prosieguo della descrizione, l’espressione dispositivo elettronico sicuro o dispositivo ricevente sono utilizzate come sinonimi per indicare il dispositivo di cui si vuole proteggere la chiave di crittografia, e cioè il dispositivo che implementa il metodo secondo la presente invenzione.
Il dispositivo elettronico sicuro comprende una carta a circuito integrato {IC Card, ad esempio una SIM, una USIM, una UICC o una R-UIM.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il dispositivo elettronico sicuro non trasmette alcun messaggio o codice di errore in risposta al messaggio OTA affetto da errata cifratura, per non fornire alcuna informazione utile ad un dispositivo mittente del messaggio OTA.
Secondo un'altra forma di realizzazione, il dispositivo elettronico sicuro trasmette un messaggio o codice di errore in risposta al messaggio OTA affetto da errata cifratura, ma tale messaggio o codice di errore è differente da altri messaggi di errore, ad esempio dai messaggi di errato checksum.
Il messaggio OTA cifrato è ricevuto da un dispositivo elettronico sicuro come una carta a circuito integrato (IC Card) comprendente mezzi di ricezione e di decifratura del messaggio OTA cifrato, mezzi di lettura del campo contatore di byte di padding e dei corrispondenti byte di padding, e mezzi di rilevazione di un valore del campo contatore (PCNTR) o di un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o incongruente con un algoritmo di crittografia utilizzato per la decifratura.
Il problema tecnico sopra esposto è risolto anche da protocollo di comunicazione OTA (Over The Air) modificato per consentire di identificare un messaggio potenzialmente affetto da un'errata cifratura. Il protocollo modificato è caratterizzato dal fatto di prevedere la lettura di un campo contatore (PCNTR) di byte di padding in un messaggio OTA già decifrato e la lettura di un numero di byte di padding nel messaggio OTA già decifrato corrispondenti al campo contatore; e la rilevazione di un valore del campo contatore (PCNTR) o di un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o incongruente con un algoritmo di crittografia utilizzato per la decifratura. Il valore incongruente è indicativo dell’errata cifratura.
Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione appariranno chiare dalla seguente descrizione, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati.
Breve descrizione dei disegni
Figura 1: rappresenta schematicamente un messaggio o Command Packet OTA, secondo l’arte nota.
Figura 2: è uno schema a blocchi rappresentativo del metodo secondo la presente invenzione.
Descrizione dettagliata
E’ di seguito descritto un metodo per identificare un’errata cifratura in un messaggio conforme allo standard OTA, secondo la presente invenzione.
Il metodo comprende la fase di ricevere un messaggio OTA in un dispositivo ricevente, anche indicato come dispositivo elettronico sicuro. Il messaggio OTA è ad esempio inviato da un server OTA come dispositivo mittente, per l’aggiornamento di un sistema operativo o di un’applicazione memorizzata nel dispositivo elettronico sicuro. Quest’ultimo comprende ad esempio una carta a circuito integrato (IC Card).
Il messaggio OTA è un Command Packet con una pluralità di campi, tra cui un campo contatore di byte di padding (PCNTR) ed un campo secured data with padding. il campo contatore memorizza un valore uguale al numero di byte di padding presenti nel campo secured data with padding. Questi ultimi, secondo lo standard OTA, hanno tutti i bit con valore uguale a zero.
II server OTA codifica il messaggio OTA da inviare utilizzando una chiave crittografica uguale a quella del dispositivo elettronico sicuro. E’ anche possibile che il dispositivo mittente sia un dispositivo di hacking, nel qual caso la chiave di crittografia del dispositivo mittente è diversa da quella del dispositivo ricevente, ed il messaggio OTA è inviato nel tentativo di recuperare dal dispositivo ricevente informazioni preziose, utili a ricavare la sua chiave di crittografia.
Entrambi i dispositivi elettronici (mittente e ricevente) sfruttano per la codifica e decodifica dei messaggi un algoritmo crittografico, ad esempio l’algoritmo DES (Data Encryption Standard) o AES (Advanced Encryption Standard).
L'intervallo di possibili valori del contatore di byte di padding dipende dall’algoritmo utilizzato. In particolare, ne algoritmo DES, il campo secure data with padding contiene un numero di byte multiplo di 8, mentre, ne algoritmo AES, il numero di byte è multiplo di 16. Quindi, il contatore di byte di padding è compreso tra 0 e 7 per l’algoritmo DES ed è compreso tra 0 e 15 per l’algoritmo AES.
Il dispositivo elettronico mittente crea un pacchetto dati di lunghezza generica e, in base all’algoritmo crittografico utilizzato, aggiunge un numero di byte di padding al campo secure data with padding, per renderlo multiplo di 8 (in caso DES) o 16 (in caso AES). A questo punto, il dispositivo elettronico mittente codifica il messaggio con la sua chiave crittografica e lo invia.
Una volta ricevuto il messaggio OTA, il dispositivo elettronico sicuro decifra i messaggi ricevuti con la propria chiave crittografica e ne legge il contenuto. In particolare, tale dispositivo accede al campo contatore (PCNTR), ne legge il valore e controlla la congruenza con i byte di padding presenti nel campo secure data with padding.
Una verifica di coerenza consiste nel controllare che il numero di byte di padding nel campo secure data with padding, cioè il numero di byte aventi tutti i bit settati a 0, corrisponda al numero indicato nel contatore di byte di padding PCNTR di byte. Quindi, se i bit di ciascun byte di padding sono settati a zero, l’integrità e l’autenticità del mittente sono verificate.
Diversamente, il messaggio OTA è affetto un errore di crittografia di un potenziale hacker che utilizza una chiave errata, i.e. differente da quella del dispositivo ricevente, per cifrare il messaggio OTA.
Un’altra verifica di coerenza consiste nel controllare che il numero indicato nel contatore di byte di padding PCNTR sia in un intervallo predeterminato, conformemente al algoritmo di crittografia utilizzato. Ad esempio, nel caso di algoritmo DES, un contatore di byte di padding PCNTR con valore al di fuori dell’intervallo [0..7] è indicativo di un errore di crittografia. Quindi, il messaggio OTA è affetto da un errore di crittografìa generato da un potenziale hacker che utilizza una chiave errata di crittografia differente da quella del dispositivo ricevente.
A valle della verifica sopra detta, il dispositivo elettronico sicuro può implementare una procedura di sicurezza, ad esempio inviando al dispositivo mittente un messaggio di errore di crittografia, indicativo dell’errata cifratura e senza includere in tale messaggio informazioni utili per risalire alla corretta chiave di cifratura, ad e sempio i messaggi di errori generici.
Al fine di rendere il tutto ancora più chiaro, è dato qui di seguito un esempio di realizzazione della presente invenzione, con riferimento alla figura 2.
Il dispositivo elettronico mittente 10 crea un messaggio dati OTA comprendente un pacchetto dati 11 di lunghezza 3 byte (n byte); utilizzando, ad esempio, l’algoritmo crittografico DES, il dispositivo mittente aggiunge 5 byte (8-n byte) di padding 12 con tutti i bit settati a 0, come previsto dallo standard OTA, per completare il campo secured data with padding 16 del massaggio OTA 13 e setta a 5 (8-n) il campo contatore di padding PCNTR 15.
Successivamente, il dispositivo mittente codifica i campì del Command Packet 14 con la sua chiave crittografica 17 ed invia il messaggio. La chiave di crittografìa del dispositivo mittente, nell’esempio di figura 2, è diversa da quella del dispositivo ricevente, ad esempio una chiave fasulla.
Una volta ricevuto il messaggio OTA, il dispositivo elettronico sicuro 20 decodifica i campi cifrati del Command Packet 2 1 . Utilizzando la propria chiave di crittografica 22 per la decodifica, il dispositivo elettronico sicuro ottiene risultati numerici differenti da quelli del dispositivo elettronico mittente, essendo le due chiavi differenti.
Secondo l’esempio, il valore nel campo contatore PCNTR 22 del messaggio OTA decodificato non è più 5 (8-n), bensì 4 (x); il dispositivo elettronico sicuro legge il contenuto del campo secure data with padding 23, e verifica la presenza di alcuni bit settati a 1 nei 4 (x) byte di padding 24. La presenza di tali bit settati ad 1 permette al dispositivo ricevente di rilevare il messaggio affetto da errata cifratura e di trattare l’evento in modo adeguato, generando un messaggio di errore 25 per il dispositivo elettronico mittente 10. E’ anche possibile che, a causa delle diverse chiavi utilizzate dal dispositivo mittente e dal dispositivo ricevente, un valore y del contatore di byte di padding non appartenga all’intervallo [0..7], dopo la decifratura del messaggio OTA presso il dispositivo ricevente; ad esempio il valore del campo contatore dopo la decifratura potrebbe essere 11, nel caso di algoritmo DES o 23 nel caso di algoritmo AES. Anche in questo caso, il dispositivo ricevente può rilevare il messaggio affetto da errata cifratura e implementare una procedura di sicurezza, ad esempio generando un messaggio di errore 25 per il dispositivo elettronico mittente 10 o ignorando il messaggio OTA ricevuto.
Vantaggiosamente, secondo il metodo della presente invenzione, è possibile distinguere un errore di crittografia in un messaggio OTA da errori di altra natura, ad esempio da errore di trasmissione del messaggio.
Vantaggiosamente, una risposta del dispositivo ricevente nel caso di errata crittografia può essere differenziata da una risposta nel caso di errore di diverso o di generica natura, come nell’errore di checksum. In particolare, il dispositivo ricevente può essere programmato per non trasmettere alcuna informazione in risposta ad un messaggio OTA affetto da errore di crittografia, per non fornire alcuna informazione utile ad un possibile dispositivo mittente di hacking.
Vantaggiosamente, il dispositivo può essere programmato per rispondere con un’informazione specifica di errata crittografia, tramite la quale il potenziale dispositivo mittente di hacking non può risalire ad alcuna informazione sensibile del dispositivo mittente.

Claims (10)

  1. R1VBNDICAZION1 1. Metodo di identificare un messaggio conforme allo standard OTA (Over The Air) ed affetto da un’errata cifratura: - ricezione del messaggio OTA cifrato; decifratura del messaggio OTA; lettura di un campo contatore (PCNTR) di byte di padding nel messaggio OTA decifrato e lettura di corrispondenti byte di padding nel messaggio OTA decifrato; - rilevazione di un valore del campo contatore (PCNTR) o di un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o con un algoritmo di crittografia utilizzato per detta decifratura, detto valore incongruente essendo indicativo dell’errata cifratura.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di rilevare almeno un bit 1 in almeno uno dei byte di padding del messaggio OTA decifrato come valore indicativo dell’errata cifratura.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di rilevare un campo contatore non appartenente ad un intervallo predefinito da detto algoritmo di crittografia come valore indicativo dell’errata cifratura, detto algoritmo di crittografia comprendendo l’algoritmo DES o AES e detto intervallo essendo, rispettivamente, [0..7] o [0..15].
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il messaggio OTA cifrato è ricevuto da un dispositivo elettronico sicuro, comprendente una chiave di cifratura per decifrare il messaggio OTA.
  5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico sicuro comprende una IC Card.
  6. 6. Metodo secondo le rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico sicuro non trasmette alcun messaggio o codice di errore in risposta al messaggio OTA affetto da errata cifratura, per non fornire alcuna informazione utile ad un dispositivo mittente del messaggio OTA, detto dispositivo mittente essendo potenzialmente un dispositivo di hacking.
  7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico sicuro trasmette un messaggio o codice di errore in risposta al messaggio OTA affetto da errata cifratura, detto messaggio o codice di errore essendo differente da altri messaggi di errore.
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico sicuro è programmato per implementare una procedura di difesa da un possibile attacco in presenza di detto valore indicativo di errata crittografia, la procedura di difesa comprendendo una fase di autenticazione di un dispositivo mittente di detto messaggio OTA con errata crittografia.
  9. 9. Dispositivo elettronico sicuro atto ad identificare un messaggio conforme allo standard OTA (Over The Air) ed affetto da un’errata cifratura, il dispositivo comprendendo: - mezzi di ricezione del messaggio OTA cifrato; - mezzi di decifratura del messaggio OTA; - mezzi di lettura di un campo contatore (PCNTR) di byte di padding nel messaggio OTA decifrato e di lettura di corrispondenti byte di padding nel messaggio OTA decifrato; - mezzi di rilevazione un valore del campo contatore (PCNTR) o di un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o con un algoritmo di crittografia utilizzato per detta decifratura, detto valore incongruente essendo indicativo dell’errata cifratura effettuata preliminarmente a detta fase di ricezione.
  10. 10. Protocollo di comunicazione OTA (Over The Air) modificato per consentire di identificare un messaggio potenzialmente affetto da un’errata cifratura, caratterizzato dal fatto di prevedere la lettura di un campo contatore (PCNTR) di byte di padding in un messaggio OTA già decifrato e la lettura di un numero di byte di padding nel messaggio OTA già decifrato corrispondenti a detto campo contatore; e la rilevazione di un valore del campo contatore (PCNTR) o di un valore nei byte di padding incongruente con lo standard OTA o con un algoritmo di crittografia utilizzato per detta decifratura, detto valore incongruente essendo indicativo dell’errata cifratura.
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