TD 3 : Stockage et authentification par mot de passe (TD semi-machine)

François Lesueur (francois.lesueur@insa-lyon.fr)

Ce TD présente le stockage et l’authentification par mot de passe côté serveur. Il s’agit typiquement du problème rencontré par une application web qui souhaite authentifier ses utilisateurs. Pour cela, l’application va stocker en base les comptes existants ainsi que le moyen de les authentifier. Comme il n’est évidemment pas souhaitable de stocker les mots de passe des utilisateurs en clair, nous allons analyser comment résoudre ce problème.

Contexte général

Le scénario d’attaque est une exfiltration des fichiers de l’application (dont le fichier de la base de données ou le fichier /etc/shadow par exemple). Vous pouvez consulter une liste non exhaustive de bases ayant été dérobées sur le site HaveIBeenPwned pour vous rendre compte de l’étendue du problème. Dans ce cadre, nous posons les points suivants :

Le serveur est déjà compromis, l’obtention d’un compte valide sur ce serveur n’a pas d’intérêt pour l’attaquant.
Les victimes potentielles sont les utilisateurs du site qui y ont enregistré un compte. En effet, un attaquant pourrait alors essayer de se connecter en leur nom sur des services tiers grâce aux informations récupérées.

Pour limiter ce risque, deux approches complémentaires doivent être mises en place :

Le serveur doit compliquer autant que possible la tâche de l’attaquant qui a volé la base en maximisant le temps nécessaire pour obtenir des informations valides à partir de la base (objet de ce TD).
Les utilisateurs, n’ayant pas la possibilité de connaître les contre-mesures mises en place par le serveur, doivent limiter l’impact de cette compromission en utilisant des mots de passes différents, idéalement un pour chaque site (ce qui passe souvent par un gestionnaire de mots de passe, non abordé dans ce TD).

Ces deux mesures sont bien complémentaires car il est du devoir de chaque site de protéger les mots de passes des utilisateurs n’appliquant pas les meilleures pratiques et de chaque utilisateur de protéger au mieux de ses capacités ses mots de passes. Dans le cadre de ce TD, nous analysons la mesure (1), à appliquer côté serveur.

Squelette de code fourni

Vous devez télécharger le squelette de code ici. Vous pouvez récupérer l’intégralité du dépôt en tapant git clone https://github.com/flesueur/csc.git, puis aller dans le dossier td3-code. Vous pourriez avoir besoin d’installer la bibliothèque python PyCryptodome (de préférence, et nécessaire avec Python 3.8) ou PyCrypto (dépréciée, mais a priori fonctionnelle jusque Python 3.7). Par exemple avec pip3 pour avoir PyCryptodome uniquement (les deux ne peuvent pas coexister sur le système) :

pip3 uninstall PyCrypto
pip3 install -U PyCryptodome

toolbox.py est la bibliothèque contenant la boîte à outils, il peut être intéressant d’aller la consulter mais elle n’est pas à modifier ;
skeleton.py contient le programme à écrire.

En début de TD, vous devez lancer ./skeleton.py init pour créer votre espace de travail. Cette commande, que vous pourrez rappeler plus tard, génère les fichiers suivants (lisibles) dans le sous-dossier files :

plain contient la base login/password en clair
enc contient la base chiffrée en AES (la clé, volée également car nécessairement accessible à proximité sauf cas particulier est dans enckey)
sha contient la base hashée avec SHA256
saltedsha contient la base hashée/salée avec SHA256
pbkdf2 contient la base avec n itérations de hash salé (PBKDF2)

Vous pouvez visualiser tous ces fichiers dans un éditeur de texte classique et analyser les différents champs présents. Vous pouvez ensuite exécuter ./skeleton.py (sans argument) qui affichera, pour chaque schéma de stockage :

le contenu de la base stockée
le résultat d’un test unitaire d’authentification (doit toujours être vrai)
l’appel (chronométré) à une fonction pour casser la base (fonctions non implémentées dans le squelette fourni)

Analyse des différents schémas

Pour chaque schéma (clair plain, chiffré enc, hash sha, hash salé saltedsha, hash salé coûteux pbkdf2), vous devez :

analyser le processus de l’ajout d’un compte et de la vérification d’un mot de passe
proposer la procédure de récupération pour un utilisateur qui a perdu son mot de passe
évaluer l’information révélée directement par la base de mots de passe
évaluer le coût de cassage d’un mot de passe isolé
évaluer le coût de cassage de la base entière
implémenter la fonction pour casser la base

Pour approfondir

Les schémas vus dans ce TD, de manière similaire à ce que nous avons vu côté RSA, sont simplifiés pour comprendre le principe (textbook). Pour référence plus précise, vous pouvez ensuite consulter (et garder) :