[論文レビュー] SwissCovid: a critical analysis of risk assessment by Swiss authorities

Paul-Olivier Dehaye, Joel Reardon|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 2020

Advanced Malware Detection Techniques参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、スイスCovid接触追跡アプリを厳密に分析し、グーグルとアップルのエクposure通知（GAEN）フレームワークにおける暗号的欠陥が、再識別攻撃および偽陽性ビーコン操作を可能にしていることを明らかにした。著者らは、物理的にスイスに存在しない攻撃者ですら、これらの脆弱性を悪用してユーザーの身元を特定し、リスク評価を操作できることを示した。これは公式発表の『低リスク』という主張と直接的に矛盾する。

ABSTRACT

Ahead of the rollout of the SwissCovid contact tracing app, an official public security test was performed. During this audit, Prof. Serge Vaudenay and Dr. Martin Vuagnoux described a large set of problems with the app, including a new variation of a known false-positive attack, leveraging a cryptographic weakness in the Google and Apple Exposure Notification framework to tamper with the emitted Bluetooth beacons. Separately, the first author described a re-identification attack leveraging rogue apps or SDKs. The response from the Swiss cybersecurity agency and the Swiss public health authority was to claim these various attacks were unlikely as they required physical proximity of the attacker with the target (although it was admitted the attacker could be further than two meters). The physical presence of the attacker in Switzerland was deemed significant as it would imply such attackers would fall under the Swiss Criminal Code. We show through one example that a much larger variety of adversaries must be considered in the scenarios originally described and that these attacks can be done by adversaries without any physical presence in Switzerland. This goes directly against official findings of Swiss public authorities evaluating the risks associated with SwissCovid. To move the discussion further along, we briefly discuss the growth of the attack surface and harms with COVID-19 and SwissCovid prevalence in the population. While the focus of this article is on Switzerland, we emphasize the core technical findings and cybersecurity concerns are of relevance to many contact tracing efforts.

研究の動機と目的

• スイスCovid接触追跡アプリの公表前に、その重大な暗号的およびプライバシー上の脆弱性を暴露すること。
• 攻撃者が物理的にスイスに接近する必要があるというスイス当局の公式評価を疑問視すること。
• 物理的接近を要しない遠隔攻撃者が、システムの弱みを悪用してユーザーを再識別し、リスク通知を操作可能であることを実証すること。
• GAENフレームワークに依存するデジタル接触追跡システム全体に及ぼす広範な影響を浮き彫りにすること。
• スイス当局およびテクノロジー企業に対し、プライバシー上のリスクを再評価し、公衆衛生監視システムにおける透明性とセキュリティを向上させるよう促すこと。

提案手法

• 再識別および偽陽性ビーコン操作という2つの主要な攻撃ベクトルに焦点を当てた脅威モデル分析を実施した。
• AES-CTR暗号化ペイロードにおけるメタデータ改ざんを悪用し、Bluetooth信号強度値を改ざんすることで、偽の接近検出を可能にした。
• 外部データベース（例：監視カメラ、決済システムなど）と照合可能な歴史的Bluetoothビーコンデータを用いた再識別攻撃を実証した。
• 攻撃者とスイスCovidおよび公衆衛生当局の知識獲得の程度を比較分析し、カバレッジと正確性の指標（$\alpha_{SC}^2$ 対 $\alpha_{CD}$）を用いた。
• 第三者アプリおよびSDKが監視を可能にする役割を分析した。特に、過剰なBluetooth権限が与える影響を重点的に検討した。
• スイス法下で継続的に送信されるローリングプロキシティアイコン（RPIs）を個人情報として再分類する法的・倫理的含意を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 攻撃者が、歴史的Bluetoothビーコンデータと外部のサイドチャネルのみを用いて、スイスCovidユーザーをどの程度再識別可能か。
• RQ2 GAENフレームワークにおける暗号的欠陥が、物理的アクセスなしに接触追跡信号を遠隔で操作可能にする仕組みは何か。
• RQ3 物理的接近が攻撃の前提条件であるという公式主張が、なぜ物理的接近を要しない遠隔攻撃者が同じ脆弱性を悪用可能であるという事実によって無効化されるのか。
• RQ4 公衆衛生当局よりも感染事象および接触ネットワークに関する知識が優位な攻撃者がもたらす、定量的および定性的なリスクは何か。
• RQ5 第三者アプリおよびSDKが、GAENフレームワーク依存システムにおける攻撃表面をどのように拡大させ、何が欠落している保護策なのか。

主な発見

• 認証なしのAES-CTR暗号化を悪用した、偽陽性攻撃の新規変種が発見された。これにより、Bluetooth信号強度のメタデータを改ざんし、遠隔から接触イベントを操作可能となった。
• アプリのリリース後でも再識別攻撃は実行可能であり、アップロードされた一時接触鍵（TEKs）からRPIsを再構築可能であり、外部データソースと照合可能である。
• 物理的にスイスに存在しない攻撃者ですら、効果的な攻撃を実行可能であり、スイス当局が物理的接近を攻撃の必要条件と主張する根拠が無効化された。
• 攻撃者が感染リスクのある接触者を把握する知識（$\alpha_{SC}^2$）は、公式システム（$\alpha_{CD}$）の知識を上回る可能性が高く、特に感染症の有病率が上昇する状況で顕著である。
• 過剰なBluetooth権限を持つ第三者アプリおよびSDKが、監視のための隠れ監視およびデータ漏洩を可能にするなど、攻撃表面が顕著に拡大している。
• スイス個人情報保護委員会は、RPIsが識別可能であり、リンク攻撃の可能性を有する以上、継続的に送信されるRPIsをスイス法下で個人情報として再分類すべきである。